Ю. В. Малюкин, д-р физ мат наук, проф., зав отд нанокристаллических

УДК 577 ББК 30.16 0 39

Рецензенты:
Ю.В. Малюкин, д-р физ.-мат. наук, проф., зав. отд. нанокристаллических
материалов, зам. директора ИСМ НАН Украины
В.А. Карачевцев, д-р физ.-мат. наук, зав. отд. молекулярной биофизики
ФТИНТ им. Б.И. Веркина НАН Украины


ПоНбник включае необхщш при вивченш молекулярно! бюф1зики та бюнано- технологй вщомосП про специф1чш особливоеп будови та принципи функцюну- вання, розробки та застосування нано- та бюнаномашин вщповщно до програми шдготовки студештв напряму «Бютехнолопя».
Призначено для студештв спещальностей бютехнолопчного профшю Bcix форм навчання.


Огурцов А. Н.
О 39 Бионанотехнология. Принципы и применение : учеб, пособие / А. Н. Огурцов. - X.: НТУ «ХПИ», 2012. - 480 с. - На рус. яз.
ISBN 978-617-05-0005-2
Пособие включает необходимые при изучении молекулярной биофизики и бионанотехнологии сведения о специфических особенностях строения и прин­ципах функционирования, разработки и применения нано- и бионаномашин в соответствии с программой подготовки студентов направления «Биотехнология».
Предназначено для студентов специальностей биотехнологического профиля всех форм обучения.
Ил. 260. Табл. 1. Библиогр.: 92 назв.
УДК 577 ББК 30.16


ISBN 978-617-05-0005-2


© А.Н. Огурцов, 2012


Вступление

20. 
    век был веком физики, электроники, атомной энергетики, космонавтики и телекоммуникацй. На рубеже тысячелетий в мире начал формироваться шестой технологический уклад, для которого характерно развитие робототехники, биотехнологий, основанных на достижениях молекулярной биологии и генной инженерии, нанотехнологии, систем искусственного интеллекта, глобальных информационных сетей, интегри­рованных технологических систем.
    
21. 
    век станет веком нанотехнологий, биотехнологий и информа­ционных технологий. И именно бионанотехнология является результатом синергетического соединения этих трёх технологических направлений XXI века.
    

Бионанотехнология как одна из самых молодых технологических дисциплин в настоящее время переживает процесс своего становления. Стремительное развитие нанотехнологий требует изучения наномашин, во множестве присутствующих в любой биологической системе, поскольку именно в живой клетке находятся и очень эффективно функ­ционируют природные молекулярные наномашины, на совершенство­вание конструкции которых природа потратила 3,5 млрд, лет эволюции. Молекулярные двигатели, сверхчувствительные рецепторы и наносенсо­ры, механизмы для репликации ДНК и синтеза белка, а также множество


3




других нанобиоустройств - всё это возникло уже в простейших клетках бактерий три миллиарда лет назад и с тех пор непрерывно совершен­ствовалось эволюционными механизмами естественного отбора. И сегод­ня, через миллиарды лет после возникновения жизни человечество начинает использовать в технике структурные и функциональные принципы, на которых построены биологические наномашины, и внедрять эти принципы в наноэлектронику, в наномедицину, в пищевые, сельскохозяйственные и экологические технологии.
Современный подход к изложению дисциплин "Молекулярная биофизика" и "Бионанотехнология" предусматривает обязательное изуче­ние биотехнологических и молекулярно-биологических принципов, методов и способов манипуляции атомами и молекулами для решения нанотехнологических задач, а также механизмов создания структур и функциональных комплексов на атомно-молекулярном уровне с использованием биологических прототипов. Научную основу бионано­технологии составляют физика и химия, биохимия и биофизическая химия, молекулярная биология, биоинформатика и молекулярная биотех­нология.
Настоящее пособие подготовлено на основе исправленных и допол­ненных пособий [1-3] и адаптированных работ [4-92], послуживших также источником иллюстраций, таким образом, чтобы максимально облегчить усвоение принципов бионанотехнологии при изучении курсов "Молекулярная биофизика" и "Бионанотехнология" студентам направ­ления подготовки 051401 "Биотехнология".


4

Раздел 1

Основания бионанотехно/югии