Биотехнология – тірі организмдер негізінде биологиялық белсенді заттардың өндірушілерін құру тәсілдері және техникада, өнеркәсіптік өндірісте, қоршаған ортаны қорғауда биологиялық объектілер мен биологиялық процестерді пайдалану туралы ғылым. Адам биотехнологияны мыңдаған жылдар бойы қолданды: сыра қайнату, нан пісіру, ферменттеу арқылы өнімдерді сақтау және өңдеу (ірімшік, сірке суы, тұздық, сабын, қарапайым дәрі-дәрмектер, қалдықтарды қайта өңдеу). Рекомбинантты ДНҚ жасауға негізделген гендік инженерия әдістерін әзірлеу, «биотехнологиялық серпіліске» әкелді және биотехнологияның негізгі салаларының дамуын айтарлықтай жеделдетті.
ХХ ғасырдың 50–60 жылдарында биотехнологиялық өнеркәсіптің көптеген бағыттары қарқынды дами бастады: ауыл шаруашылығы, химиялық заттар өндірісі, энергетика, қоршаған ортаның жағдайын бақылау, тамақ өнеркәсібі, материалтану, медицина. Биотехнологиядағы ғылыми жетістіктерді пайдалану, қазіргі заманғы ең жоғары деңгейде жүзеге асырылатын іргелі зерттеулермен байланысты. Белгілі бір биотехнологиялық процестің жүзеге асуына үлкен үлес қосқан және қосып отырған ғылымның маңызды салаларын атап өтуге болады: микробиология, генетика, биохимия, химиялық технология, тамақ өнеркәсібі технологиясы, электроника және т. б.
Биотехнологияның жекелеген перспективті бөлімдерін дамыту, мамандардың, ғалымдар мен технологтардың тығыз халықаралық ынтымақтастығымен жүзеге асырылады. Мысалы: гендік инженерия саласында әлемдегі тек бірнеше ғылыми топтардың жеткілікті жұмыс тәжірибесі бар, бірақ олардың жетістіктері тез арада әлемдік ғылыми қоғамның игілігіне айналады.
Заманауи биотехнологияның пайда болуы, отандық, сонымен қатар шетелдік өндірістің заманауи құрылғыларын қолдануға негізделген, аспаптық зерттеу әдістерін жасаудағы сәттіліксіз мүмкін емес еді. Кез-келген биотехнологиялық процесте организмдердің (бактериялар, саңырауқұлақтар, ашытқылар және т. б.) субстратпен (қоректік орта немесе белгілі бір микроорганизммен ыдырайтын зат) міндетті түрде байланысы және өзара әрекеттесуі қажет.
Қазіргі заманғы өнеркәсіптік биотехнология төрт негізгі кезеңді қамтиды:
1) өнімділігі жоғары микроорганизм штаммын немесе жасуша өсіндісін таңдау;
2) мақсатты өнімнің оңтайлы биосинтезін қамтамасыз ететін қоректік ортаны таңдау;
3) продуцент жасушаларды культивациялау;
4) мақсатты өнімді бөлу, оны өңдеу, тазалау, осы өнімнің тауарлық формасын алу.
«Биотехнология» терминінің өзі бірден қабылданбады. «Bio» сөзі грек тілінен аударғанда «өмір», «technos» – индустриялық өндіріс тәсілі, әдісі деген мағынаны білдіреді. Биологиялық белсенді заттарды алудың биологиямен тығыз байланысты әртүрлі әдістерін қолдану үшін, қолданбалы микробиология, қолданбалы биохимия, фермент технологиясы, биоинженерия, қолданбалы генетика және т. б. сияқты терминдер қолданылды. Бұрын әртүрлі технологиялардың негізінде жатқан процестер туралы ғылыми идеялар болған жоқ, бірақ мыңдаған жылдар бойы тағамды сақтау үшін, микробиологиялық ферменттеу әдісі сәтті қолданылды: ірімшік, сірке суын алу, дәмді жақсарту, нан пісіру және соя соусын дайындау, алкоголь өндірісі. Ең көне және қазіргі уақытта маңызды қаржылы тамақ өнеркәсібі – сыра қайнату. Сыраның алғашқы рецепті біздің ғасырымызға дейінгі 6000 жыл бұрын Ежелгі Вавилонда табылған, ал біздің ғасырымызға дейінгі 3000 жыл ішінде 20 сыра сорты белгілі болды. Қазіргі уақытта бүкіл әлемде жыл сайын әр түрлі сорттар мен атаулармен шамамен 1011–1012 литр сыра өндіріледі.
Л. Пастердің еңбектерінің арқасында ХІХ ғасырдың аяғында қолданбалы микробиологияны одан әрі дамыту үшін, нақты алғышарттар жасалды. Пастер микроорганизмдердің ашыту процестерінде шешуші рөл атқаратынын анықтады және олардың әртүрлі түрлері жеке өнімдердің түзілуіне қатысатынын көрсетті. Оның зерттеулері ХХ ғасырдың басында органикалық еріткіштердің (ацетон, 161 этанол, бутанол және изопропанол) ашыту өндірісінің дамуына негіз болды. Осы процестердің барлығында оттексіз ортада микроорганизмдер өсімдік көмірсуларын құнды өнімдерге айналдырады. Микробтардың өсуі үшін, энергия көзі ретінде бұл жағдайларда заттардың түрленуіндегі энтропияның өзгеруін пайдаланды.
Биотехнологияның дамуындағы маңызды кезең антибиотиктердің өнеркәсіптік өндірісін ұйымдастыру болды. Бұған негіз 1940 жылы Флеминг, Флори мен Чейнмен пенициллиннің химиотерапиялық белсенділігінің ашылуы болды. Өздеріңіз білетіндей, бұл антибиотик және оның өндірісі бүгінгі күнге дейін медициналық биотехнологияда жетекші орындардың бірін иеленіп отыр.
Қалдықтарды өңдеу кезінде микроорганизмдерді пайдалану стерильді жағдай жасауды қажет етпейді, керісінше, бұл процеске әртүрлі микроорганизмдер неғұрлым көп қатысса, соғұрлым жақсы болады. Белсенді тұнба микроорганизмдерін қолдануға негізделген, аэробты жағдайдағы органикалық қалдықтардың минералдану процесі 1914 жылы ойлап табылды. Содан бері ол айтарлықтай жаңартылды, күрделі және өнімдірек болды және бүкіл әлемде ағынды суларды қайта өңдеу үшін қолданылады.
Анаэробты жағдайда ағынды суларды аралас микрофлорамен жою, арзан энергия ретінде пайдаланылатын биогаздың (CH4 және СО2) түзілуін тудырады. Биогаз өндіретін алғашқы орындардың бірі – Қытай (шамамен 20 миллион биогаз генераторы). Соңғы жылдары ауыл шаруашылығы қалдықтарын қайта өңдеуге арналған шағын қондырғылар қолданылып жатыр.