Современная биотехнология опирается на многие науки: генетику, микробиологию, биохимию, естествознание. Основным объектом их изучения являются бактерии и микроорганизмы. Многие проблемы в биотехнологиях решает именно применение бактерий. Сегодня область их использования в жизни человека настолько широка и разнообразна, что вносит неоценимый вклад в развитие таких отраслей, как:
Область применения бактерий в фармакологии и медицине настолько широка и значима, что их роль в лечении у человека многих заболеваний просто неоценима. В нашей жизни они необходимы при создании кровезаменителей, антибиотиков, аминокислот, ферментов, противовирусных и противораковых препаратов, пробы ДНК для диагностики, гормональных препаратов.
Неоценимый вклад в медицину сделали ученые, выявив ген, отвечающий за гормон инсулина. Вживив его в бактерию коли, получили выработку инсулина, спасая жизни многим больным. Японские ученые обнаружили бактерии, выделяющие вещество, уничтожающее зубной налет, тем самым предотвращая появление кариеса у человека.
Из бактерий-термофилов выводят ген, кодирующий ферменты, имеющие ценность в научных исследованиях, так как они нечувствительны к высоким температурам. При производстве витаминов в медицине используют микроорганизм Clostridium, получая при этом рибофлавин, выполняющий важную роль в здоровье человека.
Свойство бактерий вырабатывать антибактериальные вещества было применено при создании антибиотиков, решив проблему лечения многих инфекционных заболеваний, тем самым спасло жизнь не одному человеку.
В фармакологии создание лекарственных препаратов и синтетических вакцин, куда входят иммунорегуляторы, алкалоиды, нуклеотиды и ферменты, также невозможно без микроорганизмов.
Для возрастания привесов и увеличения скорости роста молодых особей применяют белково-витаминные добавки, ферменты, их продуцентами являются фотосинтезирующие бактерии. Снижая таким способом расход кормов и повышая производительность. При производстве силоса применяют E.coli commune, Lactis aerogenes, являющиеся молочнокислыми микроорганизмами. Незаменимую аминокислоту лизин, используемую в качестве пищевой добавки в животноводстве, продуцируют из таких бактерий, как Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium sp и Escherichia coli.
Применение бактерий распространено при создании высокопродуктивных пород, гормонов роста и пересадке оплодотворенной клетки. Препараты, созданные на основе Bac. subtilis и Bac. Licheniformis, используются в ветеринарии при лечении многих заболеваний.
Использование пестицидов и удобрений в сельскохозяйственной отрасли приводит к негативному воздействию на микрофлору почвы. Для разрушения вредных веществ применяют аэробные и анаэробные бактерии.
Использование бактериальных удобрений способствует повышению урожайности. Из клеток Klebsiella и Chromatium получают бакпрепараты, удерживающие азот. Это дает возможность растениям усваивать азот, содержащийся в воздухе. Из Bacillus megathrtium получают фосфобактерин, повышающий содержание фосфора в почве и азота в зеленой массе. В качестве биозащиты растений от всевозможных вредителей разработаны микробиологические препараты на основе бактерий, которые не наносят вреда человеку.
Биотехнологии, применяемые в рыбных хозяйствах, позволяют создавать породы рыб, устойчивые ко многим заболеваниям, и породы с высокими темпами прироста. Также из продуцируемых бактерий в рыбной промышленности изготавливают кормовые добавки, ферменты и лекарственные препараты.
Широко применение биотехнологий в бродильной и пищевой промышленностях. Применение молочнокислых бактерий при изготовлении кефира, кумыса и кисломолочных продуктов способствует улучшению их вкуса и перевариваемости. Это достигается тем, что выделяемые ферменты разлагают молочный сахар на спирт и углекислоту. Для улучшения качества кондитерских изделий и сохранения свежести хлебобулочных в пищевой промышленности применяют ферменты, продуцируемые из Bac.subtilis. 
Применение биотехнологий в добывающей промышленности позволяет существенно сократить расходы и энергетические затраты. Так, применение литотрофных бактерий (Thiobacillus ferrooxidous), с их способностью окислять железо, используется в гидрометаллургии. За счет бактериального выщелачивания из низкосодержащих пород добывают драгоценные металлы. Для увеличения добычи нефти применяют метансодержащие бактерии. При добыче нефти обычным способом из недр извлекается не более половины природных запасов, а с помощью микроорганизмов происходит более эффективное освобождение запасов.
Микробиологическое выщелачивание используют в старых шахтах для получения цинка, никеля, меди, кобальта. В горнодобывающей промышленности для восстановительных реакций в старых шахтах применяют сульфаты бактерий, так как остатки серной кислоты несут разрушающие воздействия на опоры, материалы и окружающую среду. Анаэробные микроорганизмы способствуют основательному разложению органических веществ. Это свойство применяется для очистки воды в металлургической промышленности. 
Человек использует бактерии при производстве шерсти, искусственной кожи, текстильного сырья, в парфюмерно-косметических целях.
Бактерии, участвующие в разложении, применяют для очистки септиков. Основа этого метода заключается в том, что питаются микроорганизмы сточными водами. Этим способом обеспечивается удаление запаха и обеззараживание стоков. Микроорганизмы, применяемые в септиках, выращиваются в лабораториях. Результат их действия обуславливается распадом органики на простейшие вещества, безвредные для экологии. В зависимости от вида септика подбираются анаэробные либо аэробные микроорганизмы. Аэробные микроорганизмы, помимо септиков, применяют в биофильтрах.
Для поддержания качества воды в водоемах и стоках, очистки загрязненной поверхности морей и океанов от нефтепродуктов также необходимы микроорганизмы.
С развитием биотехнологий в нашей жизни человечество шагнуло вперед практически во всех отраслях своей деятельности.
probakterii.ru
Введение
В современной медицине широко применяются лекарственные препараты, имеющие ферментную природу. В 1996 г мировой объем производства ферментов осуществлен на сумму 1 млрд. долларов [130]. При этом доля ферментов медицинского назначения составляла более 10 % от этой суммы, основным источником их получения являются органы и ткани животных, например: цитохром С из бычьего сердца, панкреатин, трипсин, тестикулярная гиалуронидаза, ацетилхолинэстераза из эритроцитов и т.д. [23, 28,41,102,134].
Однако в связи с последними достижениями вирусологии и открытием прионовых заболеваний, по рекомендации ВОЗ, использование препаратов из тканей животных с каждым годом сокращается. Поэтому получение ферментов путем микробиологического синтеза является актуальной проблемой.
Применение ферментов
Из множества известных ферментов микробного происхождения практическое применение в медицине и различных отраслях промышленности нашли протеолитические ферменты. Их доля в мировом производстве равна 60 % [130]. В связи с этим разработке технологических способов получения протеолитических ферментов, продуцируемых микроорганизмами, исследователи уделяют большое внимание [25,28, 38, 71, 94, 106,123, 161].
В научной литературе детально представлены способы микробного биосинтеза протеолитических ферментов при культивировании штаммов рода Bacillus с целью получения протеолитических ферментов в лабораторных и в крупномасштабных производствах [29, 36, 55, 60, 77, 94,103].
В настоящее время в медицинской промышленности протеазы применяют при производстве питательных сред и органопрепаратов (Церебролизина, Церебролизата, Сирепара). Кроме того, их используют как самостоятельные лекарственные препараты как антисептики. Они обладают способностью лизировать (расплавлять) некротизированные ткани, фибрин, гной, оказывают противоотечное действие и усиливают лечебный эффект антибиотиков. Приведем некоторые из них:
Террилитин. Препарат протеолитического действия, являющийся продуктом жизнедеятельности плесневого гриба Аspergillus terriсоlа. Применяют для лечения гнойных ран, ожогов, трофических язв, пролежней, воспалительных заболеваний верхних дыхательных путей.
Профезим. Ферментный протеолитический препарат (протосубтилин), являющийся комплексом протеаз, продуцируемых Вас. subtilis. Профезим обладает способностью гидролизовать денатурированные белки, оказывает некролитический эффект и вместе с тем уменьшает отек и воспаление тканей; стимулирует регенеративные процессы.
Коллагеназа. Ферментный препарат, получаемый из культуры Clostridium histolyticum. Обладает коллагенолитической, эластолитической и протеолитической (трипсин- и химотрипсиноподобной) активностью.
Аспераза. Новый ферментный препарат, получаемый из бактерий рода Bacillus. Применяется в виде мази для очищения от некротических масс гнойных ран, карбункулов, ожогов, пролежней и др.
Рибонуклеаза. Ферментный препарат, получаемый из бактерий рода Bacillis. Деполимеризует РНК до кислоторастворимых моно- и олигопептидов. Разжижает гной, слизь, вязкую и густую мокроту; оказывает противовоспалительное действие. Разрушая нуклеиновые кислоты, задерживает размножение некоторых РНК-содержащих вирусов.
Тромболитическими свойствами обладают протеиназы террилитин и стрептокиназа, имеющие микробное происхождение:
Террилитин был описан ранее.
Стрептокиназа. (Streptokinase). Ферментный препарат, получаемый из культуры b-гемолитического стрептококка группы С. ]. Стрептокиназа обладает фибринолитической активностью, что обусловлено ее способностью взаимодействовать с плазминогеном крови. Комплекс стрептокиназы с плазминогеном обладает протеолитической активностью и катализирует превращение плазминогена в плазмин. Последний способен вызывать лизис фибрина в сгустках крови; инактивировать фибриноген, а также факторы V и VII свертывания крови.
Недавно методам генной инженерии был разработан бифункциональный вариант урокиназы. В кишечную палочку был введен необходимый ген. Данный препарат предотвращает и рассасывает тромбы в кровеносных сосудах.
При терапии злокачественных новообразований используют бактериальную L-аспарагиназу. Это противоопухолевое средство, фермент, продуцируемый штаммами кишечной палочки. Гидролизуя аспарагин (с образованием аспарагиновой кислоты и аммиака), необходимый для роста быстро делящихся клеток (в т.ч. опухолевых), подавляет синтез белка и пролиферацию клеток. Нормальные клетки способны синтезировать собственный аспарагин, в то время как некоторые злокачественные клетки не обладают этой способностью. Аспарагиназа нарушает также синтез ДНК и РНК и, по-видимому, является циклоспецифичным препаратом, оказывая действие на клетки в фазе G1. Значительно уменьшает число бластных клеток как в периферической крови, так и в костном мозге. Обладает иммунодепрессивной активностью.
Для определения глюкозы в крови и моче применяют глюкозооксидазу. Для получения препаратов глюкозооксидазы используется глубинная культура продуцентов. В нашей стране разработана технология производства глюкозооксидазы с использованием в качестве продуцента Penicillium vitale .
Гиалуронидаза. Ее продуцируют многие виды бактерий (например, стрептококки, стафилококки, пневмококки). Вводится совместно с другими лекарственными препаратами для облегчения их проникновения. Стрептококковая гиалуронидаза используется при диагностике стрептококковых инфекций.
В заместительной терапии, т. е. при нарушении синтеза некоторых ферментов в организме человека, применяют отдельные ферменты и комплексные ферментные препараты.
Например, при нарушении функции поджелудочной железы употребляют комплексный препарат, содержащий протеиназу, амилазу, получаемую из культур Bacillus и Aspergillus, и липазу, получаемую из Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Candida, Bacillus и др. При потере способности к синтезу лактазы и глюкоамилазы также используют эти ферменты, полученные из микроорганизмов:
Фермент лактаза применяется как дополнительный источник фермента лактазы с целью лучшего усвоения молочных продуктов и предотвращения таких симптомов дефицита лактазы как метеоризм, кишечные спазмы, диарея. Источником фермента является плесневый гриб - аспергил черный (Aspergillus niger), или аспергил рисовый (Aspergillus orizae), который в свою очередь получают из пшеничной и рисовой шелухи.
При нарушении процессов пищеварения в некоторых случаях используют комплекс ферментов (а-амилаза, целлюлаза, липаза и протеиназа):
Для очистки контактных линз применяют ферменты, полученные из Вacillus subtilis.
Для разрушения аллергенных форм пенициллинов у чувствительных к ним больных применяют пенициллиназу, получаемую из Bacillus, Staphylococcus, Neurospora crassa, E.coli.
Выводы
Использование микробных ферментов в медицине весьма перспективно и, несомненно, будет расширяться. Трудности в применении ферментных препаратов для целей медицины состоят в необходимости очистки их от пирогенных веществ, токсинов и других примесей. Принимая во внимание белковую природу ферментов, необходимо проверять их на антигенное действие и аллергическую реакцию организма.
turboreferat.ru
Роль медицинской микробиологии в прогрессе медицины.
Медицинская Микробиология – это раздел биологии, который занимается изучением микроорганизмов, в основном вирусов, бактерий, грибов (главным образом дрожжей), одноклеточных, водорослей и простейших.
Медицинская микробиология составляет предмет науки, в которую искусственно объединена а разнородная группа микроскопически малых организмов. Это произошло из-за того, что для изучения своего предмета медицинская микробиология использует методы, первоначально разработанные для исследования бактерий.
В основе исследовательских методов медицинской микробиологии лежат методы получения чистых культур, которые выращиваются из одной клетки. Способы выращивания клеток многоклеточных организмов заимствованы из бактериологии.
Создателем медицинской микробиологии считается Луи Пастер (1822— 1895) – французский микробиолог и химик, член Французской академии (1881).
Медицинская микробиология изучает болезнетворные(патогенные) и условно-патогенные для человека микроорганизмы, а также разрабатывает методы микробиологической диагностики, специфической профилактики и этиотропного лечения вызываемых ими инфекционных заболеваний.
Многие микробы являются патогенными для человека, животных и растений и порождают разнообразные заболевания. Медицинская микробиология изучает чувствительность возбудителей инфекционных болезней к антибиотикам, механизмы их патогенного действия и пути распространения инфекции.
Чтобы идентифицировать патогенных микробов и подобрать эффективное лечение, в клинических лабораториях при диагностировании больных обычно проводят их высевание и культивирование (выращивание).
Цели и задачи микробиологии, вирусологии и иммунологии в их историческом развитии.
Цель медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии — изучение структуры и свойств патогенных организмов, взаимоотношения их с организмом человека в определенных условиях природной и социальной среды, совершенствование методов микробиологической диагностики, разработка новых, более эффективных лечебных и профилактических препаратов, решение такой важной проблемы, как ликвидация и предупреждение инфекционных болезней.
Задачи медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии. Медицинская микробиология разрабатывает методы диагностики, способы специфической профилактики и терапии инфекционных болезней
- Установление этиологической роли различных микроорганизмов в патологии человека.
- Разработка методов диагностики и профилактики инфекционных заболеваний.
- Изучение болезнетворных свойств патогенных микроорганизмов с целью определения клинической и эпидемиологической значимости того или иного микроорганизма.
- Изучение механизмов распространения микроорганизмов во внешней среде, в основном в питьевой воде, пище, воздухе.
Главная задача медицинской микробиологии – ликвидация инфекционных болезней.
Значение этих дисциплин в практической деятельности врача.
Врачам всех специальностей постоянно приходится сталкиваться с патологией, вызванной различными микроорганизмами и каждый раз решать ряд стереотипных задач:
оценить природу возможного возбудителя болезни
определить, какой материал надо взять на исследование и как правильно это сделать
корректно оценить результаты лабораторного исследования
выбрать адекватную терапию до получения результатов лабораторного исследования и скорректировать ее сообразно с ними.
Современная медицинская микробиология и иммунология достигли больших успехов и играют огромную роль в диагностике, профилактике и лечении инфекционных и многих не инфекционных болезней, связанных с нарушением иммунной системы (онкологические, аутоиммунные болезни, трансплантация органов и тканей и др.).
yaneuch.ru
