Страница: 1/26
БИОТЕХНОЛОГИЯ - технология, т.е. способ получения продуктов
из биологических объектов или с применением биологических объек-
тов. (Спор - это наука или производство.)
В качестве биологических объектов чаще всего используются
клетки (микроорганизмов, растительного или животного происхож-
дения). Преимущества:
1. клетки являются своего рода биофабриками белков, жиров,
углеводов, витаминов, нуклеиновых кислот, аминокислот, антибио-
тиков, гормонов, антител, ферментов, спиртов;
2. клетки чрезвычайно быстро воспроизводятся (бактерии - за
20-60 мин., дрожжевые - за 1,5-2 часа, животная - 24 часа),
3. биосинтез сложных веществ, таких как белки, антибиотики,
антигены, антитела и др. значительно экономичнее и технологи-
чески доступнее, чем химический синтез. Для биосинтеза исполь-
зуются отходы сельскохозяйственной, рыбной продукции, пищевой
промышленности.
4. возможность проведения биотехнологического процесса в
промышленных масштабах.
_Направления биотехнологии .:
- медицинская (фармацевтическая, иммунная)
- сельскохозяйственная (ветеринарная, растений)
- промышленная (пищевая, легкая промышленность, химическая,
энергетическая)
- экологическая (очистка, деградация).
_История биотехнологии
( _исторические достижения .)
- Земледелие, животноводство - 10-11 тыс. лет назад.
- Селекция (интуитивная, например, пшеницы, домашних живот-
ных), затем научная.
- Биотехнология возникла примерно 5-6 тысяч лет назад, когда
люди научились выпекать хлеб, варить пиво, приготовлять сыр и
вино.
- В 19 веке Пастером была открыта природа брожения (начался
научный этап биотехнологии).
- Открытие многих микроорганизмов и способов их получения в
большом количестве (сформировалась техническая микробиология);
в настоящее время из 100000 видов микроорганизмов используется
не более 100 5(см. ниже) 0. С 70-80-х годов ХХ века начали полу-
чать штаммы-суперпродуценты.
- Искусственное оплодотворение в животноводстве, искусствен-
ное опыление в растеневодстве. Трансплантация эмбрионов (в жи-
вотноводстве). Разработка технологии искусственного оплодотво-
рения человека.
- Биодобавки в медицине, животноводстве, растеневодстве.
- Трансплантация органов. Переливание крови. Позднее созда-
ние искусственных органов (искусственная почка ...).
- Выделение ферментов, использование иммобилизованных фер-
ментов в молочном деле и пр.
- Разработка получения МАТ (моноклональных антител) гибридом
(Келлер и Мильштейн, 1975; Нобелевские лауреаты)
- Разработка и применение биосенсоров - технических средств
детектирования веществ (с помощью антител, ферментов, рецепто-
ров...). Уже созданы биосенсоры более 100 веществ. /1990г./
_- Развитие генной инженерии .. Технология включения гена (ин-
сулина и пр.) Е.coli.
-- Использование микроорганизмов (бактерий, дрожжей, виру-
сов) как реципиентов чужеродного генетического материала для
получение БАВ. Например, получены 2рекомбинантные 0 штаммы Е.с.,
продуцирующие интерфероны, инсулин, гормон роста; В.subtilis, -
вырабатывающие интерферон, инсулин; дрожжи - продуценты ИЛ, ре-
комбинантные вирусы осповакцины, синтезирующие антиген гепатита
В. Производство лекарственных форм (интерлейкины, интерферон,
тканевый активатор плазминогена, фактор VIII, эритропоэтин, ре-
лаксин, использующийся для расслабления шейки матки, гормон
роста, фактор роста эпидермиса колониестимулирующие факторы,
МАТ). 4В клиниках сегодня (1988г.) проходит испытания около 150
4биотехнологических лекарств. 0
- Разработка способов переноса генов (впрыскивание в яйцек-
летку, электроток, вирусами, плазмидами). Некоторые методы пе-
реноса дают в результате не трансгенных животных, а 2химер 0. Для
этого в эмбрион животного вводят группу эмбриональных клеток
другого вида. Получаемое потомство построено из "мозаики" кле-
ток, часть которых несет гены одного из родителей, а часть -
другого. 4Так, широко известная сегодня "ковца" (химера козы и
4овцы), выведенная в Кембридже (Англия), является такой химерой.
4От козы она унаследовала рога, а от овцы - лохматую шкуру. 0
- В клетки молочных желез овец введены гены фактора IХ ССК
(лечение гемофилии В), другим - альбумин (используется после
хирургических операций).
- В 1982г. Ричарду Палмитеру и Ральфу Бринстеру удалось пе-
ресадить ген гормона роста крысы мышке. В итоге трансгенная
мышь была в 1,5 раза большего размера, чем обычные.
- Разработка автоматизированных синтезаторов гена. Получение
рекомбинантных ДНК. Разработка технологии репарации ДНК. С по-
мощью ферментов рестрикции (их обнаружено более 400) разрезается
кольцевая плазмида, вставляется новый участок ДНК.
- Генноинженерные микробы (например, "форсбан", защищающий
растения от заморозков), семена и пр. 4Рекомбинантные организмы
4попадают в окружающую среду (известно более 20 случаев). Нега-
4тивные последствия не обнаружены. 0
- Разработан способ усиления естественной способности бакуло-
вирусов поражать насекомых-вредителей, введя в них гены ДНК, ко-
дирующие яды. Если в вирусы встроить гены белков человека, то в
организме хозяина (насекомого) они будут усиленно продуцировать
данные белки.
- Клонирование.
- Технология гибридизации фрагментов ДНК и РНК, на основе ко-
торой разработаны различные методы ( ПЦР = полимеразная цепная
реакция /Мюллис,1983/, лигазная цепная реакция, Q-бета-система и
др.).
- Созданная технология получения гомозиготных "knockout"-мы-
шей с отсутствием в их геноме тех или иных генов /Koller
B.H.,1992/.
_Использование микроорганизмов
- из грибов для получения антибиотиков используются актино-
мицеты (род Streptomyces), Penicillium chrysogenum, Clphalospo-
rum acremonium, Streptomyces spp и др.
- дрожжи (в хлебопечении, пивоварении, виноделии, получении
соков, кормового белка, питательный сред для выращивания бакте-
рий и культур животных клеток); Из 500 известных видов дрожжей
используется только несколько;
- род Acetobacter для превращения этанола в уксусную кислоту
и уксусной кислоты в газ;
- род Bacillus - для получения ферментов (В.subtilis)
-- средства защиты растений (В.thuringiensis);
- род клостридий - для сбраживания сахаров в ацетон, бутанол;
- молочно-кислые бактерии (lactobacillus,Leuconostoc,Strep-
tococcus);
- псевдомонады для получения витамина В 412 0;
- коринебактерии glutamicum для получения аминокислот и др.
2БИОПРЕПАРАТЫ
3Классификация
I. 2Биопрепараты, использующиеся in vivo
1. АГ-ые (вакцины /в т.ч. анатоксины/, аллергены, лизаты
микробов для кожных проб), создающие активный иммунитет. Специ-
фические АТ и Тк появляются в кровотоке примерно через неделю у
здорового человека (у лиц с ИД - позже).
2. АТ-содержащие (антисыворотки, гамма-глобулины, МАТ, им-
мунное молоко), создающие за счет готовых АТ пассивный иммуни-
тет. Однако "примеси" данных биопрепаратов и ксеногенные (лоша-
диные и пр.) АТ запускают активный "вредоносный" иммунитет. По-
этому использование желательно в течение 1 недели после первой
инъекции (до появления вторичных АТ и избежания ИК-ых осложне-
ний, васкулитов). Антисыворотки вводят только по жизненным по-
казаниям.
3. Иммунокорректоры
- животного происхождения (цитомедины, интерлейкины, интер-
фероны, факторы роста, гормоны /глюкокортикоиды и др./)
- растительного происхождения (аллергены, лектины)
- микробного происхождения (БЦЖ, продигиозан, антибиотики)
- химические иммунокорректоры
4. Бактериофаги.
Бактериофаги относятся к эффективным препаратам антимикробно-
го действия, обладающим строгой специфичностью и не вызывающим
развития дисбактериозов, как это имеет место при использовании
антибиотиков.
II. 2Биопрепараты, использующиеся in vitro
- Диагностикумы (для РНГА) антигенов микробов (самих клеток,
лизатов, или очищенных АГ-ов), использующиеся в серологических
реакциях. Иммунодиагностикумы - это часто взвесь известных уби-
тых микробов. Для инактивации используют высокую температуру,
химические вещества (формалин, спирт, ацетон, фенол), ультраз-
вук, ультрафиолетовые и рентгеновские лучи. При выделении из
клеток различных АГ используют методы разрушения, экстракции,
обработку ферментами и различными детергентами, центрифугирова-
ние. /2551к/
- Антигены, в т.ч. анатоксины /токсины/ для проведения РП,
РН (для постановки контроля в серологии).
- Диагностические антисыворотки. Для удаления из антисыворо-
ток группоспецифических антител в сыворотку последовательно до-
бавляют микроорганизмы, в состав которых входят групповые анти-
гены (метод Кастеллани). Таким образом получают адсорбированные
сыворотки, которые содержат антитела к определенному виду микро-
бов. /2551к/
Реферат опубликован: 7/04/2005 (69392 прочтено)