БІОТЕХНОЛОГІЯ.

хімічна біоніка.

Біоніка - це використання секретів живої природи з метою створення більш досконалих технічних пристроїв. У широкому сенсі біотехнологія

- це використання живих організмів і біологічних процесів у виробництві, тобто виробництво необхідних для людини речовин з використанням досягнень мікробіології, біохімії і технології.

У біотехнології використовуються бактерії, мікроорганізми і клітини різних тканин. На мікробіологічних заводах мікроорганізми вирощуються у величезних кількостях в апаратах «ферментера» - циліндр, посудина з нержавіючої сталі. У ферментер подається стерильна живильне середовище, в яку вноситься культура мікроорганізму

(наприклад, дріжджів). Вміст інтенсивно перемішується, у нього подається кисень, підтримується оптимальна температура для росту клітин. Спеціальні датчики дозволяють автоматам стежити за рН середовища, вмістом хімічних речовин, температурою і т.д. Після закінчення процесу ферментації клітини відокремлюють від рідини за допомогою апаратів і використовують їх для виділення необхідних речовин.

В даний час період розвитку біотехнології можна охарактеризувати наступними рисами:

1) Все частіше використовуються не самі клітини мікроорганізмів, а виділені з них ферменти.

Наприклад, дисахарид лактоза - молочний цукор - для більшості людей корисний, але деякі дорослі люди взагалі не можуть пити молоко з-за того, що міститься в ньому лактоза не розщеплюється через відсутність ферменту (-галактозидаза. В Африці цією недугою страждають цілі племена.

безлактозні молоко можна отримати за допомогою ферменту лактази.

Виробництво такого молока налагоджено, наприклад, з Італії .
2) Другий область - розширення діяльності біотехнології.

Зараз біотехнологічними методами виготовляють не тільки харчові продукти, а й вітаміни, антибіотики, гормони, ряд інших ліків, а також незамінні амінокислоти. Людина, наприклад, не може існувати без триптофану, фенілаланіну, лізину, треоніну, валін, метіонін, лейцину і ізолейцин. Дітям потрібен і аргінін.

В останні роки з'явилося нове джерело їжі - білок одноклітинних, який отримують із мікроорганізмів. Його можна використовувати на корм худобі замість продуктів.

Біотехнологія проникла у виробництво металів. У нашій країні розроблена технологія бактеріально-технічного спосіб завантаження золото і срібла з бідних цими металами порід. Біометаллургія економічно вигідна і виключає забруднення навколишнього середовища.

Особливий напрямок біотехнології - медицина. Наприклад, гормон росту секретується передньою часткою гіпофіза. При недоліку гормону - карликовість. Раніше цей гормон отримували з гіпофіза трупів, а зараз отримують з кишкової палички і з біологічної активності цей гормон не поступається гормону гіпофіза. З недосконалих грибів отримано препарат циклоспорин, який використовується при трансплантації органів для придушення імунних реакцій (відторгнення тканин).
3) Третій область - генна інженерія.

Потрібні штами мікроорганізмів виходять не тільки відбором випадково виникаючих мутацій, але і вставкою плазмід з відповідними генами.

Біотехнологія дозволила отримувати бактерії з властивостями раніше не бувалими. Одне з досягнень генної інженерії - це перенесення генів, що кодують синтез інсуліну в людини, в клітини бактерій. Раніше цей гормон отримували з підшлункової залози тварин, частіше свиней. В даний час отримано інсулін за допомогою кишкової палички-це 1-й генно-інженерний білок.

Також вдалося перенести в клітини бактерій ген інтерферону, який утворюється у відповідь на вірусну інфекцію. Можливо, що замість бактерій можна використовувати дріжджі.

З 30-х років дослідники стали займатися виділенням з бактерій і грибів природних речовин з антибіотичними властивостями, тобто здатних або придушувати зростання, або зовсім вбивати інших мікробів. Найбагатший джерело антибіотиків - організми, що живуть у грунті. З грибів актиноміцетів можна отримати 1500 антибіотиків. Понад 50 широко застосовується в практиці. До їх числа відносяться стрептоміцин, хлорамфенікол та антибіотики тетрациклінового ряду. У медицині використовують метод гібридизації клітин - злиття різних клітин в одну.

Наприклад, ракові клітини і лімфоцити. Гібрид здатний продукувати антитіла і швидко розмножуватися. Використовують як сироватку в аналізах і лікування.

Генна інженерія. сукупність методів, які дозволяють у пробірці переносити генетичну інформацію з одного організму в інший. Перенесення генів дає можливість долати міжвидові бар'єри і передавати окремі спадкові ознаки одних організмів іншим. МЕТА отримання клітин, в промислових масштабах напрацьовувати деякі білки.

1.Плазміди.

Найбільш поширеним методом генної інженерії є метод отримання рекомбінантних (що містять чужорідний ген) плазмід, які являють собою кільцеві, дволанцюжкові молекули ДНК, що складаються з декількох пар нуклеотидів. Кожна бактерія крім основної, не залишають клітку молекули ДНК (5 * 106 пар нуклеотидів), може містити кілька різних плазмід, якими вона обмінюється з іншими бактеріями. Плазміди є автономними генетичними елементами, вносяться в бактеріальної клітці не в той же час, що основна молекула ДНК. Плазміди несуть важливі для бактерії гени, як гени лікарської стійкості. Різні плазміди містять різні гени стійкості до антибактеріальних препаратів.

Більша частина таких препаратів (антибіотиків) використовується в якості ліків при лікуванні захворювань людини і домашніх тварин.

Бактерія, що має різні плазміди, набуває стійкість до антибіотиків, солей важких металів. При дії певного антибіотика на бактеріальні клітини плазміди, що надають стійкість до нього, швидко поширюються серед бактерій, зберігаючи їм життя.

Потужним елементом генної інженерії є відкриті в 1974 ферменти

- рестрикційних ендонуклеази, або рестріктази (обмеження).

Бактеріальні клітини виробляють рестріктази для руйнування чужорідної

(фагової) ДНК, що необхідно для обмеження вірусної інфекції.

Рестріктази дізнаються певні послідовності нуклеотидів (сайти - ділянки пізнавання) і вносять симетричні, розташовані навскіс один від одного розриви у ланцюгах ДНК на рівних відстанях від центру сайту. У результаті на кінцях кожного фрагмента рестріктірованной ДНК утворюються короткі одноланцюжкові «хвости», які називають липкими кінцями.

2. Методи генної інженерії.

Для отримання рекомбінантної плазміди ДНК однієї із плазмід розщеплюється вибраної рестріктазой. Ген, який потрібно ввести в бактеріальну клітку, розщеплюють з ДНК хромосом людини за допомогою рестріктази, тому його «липкі» кінці є комплементарними нуклеотидних послідовностей на кінцях плазмід. Ферментом лігази

«склеюють» обидва шматка ДНК в результаті виходить рукомбінантная кольцевоя плазміда, що вводять в бактерію E. coli. Всі нащадки цієї бактерії (клони) містять в плазміда чужорідний ген. Весь цей процес називають клонуванням.