В даний час період розвитку біотехнології можна охарактеризувати наступними рисами:
1) Все частіше використовуються не самі клітки мікроорганізмів, а виділені з них ферменти.
Наприклад, дисахарид лактоза – молочний цукор – для більшості людей корисний, але деякі дорослі люди взагалі не можуть пити молоко через те, що лактоза, що міститься в нім, не розщеплюється через відсутність ферменту - галактозідази. У Африці цією недугою страждають цілі племена.
Безлактозне молоко можна отримати за допомогою ферменту лактази. Виробництво такого молока налагоджене, наприклад, з Італії.
2) Друга область – розширення діяльності біотехнології.
Зараз біотехнологічними методами виготовляють не лише харчові продукти, але і вітаміни, антибіотики, гормони, ряд інших ліків, а також незамінні амінокислоти. Людина, наприклад, не може існувати без триптофану, фенилаланина, лізину, треонина, валіну, метіоніну, лейцину і ізолейцину. Дітям потрібний і аргінін.
Останніми роками з'явилося нове джерело їжі – білок одноклітинних, який отримують з мікроорганізмів. Його можна використовувати на корм худобі замість продуктів.
Біотехнологія проникла у виробництво металів. У нашій країні розроблена технологія бактерійно-технічного способу витягання золото і срібло з бідних цими металами порід. Біометалургія економічно вигідна і виключає забруднення довкілля.
Особливий напрям біотехнології – медицина. Наприклад, гормон зростання секретується передньою долею гіпофіза. При недоліку гормону – карликовість. Раніше цей гормон отримували з гіпофіза трупів, а зараз отримують з кишкової палички і по біологічній активності цей гормон не поступається гормону гіпофіза. З незавершених грибів отриманий препарат циклоспорін, який використовується при трансплантації органів для придушення імунних реакцій (відторгнення тканин).
3) Третя область – генна інженерія.
Потрібні штами мікроорганізмів виходять не лише відбором випадково виникаючих мутацій, але і вставкою плазмид з відповідними генами.
Біотехнологія дозволила отримувати бактерії з властивостями раніше не бувалими. Одне з досягнень генної інженерії – це перенесення генів, що кодують синтез інсуліну у людини, в клітки бактерій. Раніше цей гормон отримували з підшлункової залози тварин, частіше за свиней. В даний час отриманий інсулін за допомогою кишкової палички – це 1-й генно-інженерний білок.
Також удалося перенести в клітки 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 пригнічувати зростання, або зовсім вбивати інші мікроби. Найбагатше джерело антибіотиків – організми, що живуть в грунті. З грибів актиноміцетів можна отримати 1500 антибіотиків. Понад 50 широко застосовується в практиці. До їх числа відносяться стрептоміцин, хлорамфенікол і антибіотики тетрациклінового ряду. У медицині використовують метод гібридизації кліток – зливання різних кліток в одну.
Наприклад, ракові клітки і лімфоцити. Гібрид здатний продукувати антитіла і швидко розмножуватися. Використовують як сироватку в аналізах і лікуванні.
Генна інженерія.
Cукупність методів, що дозволяють в пробірці переносити генетичну інформацію з одного організму в іншій. Перенесення генів дає можливість долати міжвидові бар'єри і передавати окремі спадкові ознаки одних організмів іншим. МЕТА здобуття кліток, в промислових масштабах напрацьовувати деякі білки.
1.Плазміди.
Найбільш поширеним методом генної інженерії є метод здобуття рекомбінантних (що містять чужорідний ген) плазмід, які є кільцевими, дволанцюжковими молекулами ДНК, що складається з декількох пар нуклеотидів. Кожна бактерія окрім основної, не покидаючої клітку молекули ДНК (5*106 пар нуклеотидів), може містити декілька різних плазмід, якими вона обмінюється з іншими бактеріями. Плазміди є автономними генетичними елементами, реплицирующимися в бактерійній 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.
Велика частина таких препаратів (антибіотиків) використовується як ліки при лікуванні захворювань людини і домашніх тварин.
Бактерія, що має різні плазміди, набуває стійкості до антибіотиків, солей важких металів. При дії певного антибіотика на бактерійні клітки плазміди, що додають стійкість до нього, швидко поширюються серед бактерій, зберігаючи їм життя.
Потужним елементом генної інженерії є відкриті в 1974 ферменти – рестрікціонні ендонуклеази, або рестріктази (обмеження).
Бактерійні клітки виробляють рестріктази для руйнування чужорідної (фагової) ДНК, що необхідне для обмеження вірусної інфекції.
Рестріктази взнають певні послідовності нуклеотидів (сайти – ділянки пізнавання) і вносять симетричні, розташовані навскоси один від одного розриви в ланцюгах ДНК на рівних відстанях від центру сайту. В результаті на кінцях кожного фрагмента рестріктированної ДНК утворюються короткі одноцепочні «хвости», які називають липкими кінцями [2,c.112].
2. Методи генної інженерії.
Для здобуття рекомбінантної плазміди ДНК однією з плазмід розщеплюється вибраною рестріктазою. Ген, який потрібно ввести в бактерійну клітку, розщеплюють з ДНК хромосом людини за допомогою рестріктази, тому його «липкі» кінці є комплементом нуклеотідним послідовностям на кінцях плазмід. Ферментом лигазой «склеюють» обоє шматка ДНК в результаті виходить рукомбінантна кольцева плазміда, яку вводять в бактерію E. coli. Всі нащадки цієї бактерії (клони) містять в плазмідах чужорідний ген. Весь цей процес називають клонуванням.
Таким чином, технологія витягання металів з руд, концентратів, гірських порід і розчинів з використанням. В області біогідрометалургії найбільш вивчені і освоєні процеси купчастого і підземного вилуговування міді, цинку, урану і інших металів з бідних (забалансових) руд. Собівартість міді, що отримується цим способом, в 1,5-2 рази нижче за мідь, отриману з використанням відомих технологій. У процесах чанового вилуговування металів біотехнологія застосовується при переробці тих, що миш'яковистих Аu- і Sn-содержащих метаколлоїдних Cu-Zn концентратів, які неможливо переробляти традиційними способами. Біотехнологічні схеми замкнуті, що істотно знижує або виключає забруднення довкілля.
До нових тенденцій в розвитку біотехнології металів відносяться збагачення гірських порід і руд (наприклад, бокситів), сульфидизацию окислених руд, біосорбцію металів з розчинів. Використання бактеріологічно-хімічних способів дозволяє розширити сировинні ресурси, забезпечити комплексність використання сировини без створення складних гірничодобувних комплексів, автоматизувати процеси, підвищити продуктивність праці і культуру виробництва, вирішити багато проблем охорони довкілля.
1. Ленський А.С. Біофізична і біонеорганічна хімія: Навчальний посібник для вузів / А.С. Ленський, І.Ю. Белавін, С.Ю. Билінкин. - М.: Медичне інформаційне агентство, 2008. - 416 с.
2. Загальна хімія. Біофізична хімія. Хімія біогенних елементів: підручник для вузів. / Ю.А. Ершов [і ін.]; під ред. Ю.А. Ершова. - Ізд.2-е, испр. і доп. - М.: Вища школа., 2000. - 560 с.
3. Загальна хімія. Біофізична хімія. Хімія біогенних елементів: підручник для вузів. / Ю.А. Ершов [і ін.]; під ред. Ю.А. Ершова. - Ізд.4-е, испр. і доп. - М.: Вища школа., 2003. - 559 с.
4. Практикум по загальній хімії. Біофізична хімія. Хімія біогенних елементів: навчальний посібник для вузів / А.В. Бабков [і ін.]; під ред. С.А. Попкова, А.С. Бабкова. - Ізд.2-е, перераб.и доп. - М., 2001.- 236 с.
5. Практикум по загальній хімії. Біофізична хімія. Хімія біогенних елементів: навчальний посібник для вузів / А.В. Бабков [і ін.]; під ред. С.А. Попкова, А.С. Бабкова.- Ізд.3-е, перераб. - М.: Вища школа, 2006. - 239 с.
6. Яцимірський К.Б. Вступ в біонеорганічну хімію / До.Б. Яцимірський. – Київ.: Наукова думання, 1976. – 144 с.