Микроорганизмы как продуценты веществ, используемых в народном хозяйстве и медицине

Рост народонаселения мира обостряет проблему обеспечения людей пищей. Как показывают расчеты, чтобы обеспечить хотя бы минимальные пищевые потребности населения, в ближайшие 20-25лет необходимо удвоить количество продовольствия, резко увеличить производство пищевого белка, доведя его количество хотя бы до 40-50млн тонн в год к началу XXI века.

Из биологических наук прямое отношение к производству имеют микробиология и биохимия, которые непосредственно вовлечены в разработку биотехнологических процессов, основанных на использовании биосинтезирующей способности микроорганизмов.

Уже давно в промышленных условиях осуществляется микробиологический синтез лимонной, щавелевой, глюконовой и других органических кислот, которые используются в пищевой промышленности.

Значительный удельный вес в микробиологической промышленности занимает производство ферментов, которые широко используются в пищевой промышленности с целью улучшения вкуса и аромата пищевых продуктов, а так же для ферментации соевых бобов и другого сырья.

Определенное значение имеет дешевое производство богатого незаменимыми аминокислотами кормового «одноклеточного» белка. Подсчитано, что тонны дрожжей, добавленной в корм кур, достаточно для получения почти 35 тыс. яиц и 1,5 т куриного мяса.

Микробиологическая промышленность производит в больших количествах различные витамины, которые добавляют в различные продукты, а в сочетании с белками добавляют в корма белково-витаминный комплекс для повышения продуктивности животных.

Существует так же микробиологическое производство кормовых антибиотиков, используемых для добавки в корм животным, а так же гибберелинов и энтомопатогенных препаратов, применяемых в растениеводстве для регуляции роста растений и для защиты их от вредителей.

Однако традиционных мер недостаточно для повышения количества и качества пищи, поэтому производство пищи стало важнейшим направлением генетической инженерии. Задачей этого направления является повышение на принципиально новой основе урожайности с.х. растений и, в первую очередь, злаковых культур как источника хлеба, а так же повышение продуктивности с.х. животных как источника мяса и мясопродуктов.

Генная инженерия распространила свои претензии на создание условий для управления такими процессами, как фиксация азота атмосферы, фотосинтез, цветение растений, водный режим, минеральное питание, транспорт веществ и др.

Важной задачей генной инженерии является повышение путей обеспечения растений генами, контролирующими:

- фиксацию азота атмосферы( перенос генов фиксации азота от клубеньковых бактерий, являющихся симбионтами бобовых и способных фиксировать азот атмосферы, к почвенным организмам, обитающим в ризосфере злаковых);

- сроки цветения;

- устойчивость к заморозкам, засухе и другим неблагоприятным факторам.

Ведутся поиски новых способов повышения продуктивности животноводства на основе методов генетической инженерии:

- «конструирование» животных с заданными свойствами путем пересадки генов;

- клонирование животных путем клонирования клеток после разделении эмбрионов и трансплантацией эмбрионов.

Это позволит ускорить разведение животных с высокими хозяйственными качествами, а в ряде случаев позволит сохранить ценный генофонд, т.к. эмбрионы можно консервировать замораживанием и хранить неопределенно долгий срок.

Генетическая инженерия и медицина

Генная инженерия оказалась очень перспективной для медицины. Прежде всего, создание новых технологий получения физиологически активных белков, используемых в качестве лекарств (инсулин, интерфероны и др.). Инсулин используется для лечения больных диабетом, который стоит на третьем месте по частоте вызываемых смертных случаев.

Интерфероны - белки, синтезируемые клетками главным образом на заражение организма вирусами.

Усилилось влияние генной инженерии на технологию тех лекарственных веществ, которые уже давно создаются по биологической технологии. Еще в 40-50 годы была создана биологическая промышленность для производства антибиотиков. Однако в последние годы отмечается рост лекарственной устойчивости бактерий, особенно к антибиотикам. Единственный пока путь преодоления резистентности бактерий к антибиотикам - это поиск новых антибиотиков.

Развивается иммунная биотехнология, которая связана с производством вакцин нового поколения для профилактики инфекционных заболеваний человека и животных. Это вакцины против гепатита людей, ящура животных и др.

Особое значение приобрела задача разработки генно-инженерных методов радикального лечения наследственных болезней.

Среди веществ, получаемым биотехнологическими методами и широко используемых в медицине, известны многочисленные стероиды, обладающие противовоспалительным действием, половые гормоны, витамины и ферменты.