Сообщение о веществах и материалах растительного животного и микробиологического происхождения
Обновлено: 04.07.2024
Яд пчелы (апитоксин) – это прозрачная жидкость с несколько желтоватым оттенком. Жидкость немного вязкая, имеет специфический ароматический запах, горький вкус. Химический состав яда пчел на сегодняшний день достаточно хорошо изучен. Реакция его кислая. В состав входят такие соединения, как гистамин, серотонин, ацетилхолин, мелихин, апамин, фосфолипаза А, гиалуронидаза, низкомолекулярные пептиды и протеины. Именно эти компоненты являются основной причиной местнораздражающего действия пчелиного яда. Возникают аксон-рефлексы и мы ощущаем в коже боль, жжение. Образуется гиперемия, отек, волдыри.
Кроме местных эффектов пчелиный яд вызывает и общую реакцию. Появляются недомогание, слабость, озноб, головная боль, тошнота, рвота, повышается температура тела. У яда пчелы ярко выражены гемолитические (разрушающие эритроциты) и другие свойства.
Практическая медицина широко использует пчелиный яд. Препараты венапиолин, апизартрон, вирапин возбуждают афферентные чувствительные окончания. Такие препараты выпускаются в виде мазей и растворов и применяются местно. Благодаря препаратам, изготовленным на основе пчелиного яда, люди устраняют боли в суставах и мышцах при артритах, миозитах, ишиасе.
Яды змей – это довольно сложные в химическом отношении продукты. Их состав довольно многообразен – гистамин, серотонин, фосфолипаза, гиалуронидаза, пептиды и много других ингредиентов.
После укуса змей возникает хотя и кратковременная, но очень интенсивная боль, а также появляются гиперемия (покраснение) и отечность в месте укуса. Появление таких эффектов связано с аксон-рефлексами.
Аксон-рефлекс – это нервная связь между различными органами или тканями, которая существует без участия центральной нервной системы. Истинные рефлексы, в отличие от аксон-рефлексов, развиваются при обязательном участии центральной нервной системы. Впервые аксон-рефлексы, как рефлекторные реакции, были описаны Соковниным в 1975 году. Помимо местного действия яды змей вызывают резорбтивные явления. Змеиные яды широко применяют в медицине в виде мазей – випросал, випратокс, а также в виде растворов для инъекций – випраксин, виперамин.
Кантаридин – это ангидрид кантаридиновой кислоты. Порошок из высушенных жучков (Lytta vesicatoria) – действующее вещество шпанской мушки.
Кантаридин представляет собой кристаллическое вещество. Хорошо растворяется в воде, жирах, эфирах, но малорастворимый в спирте. При воздействии на кантаридин восстанавливающих веществ образуется ксилил (диметил-бензол). Кантаридин способен раздражать кожу, слизистые, серозные оболочки. Микродоза (всего лишь 0,0005мг) вызывает раздражение кожи, которое сопровождается образованием пузыря, внутри которого – прозрачная жидкость. Затем содержимое пузыря нагнаивается и развивается воспалительная реакция. После заживления на коже остается рубец.
Лийбрейх предложил использовать кантаридиновый калий в дозе по 0,0002мг через день для лечения туберкулеза легких и гортани. В результате подкожных впрыскиваний вызывается раздражение вокруг участков с серозной инфильтрацией. Раздражение имеет характер действия по типу такового у коричной кислоты, туберкулина, протеинотерапии и других препаратов. Однако применение кантаридина не нашло широкого распространения из-за его высокой токсичности.
Смолистый (миланский) нарывной пластырь состоит из мушек. Его действие проявляется через 5-10 часов. Медленно развивающаяся краснота появляется только через несколько дней.
Намного чувствительнее к кантаридину, чем кожа, оказываются слизистые и серозные оболочки. Острое отравление шпанскими мушками per os вызывает сильное раздражение полости рта, слизистой оболочки глотки, пищевода, желудка и тонкой кишки. Раздражение сопровождается, кроме сильной гиперемии, образованием пузырей. Возникает сильнейшая боль во рту, глотке, пищеводе, желудке, кишечнике. Эта боль сопровождается рвотой, поносом, спазмами кишок. Те органы, с которыми кантаридин контактирует при выделении из организма, также сильно раздражены. В основном выделение вещества происходит через почки. Полиурия и альбуминурия (выделение белка с мочой) наблюдаются в легких случаях раздражения почек шпанскими мушками или кантаридином. В тяжелых случаях отравления развивается острый паренхиматозный нефрит, пиелоцистит.
Кантаридин обладает резорбтивными действиями, которые распространяются через центральную нервную систему. К этим действиям человек чрезвычайно чувствителен. Всего лишь 0,01г кантаридина, принятого внутрь, вызывает отравления. Самочувствие сопровождается головной болью, головокружением, состоянием оглушения и спутанным сознанием, общим возбуждением, судорогами.
Шпанские мушки в виде кантаридиновых пластырей используют для терапевтических целей. Такие пластыри применяют для раздражения кожи при плеврите, невритах и др.
Педерин является ядом жуков-педерусов (Paederus fuscipes). По характеру воздействия на кожу этот яд напоминает кантаридин: провоцирует папулезные дерматиты. В биохимическом отношении он также имеет сходство с кантаридином. Но в структурном отношении педерин отличен от последнего.
Поражение педерином обычно местного характера. Он локализуется в коже в участке проникновения. Папулезный дерматит только в первые сутки резко выражен, а затем в поврежденном участке воспалительные явления уменьшаются. На четвертый день наступает полное выздоровление. Случается, что мелкие пузырьки сливаются, образуя тем самым более крупные, до 1см в диаметре. Если вскрыть такой пузырь, то участок пораженной кожи остается очень болезненным. Значительно выражены поражения при попадании яда на видимые слизистые оболочки.
Педерин используется в экспериментальных целях и в медицинской лечебной практике не применяется.
Из ядовитых кишечнополостных нам хорошо известен стефансцифус. При соприкосновении с поверхностью этой медузы на участках кожи появляются нестерпимый зуд и боль. Жалящая морская трава (группа личинок медуз) при контакте с кожей вызывает тяжелые ожоги и длительный зуд. Морская оса в своих стрекательных капсулах содержит конгестин, талласин, гипноаксин, а также сильно ядовитые алгогенные вещества. Яд медузы-крестовика вызывает ожог, как от яда крапивы. Возникает жгучая боль, гиперемия. В месте контакта с медузой на коже образуются пузыри, точечные кровоизлияния. Медуза морская ворвань вокруг своего тела имеет жидкость, при контакте с которой у человека на коже появляются сильные ожоги. Морские анемоны, актинии, различные кораллы, морская хризантема, физалия, потругальский кораблик – все они содержат начала, вызывающие на коже человека ощущения сильного ожога крапивы. Волосатая цианея содержит яд, токсичность которого можно сравнить с токсичностью яда кобры. Контакт с этим ядом вызывает сильные ожоги и очень болезнен.
Кольчатые черви, червеобразная гетеропода, мясистая гермодина, гигантская глицера, ровная эуритоэ также ядовиты. Характерной особенностью их уколов является чрезвычайная болезненность. Укус или царапина челюстями вызывают боль, напоминающую укус пчелы. Возникают гиперемия, местный отек и общая токсическая реакция. Пораженная конечность сначала нестерпимо зудит, затем теряет чувствительность. Такие же явления возникают и при проникновении в кожу щетинок этих червей.
После укуса большого конуса и других видов моллюсков возникает спастический паралич мускулатуры. Перед этим ощущается сильная боль, а затем онемение и гиперемия. Обыкновенный осьминог, мускусный и другие виды осьминогов в своем яде содержат эледоизин. Этот пептид вызывает боль и расширение кровеносных сосудов. Яд осьминогов также содержит триптамин, гистамин, дофамин, триптофан, феноламины, индоламины, гуанидин, гиалуронидазу.
После периода гиперемии кожа приобретает синюшный оттенок, развивается отек или геморрагический (кровянистый) пузырь. Яд сколопендры содержит протеины, гемолизаны, серотонин, гиалуронидазу, гистамин. При отравлении у человека возникает выраженная воспалительная реакция. В месте укуса кожа краснеет, ощущается острая боль, жжение, отмечается припухлость кожи и возникновение пузырей, как при воздействии ипритом. Шершень в составе своего яда содержит известные вещества: гистамин, серотонин, ацетилхолин, фосфолипазы, гиалуронидазу. Кроме них в состав яда входят различные кинины, холинэстераза, арамин, мелитин и другие вещества. Содержимое ядовитых желез вызывает характерную картину местного действия – боль, отек и др. Такими же свойствами обладает яд обыкновенной осы, эумены, садовой сколии, тифии, обыкновенной пчелы, хираканюни. В момент, когда человека укусил вредный древесный прыгун, ощущается острая боль. Такая боль возникает от укола добела раскаленной иглой (для сравнения). На месте укуса сразу же начинается воспаление. В окружности прокола кожа краснеет, затем приобретает синюшный оттенок.
Чуть позже отмечаются геморрагические пузыри и очаги некрозов. Паук-серебрянка своим ядом при укусе вызывает у человека острую боль и воспалительнную реакцию. После укуса локсоцелеса и других представителей этого семейства в районе инокуляции яда наблюдается эритема, сыпь, некроз значительных участков тканей. Иногда на месте укуса развивается опухоль. Скорпионы своим ядом вызывают различные симптомы тяжелого общего отравления. Ярко выражены местные реакции: острая жгучая боль, как от укола раскаленной иглой. Развивается гиперемия и припухлость. Затем образуется сильный отек, острая колющая боль в месте укуса, синюшность. Синекрыл, педерус, шпанка имеют яд (педерин или кантаридин), который вырабатывается в яичниках и обладает кожно-нарывным действием. В результате этого действия возникают дерматиты. Особенно болезнен яд при попадании на конъюнктиву. Поцелуйный клоп своим ядом провоцирует сильную боль, воспаление и зуд. Яд водяного скорпиона содержит протеолитические ферменты. Для человека уколы водяного скорпиона очень болезненны и вызывают спазм кожных сосудов.
Не менее ядовиты и представители рыб. Укол шипом морского кота вызывает у человека очень болезненные ощущения. Ядовитые железы содержат вещество батаидотоксин. Морской ерш, морской дракон у основания лучей спинного плавника имеют ядовитые железы, в которых содержатся тракинидотоксин и скарпернидотоксин. Укол одного из лучей сопровождается сильной болью. В месте укола развивается длительное болезненное воспаление. Малый бородавчатник содержит яд синанцеатоксин. На месте ранения шипами плавников возникают распространяющаяся боль и воспаление.
У представителей земноводных, таких как жерлянка краснобрюхая, пенистый секрет кожных желез обладает невыносимо острым запахом. Этот запах вызывает чихание, слезотечение. В кончиках пальцев после контакта возникает боль. Резорбтивное действие развивает мышечный паралич и разрушение эритроцитов. Секрет зернистых желез кожи саламандры пятнистой содержит алкалоид самандарин. Он оказывает токсическое влияние на функцию центральной нервной системы, а также обладает сильным раздражающе-болевым действием. Содержимое слизистых паротидных желез, попадая на слизистые оболочки глаз, вызывает тупую резкую боль, конъюнктивит, кератит.
Наиболее известные пресмыкающиеся, змеи, различные их виды, содержат в своем яде вещества, которые высвобождают брадикинин, гистамин, серотонин, анафилотоксин, фосфолипазы, различные пептиды, что потенциируют действие брадикининов и др. Все перечисленные вещества обладают сильным болеобразующим действием. После укуса ядозуба страшного на первый план выступает боль, воспаление, отек ткани. Позже развиваются симптомы общего отравления.
Все яды животных в основном содержат раздражающее, воспалительное и вызывающее боль начало. Некоторые яды (пчелиный) могут привести к мгновенной смерти человека, вызывая состояние, подобное анафилактическому шоку. А некоторые люди могут преспокойно поедать живых скорпионов без ущерба своему здоровью. Это зависит от индивидуальной чувствительности или нечувствительности к ядам и другим внешним раздражителям.
Презентация на тему: " ВЕЩЕСТВА РАСТИТЕЛЬНОГО, ЖИВОТНОГО ИЛИ СИНТЕТИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ, ОБЛАДАЮЩИЕ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ Лекарства." — Транскрипт:
1 ВЕЩЕСТВА РАСТИТЕЛЬНОГО, ЖИВОТНОГО ИЛИ СИНТЕТИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ, ОБЛАДАЮЩИЕ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ Лекарства
2 История лекарств. С глубокой древности люди пытались спасти свою жизнь, используя различные природные лекарственные вещества. Чаще всего это были растительные экстракты, но применялись и препараты, которые получали из сырого мяса, дрожжей и отходов животных. Первые ученые инстинктивно чувствовали, что во многих живых организмах находятся вещества, которые могут помочь в борьбе с болезнями, но лишь по мере развития химии люди убедились, что лечебный эффект таких веществ заключается в избирательном воздействии на организм определенных химических соединений.
3 Уже в древние века люди знали что сок маковых головок снимает боль, напитки, приготовленные брожением зерна или фруктов, вызывают временные изменения в поведении, настойка коры ивы снижает повышенную температуру. Но вот только в середине XVII века обнаружили, что настойка коры хинного дерева эффективно снимает жар у больных малярией, и попытались лечить этим препаратом другие разновидности лихорадок. Однако выяснилось, что новое средство оказывается в этом случае малоэффективным, да и на здоровых людей оно тоже никак не влияет. Как же лекарство действует? Вопрос этот долго оставался открытым, и только в 1880 г. французский учёный Чарльз Лаверан установил, что малярию вызывает инфекционный микроорганизм малярийный плазмодий, который разрушает эритроциты, а хинин подавляет его развитие
4 Механизм действия препаратов Другой пример применение высокомолекулярного полимера гепарина для предотвращения свёртывания крови. Если лекарство воздействует на орган как целое, объяснить механизм его работы обычно легко. Пример нейтрализация избыточной кислоты желудочного сока с помощью соды, мела или гидроокисей алюминия и магния. Образующиеся продукты реакции, то есть соли, вода и углекислый газ, раздражают слизистую оболочку желудка значительно меньше, чем ионы водорода, и изжога прекращается. Этот полимер содержит отрицательно заряженные сульфогруппы, которые легко реагируют с положительно заряженными белками плазмы крови. Комплекс гепарина с адсорбированными на нём белками не обладает свойствами исходных компонентов, и поэтому его коагуляция с последующим образованием тромбов просто невозможна.
5 Лекарства и клетки Взаимодействие клетки и молекулы лекарства приводит к биологическому эффекту только при полном соответствии функциональных групп в молекулах лекарства и рецептора, то есть тогда, когда между ними образуются химические связи: ионные, водородные или хотя бы обеспечиваемые силами Ван-дер- Ваальса. Совершенно необходимо, чтобы контакты с нужными рецепторами возникли быстро и были достаточно прочными иначе кровь пронесёт молекулу мимо. Лучше всего подходят для этой цели ионные связи: они сильнее водородных да и образуются быстрее. Рис. 1 Схема взаимодействия молекулы ацетилхолина со своим рецептором Макромолекулы рецепторов имеют, как правило, заряженные группы, и, чтобы лекарство быстро связывалось с ними, в его молекуле стараются предусмотреть противоположно заряженные центры. Таким образом молекулы лекарства прицепляются к клеткам и проникают внутрь.
6 Классификация лекарств По химическому строению (соединения- производные фурфурола, имидазола, пиримидина) По происхождению (природные, синтетические, минеральные) Нозологическая классификация (классификация по лечимым заболевания) По фармакологической группе (основана на воздействии препарата на организм человека) Анатомо-терапевтическо-химическая классификация (международная классификация)
7 Рецептурные и безрецептурные лекарственные средства Безрецептурный лекарственный препарат - препарат, который официально разрешено отпускать из аптеки без рецепта врача. Список препаратов, разрешенных к отпуску из аптеки без рецепта, утверждается приказом Минздрава. Процентное соотношение безрецептурных и рецептурных препаратов в аптеке выглядит примерно 30 к 70. Однако в настоящее время в России наблюдается тяжелый кризис системы "врач - провизор - больной", который выражается в отпуске официально рецептурных препаратов (антибиотики, гормональные контрацептивы и др.) без должно оформленного рецепта, либо, что встречается гораздо чаще, вообще без предъявления оного. Фактически это приводит к свободной продаже лекарств. Бесконтрольный прием и нерациональное использование лекарств подвергают опасности не только пациентов, но и приводит к появлению антибиотикорезистентных штаммов* микроорганизмов, распространению наркомании и многим другим глобальным плачевным последствиям. Следует отметить, что продажа без рецепта лекарственного препарата наказывается штрафом размером 12 тыс. руб. *Штамм (от нем. Stammen, буквально происходить) чистая культура вирусов, бактерий, других микроорганизмов или культура клеток, изолированная в определённое время и в определенном месте.
8 Жизненно необходимые и важнейшие лекарственные средства перечень лекарственных средств, утверждаемый Правительством РФ в целях регулирования цен на лекарственные средства. Некоторые лекарства из перечня: 1. Активированный уголь 2. Панкреатин 3. Инсулин и аналоги 4. Фолиевая кислота 5. Калия йодид 6. Ацикловир 7. Иммунные сыворотки 8. Кеторолак 9. Глицин 10. Ацетилцистеин Государство и медикаменты Перечень ЖНВЛС охватывает практически все виды медицинской помощи, предоставляемой гражданам РФ в рамках государственных гарантий, в частности, скорую медицинскую помощь, стационарную помощь, специализированную амбулаторную и стационарную помощь, а также включает в себя значительный объём лекарственных средств, реализуемых в коммерческом секторе
10 Вещества с предыдущего слайда Тетрагидроканнабинол Кодеин Пипрадол Эфедрин
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, производство какого-либо продукта с помощью микроорганизмов. Осуществляемый микроорганизмами процесс называют ферментацией; емкость, в которой он протекает, называется ферментером (или биореактором).
Процессы, протекающие при участии бактерий, дрожжей и плесневых грибов, человек применял сотни лет для получения пищевых продуктов и напитков, обработки текстиля и кожи, но участие в этих процессах микроорганизмов было четко показано только в середине 19 в.
В 20 в. промышленность использовала все разнообразие замечательных биосинтетических способностей микроорганизмов, и теперь ферментация занимает центральное место в биотехнологии. С ее помощью получают разнообразные химикалии высокой степени чистоты и лекарственные препараты, изготавливают пиво, вино, ферментированные пищевые продукты. Во всех случаях процесс ферментации разделяется на шесть основных этапов.
Создание среды.
Прежде всего необходимо выбрать соответствующую культуральную среду. Микроорганизмы для своего роста нуждаются в органических источниках углерода, подходящем источнике азота и различных минеральных веществах. При производстве алкогольных напитков в среде должны присутствовать осоложенный ячмень, выжимки из фруктов или ягод. Например, пиво обычно делают из солодового сусла, а вино – из виноградного сока. Помимо воды и, возможно, некоторых добавок эти экстракты и составляют ростовую среду.
Среды для получения химических веществ и лекарственных препаратов намного сложнее. Чаще всего в качестве источника углерода используют сахара и другие углеводы, но нередко масла и жиры, а иногда углеводороды. Источником азота обычно служат аммиак и соли аммония, а также различные продукты растительного или животного происхождения: соевая мука, соевые бобы, мука из семян хлопчатника, мука из арахиса, побочные продукты производства кукурузного крахмала, отходы скотобоен, рыбная мука, дрожжевой экстракт. Составление и оптимизация ростовой среды являются весьма сложным процессом, а рецепты промышленных сред – ревниво оберегаемым секретом.
Стерилизация.
Получение культуры.
Прежде чем начать процесс ферментации, необходимо получить чистую высокопродуктивную культуру. Чистые культуры микроорганизмов хранят в очень небольших объемах и в условиях, обеспечивающих ее жизнеспособность и продуктивность; обычно это достигается хранением при низкой температуре. Ферментер может вмещать несколько сотен тысяч литров культуральной среды, и процесс начинают, вводя в нее культуру (инокулят), составляющей 1–10% объема, в котором будет идти ферментация. Таким образом, исходную культуру следует поэтапно (с пересеваниями) растить до достижения уровня микробной биомассы, достаточного для протекания микробиологического процесса с требуемой продуктивностью.
Совершенно необходимо все это время поддерживать чистоту культуры, не допуская ее заражения посторонними микроорганизмами. Сохранение асептических условий возможно лишь при тщательном микробиологическом и химико-технологическом контроле.
Рост в промышленном ферментере (биореакторе).
Промышленные микроорганизмы должны расти в ферментере при оптимальных для образования требуемого продукта условиях. Эти условия строго контролируют, следя за тем, чтобы они обеспечивали рост микроорганизмов и синтез продукта. Конструкция ферментера должна позволять регулировать условия роста – постоянную температуру, pH (кислотность или щелочность) и концентрацию растворенного в среде кислорода.
Обычный ферментер представляет собой закрытый цилиндрический резервуар, в котором механически перемешиваются среда и микроорганизмы. Через среду прокачивают воздух, иногда насыщенный кислородом. Температура регулируется с помощью воды или пара, пропускаемых по трубкам теплообменника. Такой ферментер с перемешиванием используется в тех случаях, когда ферментативный процесс требует много кислорода. Некоторые продукты, напротив, образуются в бескислородных условиях, и в этих случаях используются ферментеры другой конструкции. Так, пиво варят при очень низких концентрациях растворенного кислорода, и содержимое биореактора не аэрируется и не перемешивается. Некоторые пивовары до сих пор традиционно используют открытые емкости, но в большинстве случаев процесс идет в закрытых неаэрируемых цилиндрических емкостях, сужающихся книзу, что способствует оседанию дрожжей.
В основе получения уксуса лежит окисление спирта до уксусной кислоты бактериями Acetobacter. Процесс ферментации протекает в емкостях, называемых ацетаторами, при интенсивной аэрации. Воздух и среда засасываются вращающейся мешалкой и поступают на стенки ферментера.
Выделение и очистка продуктов.
По завершении ферментации в бульоне присутствуют микроорганизмы, неиспользованные питательные компоненты среды, различные продукты жизнедеятельности микроорганизмов и тот продукт, который желали получить в промышленном масштабе. Поэтому данный продукт очищают от других составляющих бульона. При получении алкогольных напитков (вина и пива) достаточно просто отделить дрожжи фильтрованием и довести до кондиции фильтрат. Однако индивидуальные химические вещества, получаемые путем ферментации, экстрагируют из сложного по составу бульона. Хотя промышленные микроорганизмы специально отбираются по своим генетическим свойствам так, чтобы выход желаемого продукта их метаболизма был максимален (в биологическом смысле), концентрация его все же мала по сравнению с той, которая достигается при производстве на основе химического синтеза. Поэтому приходится прибегать к сложным методам выделения – экстрагированию растворителем, хроматографии и ультрафильтрации.
Переработка и ликвидация отходов ферментации.
При любых промышленных микробиологических процессах образуются отходы: бульон (жидкость, оставшаяся после экстракции продукта производства); клетки использованных микроорганизмов; грязная вода, которой промывали установку; вода, применявшаяся для охлаждения; вода, содержащая в следовых количествах органические растворители, кислоты и щелочи. Жидкие отходы содержат много органических соединений; если их сбрасывать в реки, они будут стимулировать интенсивный рост естественной микробной флоры, что приведет к обеднению речных вод кислородом и созданию анаэробных условий. Поэтому отходы перед удалением подвергают биологической обработке, чтобы уменьшить содержание органического углерода.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Промышленные микробиологические процессы можно разбить на 5 основных групп: 1) выращивание микробной биомассы; 2) получение продуктов метаболизма микроорганизмов; 3) получение ферментов микробного происхождения; 4) получение рекомбинантных продуктов; 5) биотрансформация веществ.
Микробная биомасса.
Микробные клетки сами по себе могут служить конечным продуктом производственного процесса. В промышленном масштабе получают два основных типа микроорганизмов: дрожжи, необходимые для хлебопечения, и одноклеточные микроорганизмы, используемые как источник белков, которые можно добавлять в пищу человека и животных. Пекарские дрожжи выращивали в больших количествах с начала 20 в. и использовали в качестве пищевого продукта в Германии во время Первой мировой войны.
Однако технология производства микробной биомассы как источника пищевых белков была разработана только в начале 1960-х годов. Ряд европейских компаний обратили внимание на возможность выращивания микробов на таком субстрате, как углеводороды, для получения т.н. белка одноклеточных организмов (БОО). Технологическим триумфом было получение продукта, добавляемого в корм скоту и состоящего из высушенной микробной биомассы, выросшей на метаноле. Процесс шел в непрерывном режиме в ферментере с рабочим объемом 1,5 млн. л. Однако в связи с ростом цен на нефть и продукты ее переработки этот проект стал экономически невыгодным, уступив место производству соевой и рыбной муки. К концу 80-х годов заводы по получению БОО были демонтированы, что положило конец бурному, но короткому периоду развития этой отрасли микробиологической промышленности. Более перспективным оказался другой процесс – получение грибной биомассы и грибного белка микопротеина с использованием в качестве субстрата углеводов.
Продукты метаболизма.
После внесения культуры в питательную среду наблюдается лаг-фаза, когда видимого роста микроорганизмов не происходит; этот период можно рассматривать как время адаптации. Затем скорость роста постепенно увеличивается, достигая постоянной, максимальной для данных условий величины; такой период максимального роста называется экспоненциальной, или логарифмической, фазой. Постепенно рост замедляется, и наступает т.н. стационарная фаза. Далее число жизнеспособных клеток уменьшается, и рост останавливается.
Следуя описанной выше кинетике, можно проследить за образованием метаболитов на разных этапах. В логарифмической фазе образуются продукты, жизненно важные для роста микроорганизмов: аминокислоты, нуклеотиды, белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и т.д. Их называют первичными метаболитами.
Многие первичные метаболиты представляют значительную ценность. Так, глутаминовая кислота (точнее, ее натриевая соль) входит в состав многих пищевых продуктов; лизин используется как пищевая добавка; фенилаланин является предшественником заменителя сахара аспартама. Первичные метаболиты синтезируются природными микроорганизмами в количествах, необходимых лишь для удовлетворения их потребностей. Поэтому задача промышленных микробиологов состоит в создании мутантных форм микроорганизмов – сверхпродуцентов соответствующих веществ. В этой области достигнуты значительные успехи: например, удалось получить микроорганизмы, которые синтезируют аминокислоты вплоть до концентрации 100 г/л (для сравнения – организмы дикого типа накапливают аминокислоты в количествах, исчисляемых миллиграммами).
В фазе замедления роста и в стационарной фазе некоторые микроорганизмы синтезируют вещества, не образующиеся в логарифмической фазе и не играющие явной роли в метаболизме. Эти вещества называют вторичными метаболитами. Их синтезируют не все микроорганизмы, а в основном нитчатые бактерии, грибы и спорообразующие бактерии. Таким образом, продуценты первичных и вторичных метаболитов относятся к разным таксономическим группам. Если вопрос о физиологической роли вторичных метаболитов в клетках-продуцентах был предметом серьезных дискуссий, то их промышленное получение представляет несомненный интерес, так как эти метаболиты являются биологически активными веществами: одни из них обладают антимикробной активностью, другие являются специфическими ингибиторами ферментов, третьи – ростовыми факторами, многие обладают фармакологической активностью. Получение такого рода веществ послужило основой для создания целого ряда отраслей микробиологической промышленности. Первым в этом ряду стало производство пенициллина; микробиологический способ получения пенициллина был разработан в 1940-х годах и заложил фундамент современной промышленной биотехнологии.
Ферменты микробного происхождения.
В промышленных масштабах ферменты получают из растений, животных и микроорганизмов. Использование последних имеет то преимущество, что позволяет производить ферменты в огромных количествах с помощью стандартных методик ферментации. Кроме того, повысить продуктивность микроорганизмов несравненно легче, чем растений или животных, а применение технологии рекомбинантных ДНК позволяет синтезировать животные ферменты в клетках микроорганизмов. Ферменты, полученные таким путем, используются главным образом в пищевой промышленности и смежных областях. Синтез ферментов в клетках контролируется генетически, и поэтому имеющиеся промышленные микроорганизмы-продуценты были получены в результате направленного изменения генетики микроорганизмов дикого типа.
Рекомбинантные продукты.
Первым рекомбинантным белком, полученным в промышленных масштабах, был человеческий гормон роста. Для лечения гемофилии используют один из белков системы свертывания крови, а именно фактор VIII. До того как были разработаны методы получения этого белка с помощью генной инженерии, его выделяли из крови человека; применение такого препарата было сопряжено с риском заражения вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ).
Долгое время сахарный диабет успешно лечили с помощью инсулина животных. Однако ученые полагали, что рекомбинантный продукт будет создавать меньше иммунологических проблем, если его удастся получать в чистом виде, без примесей других пептидов, вырабатываемых поджелудочной железой. Кроме того, ожидалось, что число больных диабетом будет со временем увеличиваться в связи с такими факторами, как изменения в характере питания, улучшение медицинской помощи беременным, страдающим диабетом (и как следствие – повышение частоты генетической предрасположенности к диабету), и, наконец, ожидаемое увеличение продолжительности жизни больных диабетом. Первый рекомбинантный инсулин поступил в продажу в 1982, а к концу 1980-х годов он практически вытеснил инсулин животных.
Многие другие белки синтезируются в организме человека в очень небольших количествах, и единственный способ получать их в масштабах, достаточных для использования в клинике, – технология рекомбинантных ДНК. К таким белкам относятся интерферон и эритропоэтин. Эритропоэтин совместно с миелоидным колониестимулирующим фактором регулирует процесс образования клеток крови у человека. Эритропоэтин используется для лечения анемии, связанной с почечной недостаточностью, и может найти применение как средство, способствующее повышению уровня тромбоцитов, при химиотерапии раковых заболеваний.
Биотрансформация веществ.
Микроорганизмы можно использовать для превращения тех или иных соединений в структурно сходные, но более ценные вещества. Поскольку микроорганизмы могут проявлять свое каталитическое действие в отношении лишь каких-то определенных веществ, протекающие при их участии процессы более специфичны, чем чисто химические. Наиболее известный процесс биотрансформации – получение уксуса в результате превращения этанола в уксусную кислоту. Но среди продуктов, образующихся при биотрансформации, есть и такие высокоценные соединения, как стероидные гормоны, антибиотики, простагландины. См. также ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ.
2 Смотреть ответы Добавь ответ +10 баллов
Ответы 2
На какой класс писать нужно? Просто если на 5 клас то нужно по другому написать нежели на 11
Природные, или натуральные, волокна - это материалы животного или растительного происхождения: шёлк, шерсть, хлопок, лён.
краткое содержание других презентаций о полимерах
«Характеристики полимеров получения полимеров. Основные понятия. Применение в строительстве. Природный полимер. Форма макромолекул. Кокосовая койра. Полимеры. Вулканизация каучука. Поликонденсация. Пластификаторы. Изделия из резины. Использование тепличной плёнки. Применение полимеров. Шерсть. Применение в медицине. Ударопрочность.
Читайте также: