2020-05-12
1126Здравоохранение и фармакология
Область применения бактерий в фармакологии и медицине настолько широка и значима, что их роль в лечении у человека многих заболеваний просто неоценима. В нашей жизни они необходимы при создании кровезаменителей, антибиотиков, аминокислот, ферментов, противовирусных и противораковых препаратов, пробы ДНК для диагностики, гормональных препаратов.
Неоценимый вклад в медицину сделали ученые, выявив ген, отвечающий за гормон инсулина. Вживив его в бактерию коли, получили выработку инсулина, спасая жизни многим больным. Японские ученые обнаружили бактерии, выделяющие вещество, уничтожающее зубной налет, тем самым предотвращая появление кариеса у человека.
Из бактерий-термофилов выводят ген, кодирующий ферменты, имеющие ценность в научных исследованиях, так как они нечувствительны к высоким температурам. При производстве витаминов в медицине используют микроорганизм Clostridium, получая при этом рибофлавин, выполняющий важную роль в здоровье человека.
Свойство бактерий вырабатывать антибактериальные вещества было применено при создании антибиотиков, решив проблему лечения многих инфекционных заболеваний, тем самым спасло жизнь не одному человеку.
В фармакологии создание лекарственных препаратов и синтетических вакцин, куда входят иммунорегуляторы, алкалоиды, нуклеотиды и ферменты, также невозможно без микроорганизмов.
Препараты, созданные при участии бактерий, широко применяются в современной медицине и спасли тысячи жизней. Революцией стало появление пенициллина – первого полученного антибиотика.
Антибиотики – вещества, способные подавить рост бактериальных клеток, при этом механизм воздействия может быть различным:
ü пенициллин разрушает саму оболочку бактерии;
ü стрептомицин подавляет рибосомы клеток патогенных микроорганизмов.
Поэтому в современной медицине антибиотики являются эффективным средством в борьбе с инфекционными заболеваниями человека, но практически неэффективны против вирусных инфекций.
Современная медицина успешно использует препараты, для производства которых применяются бактерии:
ü инсулин и интерферон получают с использованием генно-инженерных технологий на основе кишечной палочки Escherichia coli;
ü ферменты сенной палочки Bacillus subtilis разрушают продукты гнилостного разложения.
Современные биотехнологии позволяют осуществлять производство ферментов, гормонов, антибактериальных препаратов и витаминов.
Сельскохозяйственная отрасль
Использование пестицидов и удобрений в сельскохозяйственной отрасли приводит к негативному воздействию на микрофлору почвы. Для разрушения вредных веществ применяют аэробные и анаэробные бактерии.
Использование бактериальных удобрений способствует повышению урожайности. Из клеток Klebsiella и Chromatium получают бакпрепараты, удерживающие азот. Это дает возможность растениям усваивать азот, содержащийся в воздухе. Из Bacillus megathrtium получают фосфобактерин, повышающий содержание фосфора в почве и азота в зеленой массе. В качестве биозащиты растений от всевозможных вредителей разработаны микробиологические препараты на основе бактерий, которые не наносят вреда человеку.
Применение человеком методов биотехнологии в сельском хозяйстве успешно решает целый ряд вопросов:
ü создание болезнестойких и высокоурожайных сортов растений;
ü производство удобрений на основе бактерий (нитрагин, агрофил, азотобактерин и др.), в том числе компосты и сброженные (метановое брожение) отходы животноводства;
ü разработка безотходных технологий для сельского хозяйства.
Растениям в природе необходим азот, но усваивать азот из воздуха они не способны, а вот некоторые бактерии, клубеньковые и цианобактерии, в природе производят около 90% от общего числа связанного азота, обогащая им почву.
В сельском хозяйстве используют растения, содержащие на свои корнях клубеньковые бактерии:
ü люцерна;
ü люпин;
ü горох;
ü бобовые культуры.
Эти культуры используют в севообороте для обогащения почвы азотом.
Для борьбы с болезнетворными микроорганизмами в растениеводстве вместо фунгицидов используют пробиотики.
Биотехнология при участии генно-инженерных разработок предлагает для борьбы с патогенными микроорганизмами использовать бактерии с нужными свойствами, способные подавить рост патогенных микробов и не имеющие побочных негативных действий.
К ним относятся элитные штаммы бактерий Bacillus subtilis и Licheniformis, полученные в результате направленной селекции. Попадая в организм растения или животного, элитные штаммы микроорганизмов начинают быстро размножаться и подавляют патогенную микрофлору.
Элитные штаммы, как и антибиотики, нейтрализуют вредные микроорганизмы, но не имеют их негативных сторон:
ü не возникает зависимость или привыкание;
ü не происходит накопление в организме ядов или токсинов;
ü не вырабатывается иммунитет.
Применение в сельском хозяйстве пробиотиков успешно в отношении более 70 патогенных микроорганизмов, вызывающих заболевания растений, включая ранее не подлежащие лечению совсем. Помимо этого, элитные штаммы благотворно воздействуют на вегетацию растений в целом:
ü созревание плодов требует меньшего времени;
ü значительно уменьшается содержание в плодах нитратов и других токсинов;
ü сокращается необходимость в минеральных подкормках растений
Пищевая индустрия
Широко применение биотехнологий в бродильной и пищевой промышленностях. Применение молочнокислых бактерий при изготовлении кефира, кумыса и кисломолочных продуктов способствует улучшению их вкуса и перевариваемости. Это достигается тем, что выделяемые ферменты разлагают молочный сахар на спирт и углекислоту. Для улучшения качества кондитерских изделий и сохранения свежести хлебобулочных в пищевой промышленности применяют ферменты, продуцируемые из Bac.subtilis.
Механизм воздействия бактерий и дрожжей состоит в переработке молочного сахара в молочную кислоту, в результате чего нейтральный продукт превращается в молочнокислый.
К молочнокислым бактериям относят:
ü лактобактерии – грамположительные микроаэрофилы отряда Lactobacillales, неспорообразующие кокки или палочковидные бактерии;
ü бифидобактерии – спорообразующие термофильные аэробы рода Sporolactobacillus и Bacillus.
Молочнокислые бактерии и дрожжи используют при сквашивании молочных продуктов и овощей, переработке какао-бобов, изготовлении дрожжевого теста. Способность прокариотов оказывать влияние на продукты определяется их высокой ферментативной активностью и определяется выделяемыми ферментами.
В бродильной микрофлоре, помимо молочнокислых бактерий, присутствуют дрожжи, состоящие с бактериями в сложных симбиотических отношениях.
Подобная бродильная закваска с дрожжами используется в хлебопекарной промышленности, особенно при выпечке ржаных хлебов.
Одна из самых древних биотехнологий, используемых человеком, – производство сыров. Использование пропионовокислых бактерий при изготовлении твердых сычужных сыров позволяет получить продукт высокого качества с заданными свойствами.
Эти бактерии не обладают активностью к казеину, но имеют высокую липолитическую активность, в результате которой образуется ряд органических кислот:
ü уксусная;
ü изомасляная;
ü масляная;
ü изовалериановая;
ü валериановая;
ü и диацетил.
Состав продуктов метаболизма бактерий, который и определяет органолептические (вкусовые) свойства конечного продукта (сыра), зависит от штамма микроорганизмов.
Использование в технологической схеме пропионовокислых бактерий придает готовым сырам типичный для них цвет, вкус и аромат, обогащая продукт биологически активными веществами.
Кроме того, пропионовокислые бактерии обладают бактерицидными свойствами, являясь естественными консервантами казеина (молочный белок).
Если для крупных сыров пропионовокислые бактерии являются технологической необходимостью, то для мелких это нежелательная биофлора, наличие которой приводит к нарушению вкусовых характеристик.
Использование микроорганизмов в косметологии
Пробиотики и пребиотки сейчас занимают лидирующие позиции в диетологии. Недавние исследования показали, что они не только влияют на хорошую работу кишечника, но и способны вернуть коже красоту и здоровье. Нутрициолог Камилла Шаффнер утверждает: «Живущие в нашем кишечнике бактерии непосредственно влияют на состояние кожи, и любые сбои негативно отражаются на лице и теле». Но также стоит заметить, что микрофлора кожы — это самостоятельная экосистема, схожая с микрофлорой кишечника.
Здоровая микрофлора кожи находится в неразрывной связи с иммунной системы. Поэтому важно не только поддерживать ее косметическую красоту, но и насыщать ее необходимыми полезными бактериями.
Полезные бактерии отвечают за здоровье кожи: они борются с инфекциями, защищают от негативных воздействий окружающей среды и обеспечивают увлажнение и сияние. Но чрезмерное увлечение антибактериальными очищающими средствами, неправильное питание и различные внешние факторы приводит к тому, что кожа всего этого лишается. Неполадки в микрофлоре кожи приводят к появлению акне, рубцов, розацеа, псориаза, экземе и повышенной чувствительности.
В идеале должен быть баланс между плохими и хорошими бактериями. Поэтому без нужды пробиотиками увлекаться не надо. Конечно, если проблемы есть, то к лечению нужно подходить комплексно. Пробиотики, пребиотики и даже постбиотики нужно принимать в качестве пищевых добавок, а также искать нужные бактерии среди активных компонентов кремов. Но для начала разберемся что и зачем.
Пробиотики — это полезные бактерии. Пребиотики — компоненты, которые нужны пробиотикам, чтобы выжить. Постбиотики — продукты жизнедеятельности пробиотиков, которые восстанавливают защитный барьер кожи (энзимы, кислоты и пептиды). На основе последних создаются биологически активные добавки.
Литература:
1. https://probakterii.ru/prokaryotes/for-human/primenenie-bakterij.html
2. https://kaprizulka.mediasole.ru/probiotiki_dlya_zdorovoy_kozhi_lica_bakterii_kotorye_nuzhny_suhoy_zhirnoy_ili_uvyadayuschey_kozhe_lica
3. https://probakterii.ru/prokaryotes/for-human/gde-i-kak-chelovek-ispolzuet-bakterii.html
