Охарактеризуйте антибиотики как биотехнологические продукты

Охарактеризуйте биообъекты как средства производства лекарственных, профилактических и диагностических препаратов

Биообъект-это продуцент, биосинтезирующий нужный продукт, либо катализатор, фермент, который катализирует присущую ему реакцию. Важными параметрами биообъектов являются: чистота, скорость размножения клеток и репродукции вирусных частиц, активность и стабильность биомолекул или биосистем. При создании благоприятных условий для избранного биообъекта биотехнологии эти же условия могут оказаться благоприятными, например, и для микробов – контаминантов, или загрязнителей. При использовании ферментов в качестве биокатализаторов возникает необходимость предохранения их в изолированном или иммобилизованном состоянии от деструкции банальной сапрофитной микрофлорой, которая может проникнуть в сферу биотехнологического процесса извне вследствие нестерильности системы. Активность и стабильность в активном состоянии биообъектов – одни из важнейших показателей их пригодности для длительного использования в биотехнологии. Таким образом, независимо от систематического положения биообъекта, на практике используют либо природные организованные частицы (фаги, вирусы) и клетки с естественной генетической информацией, либо клетки с искусственно заданной генетической информацией, то есть в любом случае используют клетки, будь то микроорганизм, растение, животное или человек. Для примера можно назвать процесс получения вируса полиомиелита на культуре клеток почек обезьян в целях создания вакцины против этого опасного заболевания. Хотя мы заинтересованы здесь в накоплении вируса, репродукция его протекает в клетках животного организма. Другой пример с ферментами, которые будут использованы в иммобилизованном состоянии. Источником ферментов также являются изолированные клетки или специализированные ассоциации их в виде тканей, из которых изолируют нужные биокатализаторы.

 Классификация биообъектов.

1) Макромолекулы - ферменты всех классов (чаще гидролазы и трансферазы); –в т.ч. в иммобилизированном виде (связанные с носителем) обеспечивающем многократность использования и стандартность повторяющихся производственных циклов; -ДНК и РНК – в изолированном виде, в составе чужеродных клеток.

2) Микроорганизмы - вирусы (с ослабленной патогенностью используются для получения вакцин); -клетки прокариоты и эукариоты –продуценты первичных метаболитов: аминокислот, азотистых оснований, коферментов, моно- и дисахаров, ферментов для заместительной терапии и т.д.); –продуценты вторичных метаболитов:антибиотики, алкалоиды, стероидные гормоны, и др.; - нормофлоры – биомасса отдельных видов микроорганизмов применяемые для профилактики и лечения дисбактериозов; -возбудители инфекционных заболеваний – источники антигенов для производства вакцин; - трансгенные м/о или клетки – продуценты видоспецифичных для человека белковых гормонов, белковых факторов неспецифического иммунитета и т. д.

3) Макроорганизмы - высшие растения – сырье для получения БАВ; -животные - млекопитающие, птицы, рептилии, амфибии, членистоногие, рыбы, моллюски, человек; -трансгенные организмы.

Выбор этих объектов обусловлен следующими моментами:

1. Клетки являются своего рода «биофабриками», вырабатывающими в процессе жизнедеятельности разнообразные ценные продукты: белки, жиры, углеводы, витамины, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, антибиотики, гормоны, антитела, антигены, ферменты, спирты и пр.

2. Клетки чрезвычайно быстро воспроизводятся

 3. Биосинтез сложных веществ, таких как белки, антибиотики, антигены, антитела и др. значительно экономичнее и технологически доступнее, чем химический синтез.

 4. Возможность проведения биотехнологического процесса в промышленных масштабах.

Охарактеризуйте антибиотики как биотехнологические продукты

Антибиотики - вещества природного или полусинтетического происхождения (обычно производятся различными грибками), оказывающие сильное подавляющее действие на рост и размножение бактерий и при этом относительно мало повреждающие или вовсе не повреждающие клетки микроорганизма. Антибиотики в отличие от антисептиков обладают антибактериальной активностью не только при наружном применении, но и в биологических средах организма при их системном применении. Антибиотики используются для предотвращения и лечения воспалительных процессов, вызванных бактериальной микрофлорой. По влиянию на бактериальные организмы различают бактерицидные (убивающие бактерий, например, за счёт разрушения их внешней мембраны) и бактериостатические (угнетающие размножение микроорганизма) антибиотики. Антибиотики природного происхождения чаще всего продуцируются актиномицетами, реже - немицелиальными бактериями. Некоторые антибиотики оказывают сильное подавляющее действие на рост и размножение бактерий и при этом относительно мало повреждают или вовсе не повреждают клетки макроорганизма, и поэтому применяются в качестве лекарственных средств. Некоторые антибиотики используются в качестве цитостатических (противоопухолевых) препаратов при лечении онкологических заболеваний. Антибиотики не воздействуют на вирусы, и поэтому бесполезны при лечении заболеваний, вызываемых вирусами (например, грипп, гепатиты А, В, С, ветряная оспа, герпес, краснуха, корь). Полностью синтетические препараты, не имеющие природных аналогов и оказывающие сходное с антибиотиками подавляющее влияние на рост бактерий, традиционно было принято называть не антибиотиками, а антибактериальными химиопрепаратами. В частности, когда из антибактериальных химиопрепаратов известны были только сульфаниламиды, принято было говорить обо всём классе антибактериальных препаратов как об «антибиотиках и сульфаниламидах». Однако в последние десятилетия в связи с изобретением многих весьма сильных антибактериальных химиопрепаратов, в частности фторхинолонов, приближающихся или превышающих по активности «традиционные» антибиотики, понятие «антибиотик» стало размываться и расширяться и теперь часто употребляется не только по отношению к природным и полусинтетическим соединениям, но и к многим сильным антибактериальным химиопрепаратам. Производственное получение антибиотиков, как правило, осуществляется путем биосинтеза и имеет много общих стадий, основными из которых являются: подбор высокопроизводительных штаммов и питательных сред; процесс биосинтеза; выделение антибиотика из культуральной жидкости и его очистка. Интенсивность биосинтеза того или другого антибиотика зависит в первую очередь от свойств штамма продуцента. Природные штаммы в большинстве своем малоактивны и не могут использоваться для промышленных целей. Поэтому после отбора наиболее активного природного штамма продуцента антибиотика для повышения его продуктивности применяют различные приемы и методы, основанные на законах генетики.Большое значение для биосинтеза антибиотика имеет подбор рациональ-ного состава питательных сред, которые определяются в соответствии со штаммом продуцента. У каждого штамма потребность в источниках питания неодинакова, поэтому состав питательных сред не может быть постоянным для всех продуцентов. В настоящее время для промышленного получения всех антибиотиков применяют исключительно «глубинный» метод. Эта значит, что мицелий растет во всей массе среды, а не только на ее поверхности, что достигается путем непрерывного энергичного перемешивания и аэрации (продувания воздухом) всей массы среды. Применяемый для аэрации воздух должен быть стерильным и раздробленным на очень мелкие пузырьки, чтобы кислород мог хорошо растворяться в среде и усваиваться микроорганизмами. Методы выделения и очистки антибиотиков весьма разнообразны и определяются химической природой антибиотика.