Реферат - изменчивость микроорганизмов

Подождите немного. Документ загружается.

устойчивость к антибиотикам, способность продуцировать определенные ферменты, антигенные

и другие свойства.

33333333Лизогенные конверсии (превращения). Как уже отмечалось, при лизогенизации

клеткахозяин приобретает устойчивость к данному фагу, а также способность продуцировать

зрелые частицы этого фага. Однако этим не ограничиваются изменения, вызванные фагом при

лизогенизации. Многочисленными опытами на микроорганизмах самых различных

систематических групп было показано, что при лизогенизации клетка приобретает новые, точно

определенные свойства, характер которых зависит от особенностей данного фага.

33333333В отличие от трансдукции, при которой фаг выступает в роли механического переносчика

генетического материала, при лизогенизации сам фаг (вернее, его нуклеиновая кислота)

является тем генетическим материалом, который в виде профага придается генетическому

материалу клетки. Поэтому при лизогенизации не имеет значения культура, на которой

размножался данный умеренный фаг.

33333333Наиболее детально лизогенные конверсии изучены у некоторых патогенных бактерий,

преимущественно у дифтерийной палочки и сальмонелл.

33333333Дифтерийная палочка содержит три разных фага. Оказалось, что только один из них (фаг

бета) влияет на образование этой культурой токсина. При отсутствии в клетке фага бета

культура не продуцирует токсина. Если нетоксичную дифтерийную культуру лизогенизировать

фагом бета, то она приобретает способность образовывать токсин.

33333333Опытами на сальмонеллах было показано, что токсичность, антигенные свойства,

подвижность и другие признаки связаны с наличием в этих культурах строго определенных

фагов. Среди споровых бактерий группы клостридий имеются виды, образующие

ботулинический токсин, вызывающий опасные пищевые отравления. Недавно удалось

выяснить, что эти культуры полилизогенные и один из содержащихся в них фагов вызывает

образование токсина. Для ряда культур показано, что способность продуцировать определенные

ферменты, антигенные и другие их свойства связаны с лизогенизацией определенными фагами.

Была выявлена одна полилизогенная культура актиномицета, которая содержала 4 разных фага.

Из них один определял способность культуры продуцировать антибиотик. После удаления его

культура теряла способность продуцировать антибиотик. При лизогенизации неактивной

культуры этим фагом она вновь приобретала способность образовывать антибиотик.

33333333К сожалению, еще у очень многих лизогенных культур микроорганизмов не установлено,

какие свойства их связаны с фагами. Выяснение этого вопроса — одна из важнейших задач

микробиологов и генетиков.

Использование генетики микроорганизмов

Биологические препараты, полученные методом генетической инженерии

Из многих сотен препаратов, полученных методом генетической инженерии, в практику

внедрена только часть: интерфероны, ин-терлейкины, фактор VIII, инсулин, гормон роста,

тканевый активатор плазминогена, вакцина против гепатита В, моноклональные антитела для

предупреждения отторжения при пересадках почки, диагностические препараты для выявления

ВИЧ и др. Это обстоятельство можно объяснить несколькими причинами.

Во-первых, длительное время к этим препаратам и рекомбинант-ным штаммам

микроорганизмов относились настороженно, опасаясь, что может произойти неуправляемое

распространение экологически опасных рекомбинантных микроорганизмов. Однако в наши дни

эти опасения практически сняты. Во-вторых, использование рекомбинантных штаммов

продуцентов предусматривает

разработку сложных технологических процессов по получению и выделению целевых

продуктов.

На разработку технологии получения препаратов методом генетической инженерии,

доклинические и клинические испытания их обычно затрачивается значительно больше средств,

чем на получение штамма. В-третьих, при получении препаратов методом генетической

инженерии всегда возникает вопрос об идентичности активной субстанции, вырабатываемой

рекомбинантным штаммом-продуцентом, природному веществу, т. е. требуется проведение

исследовательских работ, направленных на доказательство идентичности, а также иногда

решение дополнительных задач по приданию продукту природного характера.

Однако метод генетической инженерии относится к числу пер-спективнейших при получении

многих белковых биологических веществ, представляющих ценность для медицины. В области

создания биологически активных веществ медицинского назначения с помощью метода

генетической инженерии исследования продолжаются на следующем этапе, создаются

препараты второго поколения, т. е. аналоги природных веществ, обладающих большей

эффективностью действия.

При определении целесообразности и экономичности методов генетической инженерии для

получения медицинских или других препаратов по сравнению с традиционными способами

учитываются многие обстоятельства, в первую очередь доступность этого метода,

экономичность его, качество получаемого препарата, новизна, безопасность проведения работ и

др.

Метод генетической инженерии является единственным при получении препаратов, если

природный микроорганизм или животные и растительные клетки не культивируются в

промышленных условиях. Например, возбудитель сифилиса или малярийный плазмодий

практически не растет на искусственных питательных средах. Поэтому для получения

диагностических препаратов или вакцин прибегают к клонированию или синтезу генов

протективных антигенов, их встраиванию в легко культивируемые бактерии. При выращивании

этих рекомбинантных бактерий-реципиентов получают нужные антигены, на основе которых

создают диагностический препарат или вакцину. Таким образом, уже производится вакцина

против гепатита В. Ген HBs-антигена вируса гепатита встроен в дрожжевую клетку; при

выращивании дрожжей образуется HBs-антиген, из которого готовят вакцину.

Метод генетической инженерии предпочтительнее также в том случае, когда микроорганизм

высоко патогенен и опасен при промышленном производстве. Например, для получения из ВИЧ

диагностических препаратов и вакцин предпочитают не выращивать вирус в больших

количествах, а необходимые антигены получают методом генетической инженерии. К

настоящему времени практически все основные антигены ВИЧ (р24, gp41, gp!20 и др.)

получены путем выращивания рекомбинантных штаммов Е. coli или дрожжей, способных

продуцировать эти антигены. На основе рекомбинантных белков уже созданы диагностические

препараты для обнаружения СПИДа.

Метод генетической инженерии используют в том случае, когда исходное сырье для получения

препарата традиционным способом является дефицитным или дорогостоящим. Например,

лейкоцитарный а-интерферон получают из лейкоцитов донорской крови человека. Из 1 л крови

получают 2.3 дозы высококонцентрированного интерферона. На курс лечения онкологического

больного требуются сотни доз препарата. Следовательно, массовое производство и

применение лейкоцитарного интерферона из крови нереально. Производство лейкоцитарного

интерферона методом генетической инженерии значительно экономичнее и не требует

дефицитного сырья (крови). Его получают путем выращивания рекомбинантных штаммов

бактерий (Е. coli, псевдомонад), способных продуцировать интерферон в результате встройки

им гена а-интерферона. Из 1 л культуры рекомбинантных бактерий получают 100.150

доз лейкоцитарного интерферона с активностью 106 ME.

Получение природного инсулина гормона для лечения диабета, основанное на извлечении его из

поджелудочных желез крупного рогатого скота и свиней, сдерживается дефицитом сырья.

Кроме того, гормон имеет животное происхождение. Разработанный генетической инженерией

метод получения человеческого инсулина путем выращивания рекомбинантного штамма Е. coli

решил проблему обеспечения больных этим жизненно важным препаратом. Такая

же ситуация наблюдается и в отношении гормона роста человека, получаемого из гипофиза

умерших людей. Этого гормона не хватало для лечения карликовости, быстрейшего заживления

ран и т.д. Генетическая инженерия решила эту проблему: достаточно 1000 л культуры

рекомбинантного штамма Е. coli, чтобы получить количество гормона, достаточное для лечения

карликовости, например, в такой большой стране, как США.

Большую группу иммуноцитокинов эндогенного происхождения, играющих большую роль в

регуляции иммунитета, кооперации иммунокомпетентных клеток и в связи с этим используемых

для лечебных и профилактических целей при иммунодефицитах, опухолях, нарушениях работы

иммунной системы, получают главным образом методом генетической инженерии, поскольку

этот метод эффективнее традиционного. К иммуноцитокинам относят интерлейкины

(насчитывают 18 разновидностей: ИЛ-1, ИЛ-2... ИЛ-18), миелопептиды, факторы

роста, гормоны вилочковой железы. Все они являются пептидами, вырабатываемыми

иммунокомпетентными клетками, и обладают биологическим действием, влияют на

пролиферацию, дифференцировку или физиологическую активность иммунокомпетентных и

других клеток (Т- и В-лимфоцитов, макрофагов). Иммуноцитокины получают путем

культивирования клеток (лимфоцитов, макрофагов и др.) на искусственных питательных средах.

Однако процесс этот сложен, продукция иммуноцитокинов незначительна и не имеет

практического значения. Поэтому для получения иммуноцитокинов применяют метод

генетической инженерии. Уже созданы рекомбинантные штаммы Е. coli и другие штаммы,

продуцирующие интерлейкины (ИЛ-1, 2, 6 и др.), фактор некроза опухолей, фактор роста

фибробластов и др. Это значительно ускорило процесс внедрения иммуноцитокинов в практику.

Метод генетической инженерии используется для получения принципиально новых продуктов и

препаратов, не существующих в природе. Например, только с помощью генетической

инженерии можно получить рекомбинантные поливалентные живые вакцины, несущие

антигены нескольких микроорганизмов. Получен рекомбинантный штамм вируса оспенной

вакцины,продуцирующий HBs-антиген вируса гепатита В, бешенства, клещевого энцефалита.

Такие живые вакцины называют векторными.

Метод генетической инженерии позволяет также заменить ' многие методы, основанные на

получении продуктов in vivo, на способы получения этих продуктов in vitro. До последнего

времени диагностические, лечебные и профилактические сыворотки получали из крови

иммунизированных лошадей или вакцинированных людей-доноров. В настоящее время этот

дорогой и , непростой способ вытесняется гибридомной техникой получения антител. Эта

техника основана на получении клеток-гибридом путем слияния В-лимфоцитов, взятых от

иммунизированных животных и миеломных (раковых) клеток. Образующаяся гибридная клетка

(гибридома) обладает способностью миеломной клетки быстро размножаться на искусственных

питательных средах и продуцировать при этом антитела (так же, как В-лимфоцит) к антигену,

использованному для иммунизации.

Гибридомы, продуцирующие антитела, могут выращиваться в больших масштабах в

культиваторах или специальных аппаратах. Поскольку образующиеся гибридомой антитела

произошли от одной родоначальной клетки (В-лимфоцита), то они называются

моноклональными антителами. Моноклональные антитела широко используются для создания

диагностических препаратов, а также в некоторых случаях применяются с лечебной целью (в

онкологии).

Многие фармакологические средства до сих пор получают путем переработки лекарственных

трав. Для этого необходимо организовать сбор этих трав или выращивать их на плантации.

Биотехнология и генетическая инженерия позволяют получать эти же природные

фармакологические вещества путем выращивания в промышленных условиях культур клеток

лекарственных растений. В настоящее время налажен выпуск таким способом десятков

лекарственных средств, среди них женьшень, строфантин и др.

Литература

1. Ламарк Ж.-Б. Аналитическое деление человеческих знаний. - Избр.

Произведения в 2-х томах. Т. 2.,с. 670..

2. Ч.Дарвин «Происхождение видов путем естественного отбора»

3. Лайель Ч. Основные начала геологии. Спб.,1866, ч.1, с.229