Введення
Біоінженерія одне з найсучасніших напрямів науки, що виникло на стику фізико-хімічної біології, біофізики, генної інженерії та комп'ютерних технологій. Бурхливий розвиток цих областей за останні роки дозволило вченим перейти від простого дослідження природних біооб'єктів до їх зміни й удосконалення, поліпшення їх корисних властивостей, до створення абсолютно нових біологічних об'єктів, що не існують в природі. Сфера діяльності біоінженерії простягається від створення штучних органів для компенсації знижених або втрачених фізіологічних функцій (біомедична інженерія) до розробки генетично модифікованих організмів, наприклад, сільськогосподарських рослин і тварин (генетична інженерія).
Серед завдань біоінженерії - штучні білки, що виконують задані функції; нові клітинні структури, що володіють корисними властивостями, і навіть цілі живі організми, сконструйовані для потреб людини.
В основі біоінженерії - застосування технічних підходів для вирішення медичних проблем з метою поліпшення охорони здоров'я. Ця інженерна дисципліна спрямована на використання знань і досвіду для знаходження та вирішення проблем біології і медицини.
Виробництво продуктів мікробного синтезу першої фази
До найбільш відомих промисловим продуктам мікробного синтезу відносяться: ацетон, спирти (етанол, бутанол, ізопропанол, гліцерин), органічні кислоти (лимонна, оцтова, молочна, глюконова, ітаконовою, пропіонова), ароматизатори і речовини, підсилюють запахи (глутамат натрію). Попит на останні постійно збільшується через тенденції до вживання малокалорійною і рослинної їжі, для додання смаку і запаху їжі різноманітності. Ароматичні речовини рослинного походження можна робити шляхом експресії генів рослин в клітинах мікроорганізмів. Методом генної інженерії в клітини Е. coli введений ген, що кодує синтез а-антитрипсину людини, інгібірующсго активність еластази. Його утворення бактеріями досягає 15% синтезу всіх клітинних білків. Таким чином, отримують препарат Еглін, застосовуваний для компенсації вродженого відсутності а-антитрипсину, який приводить до важкої форми емфіземи легенів. Імуномодулятор бестатін, інгібітор поверхневих пептідаз лімфоцитів, продукує Streptococcus olivoretuculi. Мікроорганізми - продуценти інгібіторів інших важливих в медицині ферментів. Наприклад, інгібітор амілази, синтезується Streptococcus tendae, блокує гідроліз крохмалю і знижує вміст цукру в крові; призначається хворим на діабет. Каптоприл з культуральної рідини стрептококів перешкоджає утворенню ангіотензину II і знижує артеріальний тиск (АТ) у гіпертоніків.
Виробництво продуктів мікробного синтезу другої фази
З використанням мікроорганізмів отримують вітаміни В1, В2 (продуценти-бактерії, гриби родів Candida, Pichia, Ashbya); фолієву, пантотенову кислоти, піридоксаль, вітамін В12 (продуценти - Propionibacterium shermanii, Pseudomonas denitrificam або метаногенів бактерії). Вітамін С виробляють шляхом хімічного синтезу, однак етап високоселективного дегідрірованія D-сорбіту в L-сорбозу здійснюють за допомогою оцтовокислих бактерій.
Великомасштабне виробництво антибіотиків здатне давати десятки тисяч тонн продукту на рік. Удосконалення виробництва антибіотиків пов'язано з селекцією культур, резистент...
