Биотехнология
мы.
Ферменты медицинского назначения.
Многообразно применение ферментных препаратов в медицине. Их используют для
растворения тромбов, лечения наследственных заболеваний (вместо
отсутствующих эндогенных ферментов), удаления не-
жизнеспособных, денатурированных структур, клеточных и тканевых
фрагментов, освобождения организма от токсических веществ
(Н. Ф. Казанская и др., 1984). Яркий пример-спасение
жизни больных с тромбозом конечностей, легких, коронарных
сосудов сердца при помощи громболитически.х ферментов
(стрсптокиназы, урокиназы). В СССР такие препараты созданы в
иммобилизованной форме под руководством Е. И. Чазова и И. В.
Березина. Ген урокнназы клонирован в бактериях (S. Prentis, 1984). В
современной медицине протеазы применяются для очистки очагов гнойно-
некротических процессов от патологических продуктов, а также для
лечения ожогов Лечение рака связано с использованием L-аспарагиназы,
кото рая лишает раковые клетки ресурсов необходимого для их раз вития
аспарагина, поступающего с током крови. Здоровые клетки в
отличие от раковых (некоторых типов) способны к
самостоятельному синтезу аспарагина.
Известно около 200 наследственных заболеваний, обуслов ленных дефицитом
какого-либо фермента или иного белкового фактора. В настоящее время делают
попытки лечения этих заболеваний с применением ферментов. Так, пытаются
лечить болезнь Готе, при которой организм не способен расщеплять,
глюкоцереброзиды (S. Prentis, 1984).
В последние годы все больше внимания уделяют ингибиторам
ферментов. Ингибиторы протеаз, получаемые из актино мицетов
(лейпептин, антипаин, химостатин и др.) и генноинже нерных штаммов Е.
coil (эглин) и дрожжей (?-1 антитрипсин) оказываются полезными при
септических процессах, инфаркте миокарда, эмфиземе легких,
панкреатите. Уменьшение концентрации глюкозы в крови больных диабетом
может быть достигнуто при исполь зовании ингибиторов кишечных инвертаз и
амилаз, отвечающих за превращение крахмала и сахарозы в глюкозу. Особой
задачей является поиск ингибиторов ферментов, с помощью которых
патогенные микроорганизмы разрушают антибиотики, вводимые в организм
больного.
Таковы основные направления биотехнологических разработок в области
медицины. Без преувеличения можно сказать что центральное приложение
новейших биотехнологических подходов — медицина. Одной из проблем,
связанных с белками медицинского назначения, является наличие у них
побочных эффектов. Например, аллергические реакции возникают как против
генноинженерных белков, так и против моноклональных антител, даже если их
получают на основе человеческих гибридом. Эта проблема не нова для медицины
и не является непреодолимой.
4. Биотехнология и пищевая промышленность
Микроорганизмы, культуры растительных клеток могут дать пищевые добавки,
выгодно отличающиеся своей «натуральностью» от синтетических продуктов,
преобладающих в настоящее время. В будущем кулинар сможет добавить в
изделие аромат земляники или винограда, масло чеснока или мяты — продукты,
образуемые в биореакторах с растительными клетками.
Все большее значение приобретают низкокалорийные, не опасные для больных
диабетом заменители сахарозы, в первую очередь фруктоза — продукт
превращения глюкозы при участии иммобилизованной глюкоизомеразы. В
некоторых продуктах применяют глицин, дающий в комбинации с аспарагиновой
кислотой различные оттенки сладкого и кислого. Планируют пищевое применение
очень сладкого дипептида аснартама и особенно 100—200-звенных пептидов
тауматина и монеллина, которые слаще сахарозы в 10 тыс. раз. В виде
мультимера аспартам получен с помощью генноинженерных мутантов Е. coli,
недавно клонирован также ген тауматина.
Немаловажную роль играют ныне в пищевой промышленности ферменты. С их
помощью осветляю! фруктовые соки, производят безлактозное (диетическое)
молоко, размягчают мясо. Большие возможности в плане повышения питательной
ценности представляет добавление в продукты питания витаминов и
аминокислот. Ряд аминокислот производят с применением микробов-
сверхпродуцентов, полученных с применением методов генетической инженерии.
Так, генноинженерный штамм E. coli синтезирует до 30 г/л L-треонина за 40 ч
культивирования. Важный аспект биотехнологии — улучшение штаммов
промышленных микроорганизмов. Основные приложения биотехнологии к пищевой
промышленности суммированы в табл. 3.
Биомасса одноклеточных в перспективе может употребляться как пищевая
добавка. Основные принципы получения белка в пищу те же, что и для
производства кормового белка, однако крут допустимых субстратов более
ограничен, в требования к компонентному составу биомассы более жесткие. В
пищевой биомассе должно содержаться не менее 80% белка сбалансированного
аминокислотного состава, не более 2% нуклеиновых кислот и 1% липидов (М. Г.
Безруков, 1985). Необходимы детальные токсикологические и медико-
биологические исследования с последующим клиническим испытанием пищевых
препаратов биомассы (В. Г. Высоцкий, 1985)
Психологический барьер, на который наталкивается произ водство «микробной
пиши» в странах Европы и Японии, связан не только с прямым риском
подвергнуться интоксикации, но и с сомнительными вкусовыми достоинствами
этой «пищи будущего». Эксперт по проблемам питания, попробовав образец
бактериальной биомассы, заметил: «Она имеет все те свойства, которыми
должна обладать новая человеческая пища: не имеет ни запаха, ни цвета, ни
структуры, ни вкуса».
Остается выразить надежду на то, что в эпоху, когда белок одноклеточных
войдет в употребление, биотехнология сможет в полной мере использовать
созданный ею же потенциал растительных и микробных клеток как продуцентов
вкусовых, ароматизирующих и структурирующих пищу добавок. Перспективным
представляется культивирование грибов (Fusarium), цианобак-терий
(Spirulina), зеленых водорослей (Chlorella, Scenedesmus), имеющих
консистенцию и другие органолептические свойства, более привычные для
человека. Волокнистую массу Fusarium на базе картофельного или пшеничного
крахмала как источник пищи для человека производит ныне компания Rank Hovis
Me. Dougall.
Таблица 3. Перспективы использования биотехнологических продуктов в пищевой
промышленности (по П. П. Клесову, 1984; М. Haas, 1984; J. Kas, 1984; О.
Volfova, 1984; О. Sahai, M. Knuth, 1985)
|Продукт |Примеры |Применение в пищевой промышленности |
|Аминокислот|Цистеин, |Повышение питательной ценности пищи (в том числе |
|ы |метионин, |белка одноклеточных) |
| |лизин | |
| |Глутамат |Усиление аромата мясных, рыбных, грибных |
| | |изделий |
| |Глицин, |Придание кондитерским изделиям и напиткам |
| |аспартат |кисло-сладкого вкуса |
|Олигопептид|Аспартам, |Низкокалорийные, очень сладкие вещества |
|ы |тауматин, | |
| |монеллин | |
|Ферменты |?-Амилаза |Гидролиз крахмала при производстве спирта, |
| | |вин, в пивоварении, хлебопечении, |
| | |изготовлении кондитерских изделий и детского |
| | |питания |
| |Глюкоамилаза|Получение глюкозы, удаление остаточных декстринов |
| | |из пива |
| |Инвертаза |Производство кондитерских изделий |
| |Пуллуланаза |Производство мальтозных (в сочетании с ?-амилазой) |
| | |или глюкозных (в сочетании с глюкоамилазой) |
| | |сиропов из крахмала, предварительно |
| | |обработанного ?-амилазой |
| |?-Галактози-|Производство безлактозного молока, |
| |даза |освобождение молочной сыворотки от |
| | |лактозы, приготовление мороженого |
| |Целлюлозы |Приготовление растворимого кофе, морковного джема, |
| | |улучшение консистенции грибов и овощей, обработка |
| | |цитрусовых |
| |Пектиназы |Осветление вин и фруктовых соков, обработка|
| | |цитрусовых |
| |Микробные |Сыроварение, ускорение созревания теста, |
| |протеазы |производство крекеров |
| |Пепсин, |Осветление пива |
| |па-паин | |
| |Фицин, |Ускорение маринования рыбы, удаление мяса с костей |
| |трипсин, | |
| |бромелаин | |
| |Липазы |Придание специфического аромата сыру, шоколаду,|
| | |молочным продуктам, улучшение качества |
| | |взбитых яичных белков |
| |Глюкозооксид|Удаление кислорода из сухого молока, кофе, пива, |
| |аза в |майонезов, лимонных, апельсиновых и виноградных |
| |сочетании с |соков
| |  скачать работу |
Биотехнология |
