- •Воробьёв Микробиология
- •Глава 1.
- •Глава 2.
- •2.1. Систематика и номенклатура микроорганизмов
- •2.2. Строение бактериальной клетки. Формы бактерий.
- •2.3. Морфология грибов, особенности классификации
- •2.4. Морфология простейших, особенности классификации
- •2.5. Морфология вирусов, особенности классификации
- •Глава 3
- •3.1. Химический состав бактерий
- •3.2. Питание бактерий
- •3.3. Дыхание бактерий
- •3.4. Рост и размножение бактерий
- •3.5. Взаимодействие вируса с клеткой
- •3.5.1. Продуктивный тип взаимодействия (репродукция вирусов)
- •3.5.2. Интегративный тип взаимодействия (вирогения)
- •3.6. Культивирование и индикация вирусов
- •3.7. Бактериофаги
- •Глава 4.
- •4.1. Микрофлора почвы
- •4.2. Микрофлора воды
- •4.3. Микрофлора воздуха
- •4.4. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе
- •4.5. Микрофлора тела человека
- •4.6. Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы
- •4.7. Микрофлора растительного лекарственного сырья, фитопатогенные микроорганизмы, микробиологический контроль лекарственных средств
- •4.8. Цель, задачи и методы санитарной микробиологии
- •Глава 5.
- •5.1. Рекомбинации у бактерий
- •5.1.1. Трансформация
- •5.1-2. Трансдукция
- •5.1.3. Конъюгация
- •5.2. Плазмиды
- •5.3. Мутации
- •5.4. Особенности генетики вирусов
- •Глава 6.
- •6.1. Понятие о биотехнологии, цели и задачи
- •6.2. Краткая история развития биотехнологии
- •6.3. Микроорганизмы, клетки и процессы, применяемые в биотехнологии
- •6.4. Генетическая инженерия и область ее применения в биотехнологии
- •6.5. Биологические препараты, полученные методом генетической инженерии
- •Глава 7
- •7.1. Понятие о химиотерапии и антибиотиках
- •7.1.1. Классификация антибиотиков
- •7.1-2. Способы получения антибиотиков
- •7.1.3. Спектр и механизм действия антибиотиков
- •7.1.4. Побочное действие антибиотиков
- •7.1.5. Принципы рациональной антибиотикотерапии
- •Глава 8.
- •8.1. Характеристика инфекционного процесса
- •8.2. Основные эпидемиологические понятия
- •Глава 9.
- •9.1. Сущность и роль иммунитета
- •9.2. Иммунология и ее задачи
- •9.3. Краткая история развития иммунологии
- •9.4. Иммунная система. Иммунокомпетентные клетки
- •9.5. Виды иммунитета
- •9.6. Реакции и механизмы иммунитета
- •9.7. Факторы неспецифической защиты организма
- •9.7.1 Фагоцитоз
- •9.7.2. Комплемент
- •9.7.3. Интерферон
- •9.8. Антигены
- •9.9. Антителообразование
- •9.10. Иммунологическая память
- •9.11. Иммунологическая толерантность
- •9.12. Аллергия (гиперчувствительность немедленного и замедленного типов)
- •9.12.1. Реакции IgE-опосредованные и аналогичные (тип I)
- •9.12.1.1. Анафилаксия
- •9.12.1-2. Атопии
- •9.12.2. Цитотоксические реакции (тип II)
- •9.12.3. Реакции иммунных комплексов (тип III)
- •9.12.3.1. Сывороточная болезнь
- •9.12.4. Реакции, опосредованные т-клетками (тип IV)
- •9.13. Особенности иммунитета при некоторых инфекционных и неинфекционных болезнях
- •9.13.1. Противовирусный иммунитет
- •9.13.2. Противоопухолевый иммунитет
- •9.13.3. Трансплантационный иммунитет
- •9.14. Теории иммунитета
- •9.15. Понятие об иммунном статусе. Иммунологическая недостаточность
- •9.16. Реакции иммунитета
- •9.17. Иммунобиологические медицинские препараты
- •9.17.1. Вакцины
- •9.17.1.1. Живые вакцины
- •9.17.1-2. Неживые (инактивированные) вакцины
- •9.17.1.3. Синтетические и полусинтетические вакцины
- •9.17.1.4. Ассоциированные вакцины
- •9.17.1.5. Массовые способы вакцинации
- •9.17.1.6. Эффективность вакцин
- •9.17.2. Эубиотики
- •9.17.3. Фаги
- •9.17.4. Сывороточные иммунные препараты
- •9.17.5. Иммуномодуляторы
- •9.17.6. Диагностические препараты
- •Глава 10
- •10.1. Возбудители бактериальных кишечных инфекций
- •10.1.1. Возбудители эшерихиозов
- •10.1-2. Возбудители дизентерии
- •10.1.3. Возбудители брюшного тифа и паратифов
- •10.1.4. Возбудители сальмонеллезов
- •10.1.5. Возбудитель кишечного иерсиниоза
- •10.1.6. Возбудитель холеры
- •10.1.7. Возбудители бруцеллеза
- •10.1.8. Возбудитель лептоспироза
- •10.1.9. Возбудители нампилобактериозов
- •10.1.10. Возбудители пищевых токсикоинфекций и интоксикаций
- •10.1.11. Возбудитель ботулизма
- •10.1.12. Возбудитель листериоза
- •10.2. Возбудители вирусных кишечных инфекций
- •10.2.1. Энтеровирусы
- •10.2.1.1. Вирусы полиомиелита
- •10.2.1-2. Вирусы Коксаки, echo и энтеровирусы типов 68-71
- •10.2.1.3. Вирус гепатита а
- •10.2.1.4. Вирус гепатита е
- •10.2.2. Ротавирусы
- •10.3. Возбудители протозойных кишечных инфекций
- •10.3.1. Возбудитель амебиаза
- •10.3.2. Возбудитель токсоплазмоза
- •10.3.3. Возбудитель лямблиоза
- •10.3.4. Возбудитель балантидиоза
- •Глава 11
- •11.1. Возбудители бактериальных инфекций дыхательных путей
- •11.1.1. Возбудители дифтерии
- •11.1-2. Возбудитель скарлатины
- •11.1.3. Возбудитель коклюша
- •11.1.4. Возбудитель менингококковой инфекции
- •11.1.5. Возбудители туберкулеза
- •11.1.6. Возбудители легионеллеза
- •11.1.7. Возбудители орнитоза
- •11.1.8. Возбудитель микоплазмоза
- •11.2. Возбудители вирусных инфекций дыхательных путей
- •11.2.1. Вирусы гриппа и других острых респираторных заболеваний
- •11.2.1.1. Вирусы гриппа
- •11.2.1.2. Вирусы парагриппа
- •11.2.1.3. Респираторно-синцитиальный вирус (pc-вирус)
- •11.2.1.4. Риновирусы
- •11.2.1.5. Коронавирусы
- •11.2.1.6. Реовирусы
- •11.2.1.7. Аденовирусы
- •11.2.2. Вирус натуральной оспы
- •11.2.3. Вирус оспы обезьян
- •11.2.4. Вирус кори
- •11.2.5. Вирус эпидемического паротита
- •11.2.6. Вирус краснухи
- •11.2.7. Вирус ветряной оспы и опоясывающего герпеса
- •Глава 12
- •12.1. Возбудители бактериальных кровяных инфекций
- •12.1.1. Возбудитель чумы
- •12.1.2. Возбудитель туляремии
- •12.1.3. Возбудитель эпидемического возвратного тифа
- •12.1.4. Возбудитель эпидемического сыпного тифа
- •12.1.5. Возбудитель эндемического сыпного тифа
- •12.1.6. Возбудитель клещевого сыпного тифа
- •12.1.7. Возбудитель марсельской лихорадки
- •12.1.8. Возбудитель цуцугамуши
- •12.1.9. Возбудитель Ку-лихорадки
- •12.2. Возбудители вирусных кровяных инфекций
- •12.2.1. Вирус иммунодефицита человека
- •12.2.2. Вирусы гепатитов в, d, с и g
- •12.2.2.1. Вирус гепатита в
- •12.2.2.2. Вирус гепатита d
- •12.2.2.3. Вирус гепатитов с и g
- •12.2.3. Арбовирусы
- •12.2.3.1. Вирус клещевого энцефалита
- •12.2.3.2. Вирус японского энцефалита
- •12.2.3.3. Вирус омской геморрагической лихорадки
- •12.2.3.4. Вирус крымской геморрагической лихорадки
- •12.2.3.5. Вирус желтой лихорадки
- •12.2.3.6. Вирус лихорадки денге
- •12.2.3.7. Вирус москитной лихорадки
- •12.3. Возбудители протозойных кровяных инфекций
- •12.3.1. Возбудители малярии
- •12.3.2. Возбудители лейшманиозов
- •12.3.3. Возбудители трипаносомозов
- •Глава 13
- •13.1. Возбудители бактериальных инфекций наружных покровов
- •13.1.1. Возбудитель сибирской язвы
- •13.1-2. Возбудитель сапа
- •13.1.3. Возбудитель столбняка
- •13.1.4. Возбудители анаэробной инфекции
- •13.1.4. Неспорообразующие анаэробы
- •13.1.5. Возбудитель сифилиса
- •13.1.6. Возбудитель гонореи
- •13.1.7. Условно-патогенные микроорганизмы – возбудители гнойно-воспалительных болезней
- •13.1.8. Возбудитель трахомы
- •13.1.9. Возбудители урогенитального хламидиоза и венерической лимфогранулемы
- •13.1.9.1. Урогенитальный хламидиоз
- •13.1.9.2. Венерическая лимфогранулема
- •13.2. Возбудители вирусных инфекций наружных покровов
- •13.2.1. Вирус бешенства
- •13.2.2. Вирус простого герпеса
- •13.2.3. Вирус цитомегалии
- •13.2.4. Вирус ящура
- •13.3. Возбудители протозойных инфекций наружных покровов
- •13.3.1. Возбудитель трихомоноза
- •Глава 14.
- •14.1. Характеристика микозов
- •14.2. Диагностика микозов
- •Глава 15
Глава 6.
ОСНОВЫ МЕДИЦИНСКОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ
6.1. Понятие о биотехнологии, цели и задачи
Биотехнология представляет собой область знаний, которая возникла и оформилась на стыке микробиологии, молекулярной биологии, генетической инженерии, химической технологии и ряда других наук. Рождение биотехнологии обусловлено потребностями общества в новых, более дешевых продуктах для народного хозяйства, в том числе медицины и ветеринарии, а также в принципиально новых технологиях. Биотехнология (от греч. bios - жизнь, teken - искусство, мастерство, logos -наука, умение, мастерство) – это получение продуктов из биологических объектов или с применением биологических объектов. В качестве биологических объектов могут быть использованы организмы животных и человека (например, получение иммуноглобулинов из сывороток вакцинированных лошадей или людей; получение препаратов крови доноров), отдельные органы (получение гормона инсулина из поджелудочных желез крупного рогатого скота и свиней) или культуры тканей (получение лекарственных препаратов). Однако в качестве биологических объектов чаще всего используют одноклеточные микроорганизмы, а также животные и растительные клетки. Выбор этих объектов обусловлен следующими причинами: клетки являются своего рода «биофабриками», вырабатывающими в процессе жизнедеятельности разнообразные ценные продукты (белки, жиры, углеводы, витамины, аминокислоты, антибиотики, гормоны, антитела, антигены, ферменты, спирты и пр.). Эти продукты, крайне необходимые в жизни человека, пока недоступны для получения «небиотехнологическими» способами из-за сложности технологии процессов или экономической нецелесообразности, особенно в условиях крупномасштабного производства; клетки чрезвычайно быстро воспроизводятся, что позволяет за относительно короткое время искусственно нарастить на сравнительно дешевых и недефицитных питательных средах в промышленных масштабах огромные количества биомассы микробных, животных или растительных клеток; биосинтез сложных веществ (белков, антибиотиков, антигенов, антител и др.) значительно экономичнее и технологически доступнее, чем химический синтез. Коэффициент полезного действия «работы» клетки равен 70 %, а самого совершенного технологического процесса – значительнониже; возможность проведения биотехнологического процесса в промышленных масштабах, т.е. наличие соответствующего технологического оборудования и аппаратуры, доступность сырья, технологии переработки и др. Клетки животных и растений, микробные клетки в процессе жизнедеятельности (ассимиляции и диссимиляции) образуют новые продукты и выделяют метаболиты, обладающие разнообразными физико-химическими свойствами и биологическим действием. Обычно продукты жизнедеятельности одноклеточных делят на 4 категории:
сами клетки как источник целевого продукта. Например, выращенные бактерии или вирусы используют для получения живой или убитой корпускулярной вакцины; дрожжи – как кормовой белок или основу для получения гидролизатов питательных сред и т.д.;
крупные молекулы (макромолекулы), которые синтезируются клетками в процессе выращивания: ферменты, токсины, антигены, антитела, пептидогликаны и др.;
первичные метаболиты – низкомолекулярные вещества, необходимые для роста клеток (аминокислоты, витамины, нук-леотиды, органические кислоты);
вторичные метаболиты (идиолиты) – низкомолекулярные соединения, не требующиеся для роста клеток (антибиотики, алкалоиды, токсины, гормоны).
Биотехнология использует эту продукцию клеток как сырье, которое в результате технологической обработки превращается в конечный продукт. С помощью биотехнологии получают множество продуктов, используемых в различных отраслях:
медицине (антибиотики, витамины, ферменты, аминокислоты, гормоны, вакцины, антитела, компоненты крови, диагностические препараты, иммуномодуляторы, алкалоиды, пищевые белки, нуклеиновые кислоты, нуклеозиды, нуклеотиды, липиды, антиметаболиты, антиоксиданти, противоглистные и противоопухолевые препараты);
ветеринарии и сельском хозяйстве (кормовой белок: кормовые антибиотики, витамины, гормоны, вакцины, биологические средства защиты растений, инсектициды);
пищевой промышленности (аминокислоты, органические кислоты, пищевые белки, ферменты, липиды, сахара, спирты, дрожжи);
химической промышленности (ацетон, этилен, бутанол);
энергетике (биогаз, этанол).
Следовательно, биотехнология направлена на создание диагностических, профилактических и лечебных медицинских и ветеринарных препаратов, на решение продовольственных вопросов (повышение урожайности, продуктивности животноводства, улучшение качества пищевых продуктов – молочных, кондитерских, хлебобулочных, мясных, рыбных); на обеспечение многих технологических процессов в легкой, химической и других отраслях промышленности. Необходимо отметить также все возрастающую роль биотехнологии в экологии, так как очистка сточных вод, переработка отходов и побочных продуктов, их деградация (фенол, нефтепродукты и другие вредные для окружающей среды вещества) осуществляются с помощью микроорганизмов.
В настоящее время в биотехнологии выделяют медико-фармацевтическое, продовольственное, сельскохозяйственное и экологическое направления. В соответствии с этим биотехнологию можно разделить на медицинскую, сельскохозяйственную, промышленную и экологическую.
Медицинская в свою очередь подразделяется на фармацевтическую и иммунобиологическую, сельскохозяйственная - - на ветеринарную и биотехнологию растений, а промышленная – на соответствующие отраслевые направления (пищевая, легкая промышленность, энергетика и т. д.).
Биотехнологию также подразделяют на традиционную (старую) и новую. Последнюю связывают с генетической инженерией. Общепризнанное определение предмета «биотехнология» отсутствует и даже ведется дискуссия о том, наука это или производство. Видимо, правильно будет определить биотехнологию как сферу деятельности, которая на основе изучения процессов жизнедеятельности живых организмов, главным образом клеток микроорганизмов, животных и растительных клеток, использует эти процессы и сами объекты для промышленного производства продуктов, необходимых в жизни человека, а также получения биоэффектов, ранее не встречавшихся в природе (например, получение рекомбинантных бактерий, трансгенных растений и животных).
В биотехнологии, как в никакой другой области знаний, тесно увязываются, интегрируются наука и производство. Промышленное производство в биотехнологии по сути основано на нескольких принципах: брожении (ферментация), биоконверсии (превращение одного вещества в другое), культивировании растительных и животных клеток, бактерий и вирусов, генетических манипуляциях. Реализация этих научных принципов в производстве потребовала разработки промышленного оборудования и аппаратуры, отработки и оптимизации технологических процессов, разработки способов оценки и контроля продукции на всех ее стадиях.
Современная биотехнологическая промышленность располагает крупными заводами, опытно-конструкторскими учреждениями, научно-исследовательскими институтами. Фундаментальными проблемами биотехнологии заняты научно-исследовательские институты РАН, РАМН и ряд прикладных отраслевых институтов.
На заводах микробиологической (биотехнологической) промышленности ежегодно производятся миллионы тонн кормового белка, десятки тысяч тонн ферментов, антибиотиков, сотни диагностических и профилактических вакцинных и иммунных препаратов, набор практически всех аминокислот, витаминов, гормонов, спиртов, органических кислот и много другой продукции. Однако потребности быстро растущего народного хозяйства биотехнология удовлетворяет еще далеко не в полной мере. Поэтому развитию биотехнологии в настоящее время уделяется постоянное внимание, и эта отрасль быстро развивается.