Господин Свещаров Биология за всички



страница2/15
Дата23.07.2016
Размер2.13 Mb.
#2421
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

Вече са създадени т.нар. бензимидазолови производни, които възпрепятствуват развитието на грипния вирус, на вируса на полиомиелита и др. Така антиметаболитите сложиха „спирачка“ на вирусното развитие.

Разпространението на вирусния инфекциозен процес може да се наруши и в неговите крайни етапи. По този начин действуват групата препарати, известни под сложното име тиосемикарбазони. Те нарушават комплекса, който образува вирусната РНК с рибозомите на нападнатите клетки. От тези съединения най-известен е препаратът марборан, който е изпитан успешно в Индия на хора, заболели или контактни с болни от вариола.

Ако искаме да бъдем съвсем точни, трябва да признаем, че милиони години наред принципите на антиметаболизма са били използувани от природата в света на микроорганизмите. Какво представлява например антибиотикът хлормицетин? Той се образува в някои гъби и действува като „естествен“ антиметаболит, който възпрепятствува синтезата на белтъците в бактериите. Същото се отнася и за редица други антибиотици, особено за тези, които имат подчертано антивирусно действие.

Тъй като има сериозни основания за съмнение, че някои видове ракови болести при човека се предизвикват от вируси, днес биолози, биохимици и медици се стараят да открият някой характерен метаболит на раковата клетка, който не се среща в нормалните клетки. След това синтезирането на подходящ негов антиметаболит несъмнено ще бъде по-лека работа. Така ще може да бъде спряно развитието на ракови клетки. За съжаление такива метаболити още не са открити, но вероятно близко е времето, през което на науката предстои да направи една от най-благородните и хуманни „фалшификации“ на клетъчно-молекулно ниво.

Нашият хилядолетен спор с вирусите съвсем не е приключил. Засега ние можем само да бъдем доволни от факта, че възможностите ни за борба с тези коварни врагове на здравето на човечеството непрекъснато нарастват. И оръжията ни срещу тях, за едно от които стана въпрос, вероятно скоро ще имат могъществото на описваните в детските приказки „вълшебни куршуми“.

Вируси — защитници на растенията


Още от зората на своята цивилизация човечеството води дълга и изтощителна война с най-различни болестотворни причинители. Днес биолози и медици с гордост могат да отбележат, че в много райони на света окончателно са изкоренени някои причинени от патогенни бактерии болести, които в миналото вземаха милиони човешки жертви. Същевременно редица болести, предизвикани от коварни и невидими врагове — вирусите, все още продължават безпрепятствено да размахват смъртоносните си коси. Вирусите нападат селскостопански животни, унищожават огромни реколти от културни растения, разрушават дори и бактерийни клетки. Разбира се, те не отминават и човека. Известни са над 500 различни вируса, които са опасни за здравето на хората (фиг. 5).

{img:biologija_za_vsichki_f05_virus_v_kletka.jpg|#Фиг.5. Размножаване на вирус в клетка.}

Дълго време причинителите на опасни болести оставаха скрити за хората. Но от началото на XX в. до наши дни научният и техническият прогрес въоръжиха изследователите с множество прецизни уреди и апарати, които им дадоха възможност да надникнат във вътрешноклетъчната структура на организмите. Благодарение на съвременния електронен микроскоп, който увеличава обектите стотици хиляди пъти, необятният и съвършено непознат свят на вирусите стана видим за хората.

Както вече казахме, вирусите са абсолютни вътрешноклетъчни паразити. „Молекулният пират“ — вирусът — става пълновластен господар на клетъчното стопанство. Той започва да използува всичките енергийни и материални запаси на клетката за собственото си размножаване. В повечето случаи нападнатата клетка е беззащитна пред агресора.

С право могат да се зададат въпросите: нима клетката не може да разпознае навлизането на чуждата нуклеинова киселина? Изграждащите вирусите ДНК и РНК различни ли са от тези на клетката? Отговорът се крие в удивителното единство на молекулната структура на всички организми. Известно е, че нормалната жизнена дейност на всяка клетка се определя от функционирането на собствените й нуклеинови киселини. Тя работи съобразно с инструкциите, записани в тях. Интересно е, че т.нар. онкогенни вируси, т.е. тези, които предизвикват ракови тумори, могат да предизвикват промени в наследствения апарат на нападнатите клетки. Тези клетки продължават да се делят в течение на твърде продължителен срок и това довежда до образуването на тумори.

Не мислете обаче, че клетката винаги е беззащитна срещу нападащите я молекулни „пирати“ и че победител в техния двубой е винаги нашественикът. Тя всъщност води отчаяна борба срещу инфекциозния агент. Една от нейните най-важни прояви е образуването на антитела, интерферон и пр.

Безспорно най-ефикасният начин за предпазване на организмите от нашествията на патогенните вируси е създаването и прилагането на ваксини срещу тях. Известно е, че срещу някои вирусни болести (вариола, полиомиелит, бяс и др.) бяха намерени и успешно приложени ваксини. Огромните усилия на учените да бъде приготвена универсална ваксина срещу всички видове грипни вируси се оказаха несполучливи. Сега големи надежди се възлагат на една ваксина, изработена от проф. Клод Анун, за която се предполага, че ще може да предпази хората от грипни болести до края на 1980 г.

Според мнението на някои съветски биолози ваксинацията открива широки перспективи и в борбата срещу вирусните болести по растенията. Омаломощени болестотворни вируси, вкарани в растение чрез впръскване, могат да го предпазят от същия вид инфекция. Експериментално този метод е бил проверен върху домати, които сполучливо са били предпазени от опасната болест мозайка. Вирусите за изработване на култура от омаломощени болестотворни причинители били взети от тъканта на растенията.

Наскоро д-р Уотърхауз — ръководител на изследователската група от биолози към Организацията за земеделие и изхранване (ФАО) при ООН — съобщи, че в близко бъдеще човекът ще разполага в борбата си срещу паразитите с едно ново и твърде ефикасно оръжие — вирусите. Като предизвикват тежки епидемии срещу насекомите-вредители по селското и горското стопанство, учените успешно ще могат да се справят с онези насекомни видове, които са си изработили резистентност (невъзприемчивост) към класическите антипаразитни средства. Засега са известни над 300 вида вируси, които могат да предизвикват смъртоносни епидемии сред насекоми-вредители. Един от тях вече успешно е бил изпробван в САЩ, а други 4 сега се изпитват. Най-добри резултати американските биолози са получили през 1970 г., когато за пръв път е бил произведен в индустриални мащаби инсектициден вирус, предизвикващ т.нар. ядрена полиедроза по пеперудата нощен хелиотис. Освен че се оказал много специфичен, той не атакувал нито паразитите, нито естествените врагове на насекомите. Въпросният вирус показал великолепна устойчивост — близо 20 години той не променил спецификата си. Освен това всички тестове за токсичност и предизвикване на тумори при зайци, кучета, свине, гълъби, врабчета, седем вида риби, плъхове, мишки и хора се оказали отрицателни.

Групата на д-р Уотърхауз е препоръчала масовото производство на вируси за борба със споменатите вредители, разбира се, след като бъде установено с абсолютна сигурност, че те не са опасни за човека, животните и околната среда. От своя страна латвийски биолози съобщиха, че са открили вируси, които унищожават гъсениците на ябълковия молец. Тези вируси разрушавали клетките от основните тъкани на насекомото. Овощни дръвчета в Латвийската ССР са били пръскани със суспензия от вируси, вследствие на което е била реализирана годишна икономия от 4 милиона рубли.

Не напразно в последните няколко години се заговори, че вирусите са третото оръжие срещу насекомите-вредители след техните естествени врагове и химичните препарати. Това е една форма на биологична борба, която трябва да „поеме щафетата“ от химичната борба, защото вече повече от 300 вида вредители си изработиха защитна система срещу инсектицидите. Този факт означава една непрекъсната ескалация в употребата на пестициди, което може да има трагични последици за човечеството.

На биолозите отдавна е известно, че в природата съществуват естествени механизми за регулиране числеността на насекомите. Когато даден насекомен вид се размножи извънредно много, винаги по него се появява спонтанна епизоотия, предизвикана от някой от 400-те вида вируси, патогенни за насекомите. Въз основа на това се е роди и идеята да се използуват специално отгледани вируси срещу определен вредител.

Учените имат сериозно основание да предложат насекомните вируси за борба с вредните насекоми, защото досега не е наблюдаван случай на заболяване на гръбначно животно, предизвикано от поразяващ насекомите вирус. Няма такива случаи и при опитното използуване на вируси върху големи площи.

Оказа се за щастие, че всички опити за заразяване на пчелите с предвидените за използуване антинасекомни вируси са останали безуспешни. Тъй като съществува опасност да бъдат поразени и полезни насекоми, играещи важна роля в екологичното равновесие, сега се практикува изолирането и употребата само на строго специфични вируси.

В момента индустриалните мащаби на производство на вируси за борба с вредителите по растенията са ограничени, защото струват сравнително скъпо и изискват продължително време. Експериментира се върху няколко вида, които могат да дадат голям икономически ефект. Голям напредък бе установен при използуването на изкуствени среди за развитие на вирусите, вместо отглеждането на насекоми от вида-вредител, в които вирусите задължително се размножават.

Постиженията в разглежданата област откриват пред човечеството наистина необятни възможности. Специалистите се надяват, че в най-скоро време световната научна мисъл ще успее значително да ограничи дейността на патогенните вируси и да превърне други видове от врагове в приятели на хората.

Микроорганизми — приятели на човека
Хората научиха за съществуването на микроорганизмите през XVII в. Едва през последните десетилетия беше изяснена ролята им в геологичните промени на Земята, в хуманната и ветеринарната медицина, значението им за селското стопанство, хранителната промишленост, ферментационните процеси в природата, индустрията и другаде. Сега вече е ясно, че без микроорганизмите кръговратът на органогенните елементи в природата не би могъл да съществува и животът на Земята би бил невъзможен.

От незапомнени времена човекът е понасял и продължава да страда от бедствия, причинявани му от най-различните болестотворни представители от света на микрокосмоса. Може би затова сме свикнали да се отнасяме с недоверие и страх към всички микроорганизми, като свързваме тяхното съществуване в повечето случаи само с тежки болести и смърт (фиг. 6). Не бива обаче да забравяме, че в живата природа се извършват много процеси, в който непосредствено участие вземат редица неболестотворни микроби, които са истински приятели на човека. Много съвременни промишлени производства дължат съществуването си на микроорганизмова жизнена дейност. Достатъчно е да споменем, че приготвянето на тестото, млечните продукти и спиртните напитки, обработването на кожите, лена, конопа, добиването на антибиотиците и други важни за живота продукти стават при непосредственото участие на определени полезни микроорганизми.

{img:biologija_za_vsichki_f06_prichinitel_na_ptichata_holera.jpg|#Фиг.6. Електронномикроскопска снимка на бактерията Пастьорела авицида, причинител на „птичата холера“.}

В природата съществуват множество микроорганизми, които при подходящи условия на отглеждане са в състояние да синтезират в клетките си различни биологично активни вещества, като витамини, ензими, антимикробни средства, аминокиселини, белтъци, а също така органични киселини и някои все още неидентифицирани растежни и други фактори.

Ензими, получени от микроорганизми, са въведени в хранителната промишленост като отделни препарати сравнително отскоро. Разбира се, тяхното специфично действие се използува от човека отдавна, много преди да е било дори подозирано съществуването им в растителните, животинските и бактерийни клетки, които ги синтезират.

Ензимите са биологични катализатори с макромолекулен белтъчен строеж, които регулират протичащите в клетките реакции. Те имат свойството да променят скоростта на химичните реакции, без да черпят енергия отвън. При осъществяването на тези процеси ензимите се съединяват със субстрата, като предизвикват понижение на активизиращата енергия, необходима за протичане на реакцията, в края на която се възстановяват в началния си вид. При това те могат да действуват съвсем строго и специфично в сравнително ниски концентрации. Каталитичната им активност значително превъзхожда тази на различните неорганични катализатори.

В млечната промишленост се използуват протеолитични ензими (с коагулираща способност) като заместители на сирищния ензим хомозин. Такъв ензим бе получен от наши микробиолози в Института по микробиология при БАН от научен колектив с ръководител проф. д-р Любомир Начев и е предаден за внедряване. Други ензимни препарати имат свойството да ускоряват зреенето на различните сирена. Протеолитичните ензими намират голямо приложение и в месодобивната и месопреработвателната промишленост. Те разрушават съединителните тъкани и разграждат белтъците до аминокиселини, като по този начин омекотяват масата и превръщат трудно усвояемите белтъци в лесно усвояеми. Един голям успех на научен колектив от Института по микробиология при БАН бе изолирането и идентифицирането на микроорганизмов щам, който се оказа подходящ производител на протеолитични ензими.

Като продукт от жизнената дейност на този микроб бе създаден ензимният препарат E-30, който по биологичната си активност и голямо приложение в практиката значително превъзхожда подобните световноизвестни препарати. Първият готов продукт, изработен на базата на този ензим, е перилният препарат „Биопон“, който е добре известен и търсен от хиляди домакини.

Други изследвания на микробиолозите целят намирането на такива щамове от микроорганизми, които за своите жизнени потребности използуват някои петролни фракции, благодарение на които синтезират белтъци, витамини, ензими и пр. Едновременно с търсенето на подходящи бактерии, които асимилират въглеводороди от петрола, от дървесината и от други отпадъчни продукти, проучва се и влиянието на някои фактори върху физиологичната активност и биологичната приспособимост на микроорганизмите. С това се цели да бъдат пригодени проучваните бактерийни видове към едни или други условия или хранителни среди, да се повишат биосинтетичните им способности и да се подобри продуктивността им. Резултати в това отношение вече има — намерени са подходящи видове, които на основата на петрола, дървесинните хидролизати, неорганичните соли и други подобни среди синтезират белтъци, ензими и витамини. Работата в това направление е от изключително голямо значение. Всеизвестно е, че днес белтъците са най-дефицитните продукти на Земята и техният световен недостиг надхвърля 15 милиона тона. Безспорно основните белтъчни източници за хората са растенията и животните, но при получаването на белтъци за нуждите предимно на животновъдството се използуват и някои видове микроорганизми. Бактерийният белтък по своя състав е твърде близък до животинския. В него се съдържат много незаменими за човешкия и животинския организъм аминокиселини, някои от които липсват в растителния белтък. Практическото използуване на микроорганизмите като източници на белтъци се налага от обстоятелството, че то може да бъде изградено на базата на различни отпадни продукти, малоценни, физиологично неактивни вещества и нехранителни суровини. Това производство не зависи от почвени, климатични и други подобни условия и за едно денонощие се осигуряват такива количества белтъци, каквито не биха се получили от растителни и животински организми за много месеци.

Известно е например, че хлебните дрожди са богати с витамини най-вече от групата B, а повече от 50% от сухото тегло на различните видове дрожди е белтъци. Затова те служат като отлична храна на селскостопанските животни и човека. Установено е, че ако се заменят белтъците на хранителните продукти на човека до 30% с дрождени, това не се отразява неблагоприятно на организма му. С въвеждане на методите за обилно аериране на ферментационните процеси у нас вече е постигнат голям рандеман на хлебни и фуражни дрожди в Русе, Разлог и Долна Митрополия (фиг. 7).

{img:biologija_za_vsichki_f07_drozhdi.jpg|#Фиг.7. Обикновени дрожди.}

Над 50 вида органични киселини могат да се получат в резултат на бактерийна обмяна на веществата. Индустриален интерес представляват обаче само няколко, като оцетната, лимонената, млечната, итаконовата и глюкониновата киселина. Правят се опити за получаването и на други киселини, като фумаровата, пропионовата и маслената. Изброените органични киселини намират приложение главно в хранителната и фармацевтичната промишленост. В последно време млечната и итаконовата киселина се използуват като инградиенти при производството на пластмаси и изкуствени тъкани.

Редица водоразтворими витамини от групата B се синтезират от микроорганизми и получаването им по биологичен път е много по-икономично, отколкото по синтетичен път. Витамин B{sub}12{/sub} е единственият от витамините, синтезиран почти изключително от микроорганизми. Той е незаменим фактор за растежа и здравето на животните. Взема участие в обмяната на всички основни групи хранителни вещества — белтъци, въглехидрати и мазнини и при обмяната на нуклеиновите киселини. Един грам от него на международния пазар струва повече от 20 000 щатски долара. От съществена важност е получаването от бактерии и на витамин A, който е важен растежен фактор при животните.

Антибиотиците се получават предимно в резултат от жизнената дейност на различни плесени. В завода за антибиотици край Разград се получават повече от 100 вида лекарствени препарата, които се използуват с успех в борбата с редица бактерийни и вирусни болести.

Наскоро беше съобщено за евтин и сигурен метод за откриване на примеси от вредни химични съединения в хранителните продукти, медицинските препарати и козметичните средства. Използува се бактерията Салмонела тифимуриум. Изследваното вещество се поставя в специална хранителна среда в присъствието на бактерията и се държи 2 дни при температура около 37°C. Ако химичното вещество е вредно за клетките на човешкия организъм, бактерийните клетки се делят бързо и образуват плътни колонии. Чрез този метод вече са определени близо 200 от най-разпространените химични примеси, водещи до отравяния. С негова помощ е установено, че някои съединения, влизащи в състава на произвежданите в капиталистическите страни бои за коси, са канцерогенни.

Водоемите на планетата ни са вече доста замърсени с нитрати — отмити от дъжда изкуствени азотни торове. За тяхното разграждане твърде много се разчита на най-разнообразни бактерии. Наскоро бе съобщено, че са открити микроби, които успешно разграждат полиетилена и това безспорно може да се смята за голям успех на микробиолозите. Защото с помощта на тези микроби ще може много лесно и рационално, без употребата на средства да се ликвидират огромни купища полиетиленови отпадъци, които задръстват сметохранилищата на големите градове. Към определени видове микроби са обърнати погледите и на енергетиците, които мечтаят да получат от неизброимото множество микробни клетки евтина енергия, използувайки преди всичко метановата ферментация.

Надежди се възлагат и на генетичната инженерия. Вече се правят успешни опити за превръщане на азотнефиксираща бактерия в азотфиксираща, което ще доведе до отпадане на необходимостта от подхранване на растенията с изкуствени азотни торове. Възможно е също така създаването на нови видове микроорганизми, които вече ще притежават изключително висока производителност на биологично активни вещества и белтъци. Към микроорганизмите са обърнати и погледите на космическите специалисти. Те мечтаят в близкото бъдеще да се създадат такива микроби, който ще са в състояние да отделят от скалите или от атмосферния въглероден двуокис на далечните планети кислород и по такъв начин да ги направят годни за обитаване от хората.

Всичко това дава възможности на съвременните микробиолози целенасочено да влияят и управляват наследствеността на микроорганизмовия свят. Разбира се, предстоят сериозни изследвания върху структурата и функциите на полезните микроби и внедряването в практиката на всички получени продукти от жизнената им дейност.

Микроби — индикатори
Беше 23 часа вечерта, когато огромният презокеански самолет „Джъмб-джет“, принадлежащ на японската въздухоплавателна, компания „Джапан еърлайнз“ плавно прилепи гигантското си туловище на осветената с прожектори писта №49 на Нюйоркското летище „Кенеди“. Уморените пътници се отправиха към гишетата за митническа проверка. След приключване на обикновените паспортни формалности пътниците бяха поканени да влязат в специално обособен бокс. Последен на редицата от пътници стоеше мургав, среден на ръст, елегантно облечен мъж. Докато пътническите чиновници преглеждаха багажа му, към него се приближи едър полицай, който покани пътника да го последва до съседното помещение.

— Господине, моля незабавно да предадете контрабандно пренасяния от вас наркотик. Имайте предвид, че ние разполагаме с най-точни данни, че имате в себе си значително количество от тази забранена „стока“.

Тъй като пътникът рязко протестира, полицаят го заведе до монтиран на стената уред, чиято стрелка при приближаването на елегантния пътник рязко се отклони. Понеже контрабандистът продължаваше упорито да отрича, че пренася в себе си наркотик, влезлите други двама полицаи му направиха обиск и откриха под широкия му колан специален пояс, натъпкан с близо 2 кг хероин.

Разказаният случай може да прозвучи странно за някои от нашите читатели, а други могат да си помислят, че електронниците отново са се проявили, конструирайки една от поредните си чудодейни „машинки“, способна да „подушва“ наркотиците по-добре дори и от специално обучените полицейски кучета.

В случая се касае обаче за нещо съвсем друго. В описания случай ролята на незаменими помощници на полицията в откриване на престъпната контрабанда с наркотици играят също живи същества, но стотици хиляди, дори милиарди пъти по-малки от дресираните кучета — микробите! Разбира се, не става дума за обикновените болестотворни микроорганизми или някои от полезните им събратя, а за специално подбрани бактерии, които в близост с наркотици се проявяват като истински „микроби-детективи“. След дългогодишни проучвания група учени-микробиолози са успели да открият особен вид бактерии, които, отглеждани на специална хранителна среда, имат свойството да фосфоресцират, когато са в близост с наркотични вещества. Интензивността на светенето на бактериите се контролира от специална фотоклетка. По този начин невидимите „детективи“ съвсем сигурно и точно могат да посочат наличието на контрабандиран наркотик. Няма съмнение, че тези микроскопични помощници заедно с класическите средства за откриване на наркотични вещества ще изиграят голяма роля в ликвидирането на престъпната контрабанда на станалата толкова модерна за нашия век отрова, която покосява живота на хиляди млади хора в много страни по света.

Интересно е да се знае, че още в зората на микробиологичната наука учените са дошли до извода, че микробите могат да станат ценни помощници на човека в откриването на нови лекарствени средства, полезни изкопаеми, „болести“ по хранителните продукти и т.н. През 1862 г. великият френски бактериолог Луи Пастьор си поставил за цел да открие защо виното и бирата в някои големи винарски и пивоварни центрове на Франция често изгубвали вкусовите си качества. Той доказал, че в „здравата“ бира трябва да се откриват само елипсовидните микроорганизми (дрождите), причинители на бирената ферментация. Когато бирата е „болна“, в нея се развиват в изобилие и други — пръчковидни — бактерии (главно оцетнокисели), които отделят голямо количество киселина и други вещества, в резултат на което се влошава качеството на пивото. По този начин Пастьор доказал, че наличието на пръчковидни бактерии в бирата и виното е сигурен показател за „заболяване“ на тези продукти и че производителите трябва да вземат съответни мерки за „оздравяването“ им.


Каталог: images -> upload
upload -> Дкц „Александровска д-р Виолета Нанкова, кожен кабинет №103, от 09 до 13ч, тел
upload -> Община хасково драматично куклен театър "иван димов"
upload -> 1. един важен въпрос
upload -> Последният концерт пред учителя
upload -> Сол Дейвид, Джон Хюз-Уилсън
upload -> Как децата учат
upload -> Програма 1 Ден Неделя
upload -> Лечебни заведения, в които са организирани безплатни прегледи от кардиолози по повод световния ден на сърцето област благоевград
upload -> Античен стадион Филипопол


Сподели с приятели:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница