Биология в 3 томах. Tом 2 - Тейлор Д.
ISBN 5-03-003686-5
Скачать (прямая ссылка):
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОТТОРЖЕНИЯ ПЕРЕСАЖЕННЫХ ОРГАНОВ. Главная проблема трансплантации органов состоит в том, что иммунная система организма распознает новый орган как чужеродный и атакует его. Один из путей решения этой проблемы — попытаться подавить иммунную систему пациента. Созданы антитела, которые очень эффективно предотвращают отторжение пересаженных почек. Такое антитело взаимодействует с антигеном, обнаруженным во всех T-клетках. T-клетки — это разновидность лимфоцитов, которые в норме атакуют инфицированные вирусом или злокачественные клетки. Эти же клетки участвуют в отторжении пересаженных органов (гл. 14). Моноклональные антитела более эффективны, чем обычные лекарства, используемые для подавления иммунной системы. Они подавляют только Т-клетки, а не всю иммунную систему, как это делают медикаменты и, таким образом, у больного сохраняется способность противостоять болезни.
АНАЛИЗ ТКАНЕЙ ДЛЯ ТРАНСПЛАНТАЦИИ. Чтобы уменьшить риск отторжения, перед пересадкой орга-
_Микробиология и биотехнология 73
на нужно найти максимально совместимого донора. Это означает, что антигены донора должны, насколько это возможно, соответствовать антигенам реципиента. Чем больше различаются антигены, тем выше риск отторжения. Для более точного выявления типов антигенов, присутствующих у донора, используют моноклональные антитела.
12.11.3. Инсулин и гормон роста человека
В настоящее время оба эти продукта можно получать из бактерий, модифицированных с помощью методов генной инженерии. Хотя генную инженерию можно рассматривать как отрасль биотехнологии, мы обсудим ее проблемы в гл. 25 вместе с другими прикладными аспектами генетики. Там же описано производство инсулина и гормона роста.
12.12. Пищевые продукты и напитки
С изготовлением пищевых продуктов и напитков связаны самые старейшие биотехнологии. Производство хлеба, сыра, йогурта, уксуса и алкогольных напитков, таких как пиво и вино, существует уже тысячи лет и известно с доисторических времен. В Ветхом Завете есть много упоминаний о вине (римляне пили пиво и вино). Известно, что 4000 лет до н.э. древние египтяне варили пиво и при изготовлении хлеба использовали дрожжи, чтобы поднималось тесто. В некотором смысле к биотехнологии можно отнести скрещивание животных и растений с целью получения продуктов питания и сельское хозяйство, которое насчитывает уже более 10 000 лет.
В данном разделе мы рассмотрим не только новые подходы к некоторым из этих старых технологий, но и новые методы производства пищевых продуктов.
12.12.1. Дрожжевое брожение -хлеб, ПИВО И ВИНО
Дрожжи — это одноклеточный гриб. Дрожжи широко распространены в природе, и не трудно представить себе, как были открыты способы приготовления дрожжевого теста или сбраживания сахара с образованием спирта, хотя реальные причины процессов могли оставаться непонятными. Только в XIX в. Луи Пастер впервые
БОТАНИКА_
показал, что причиной брожения является активность микроорганизмов.
Хлеб
Хлеб пекут из муки, которую получают из перемолотых семян хлебных злаков, чаше всего из пшеницы. Мука — это главным образом крахмал (белая часть семени), который является запасным питательным веществом и в норме расходуется при прорастании семени. Присутствующие в семени ферменты частично расщепляют крахмал до Сахаров, таких как мал ьтоза и гл юко-за. Чтобы повысить содержание сахара, можно добавить амилазу из грибов, которая расщепляет крахмал. Дрожжи используют сахара в качестве источника энергии в процессе дыхания. В результате как аэробного, так и анаэробного дыхания образуется углекислый газ. Пузырьки газа задерживаются в теплом тесте, заставляя его подниматься. Этот этап называется заквашиванием теста. Выделены штаммы дрожжей Sacdmromyces cerevisiae, которые образуют очень много углекислого газа. В процессе анаэробного брожения образуется также спирт, который испаряется в процессе выпечки, следующей за заквашиванием.
Пиво
Старейшим производством, в котором используется ферментация, является пивоварение. Пиво варят из ячменного зерна, которому предварительно дают прорасти, чтобы крахмал превратился в сахар, например в мальтозу. Этот процесс называется соложением. Для ускорения этого процесса, а также для более точного его регулирования используют гиббереллины (гл. 16). Кроме того, чтобы увеличить количество образующегося сахара, добавляют ряд других ферментов, например амилазу. Это в свою очередь приводит к повышенному образованию спирта. В смеси присутствует также азот, который выделяется при расщеплении белков.
Прорастание семян останавливают, медленно нагревая их примерно до 80 "С, однако при приготовлении «солода», который используют на последующих этапах производства, прогревание проводят при более низких температурах. От температуры прогревания зависит аромат и цвет пива. Затем семена размалывают и погружают в горячую воду, чтобы экстрагировать са-
ММА им. И.М. Сеченова
Рис, 12.18. Измерение температуры в процессе приготовления пива на пивоваренном заводе.
хара. К полученному таким образом водному экстракту, или солодовому суслу, добавляют хмель, придающий пиву горьковатый вкус и предотвращающий рост бактерий, Сусло концентрируют кипячением и, предварительно удалив хмель, охлаждают до температуры, при которой происходит брожение. Затем сусло помещают в ферментер для периодического культивирования и добавляют пивные дрожжи, которые обычно остаются от предыдущей ферментации (рис. 12.1 8). Чаще всего используют два вида дрожжей: Saccharomyces cerevisiae и Sacchammyces carlsbergensis. Последний используется при изготовлении более легких сортов пива. Брожение происходит в анаэробных условиях. В процессе брожения сахар превращается в спирт и двуокись углерода, как и при изготовлении хлеба. Через 2—5 сут содержание спирта достигает 3,5—8% (чаще всего 3,5—5%). Дрожжи, традиционно используемые при изготовлении легких сортов пива, обычно растут в нижней части ферментера и называются низовыми дрожжами, тогда как верховые дрожжи, которые используются при изготовлении крепких сортов пива с высоким содержанием алкоголя, поднимаются к поверхности. Однако сейчас в производстве крепких сортов пива используют-
