Bakterite kasutusvaldkonnad Koostas Kersti Veskimets

Lihtne biotehnoloogia Toiduainetetööstuses … juba sajandeid: juust, keefir jt. piimatooted, köögiviljade hapendamine.

Funktsionaalne toit … toidule on lisatud midagi, et see parandaks inimese tervist. Biokeefir, biojogurt – lisatud probiootilisi baktereid, mis parandavad seedimist, immuunsüsteemi. “Hellus” sisaldab Eestis patenteeritud Lactobacillum fermentum ME-3, mis hävitab düsenteeria, salmonelloosi ja ateroskleroosi.

Probiootikumid - inimese soolest isoleeritud kasulikud bakterid Kuna inimese seedetraktis on piimhappebakterid (laktobatsillid ja bifidobakterid) väga kasulikud, siis soovitatakse tarvitada toiduks nende abil kääritatud piimatooteid (näiteks Helluse sarja tooted, Gefilustooted, Activia, Actimel jne) probiootilise toiduna. Actimel sisaldab Lactobacillus casei baktereid, Activia sisaldab bifidobaktereid. Gefiluse tooted sisaldavad bakterit Lactobacillus rhamnosus GG. Need bakterid pärsivad kahjulike bakterite paljunemist sooles, aitavad kaasa kaltsiumi omastamisele toidust, sünteesivad vitamiine jne

Bifidobakterid on probiootilised bakterid, kes kääritavad rinnapiima liitsuhkruid ning ka taimseid kiudaineid, mis ei seedu seedekulgla ülemises osas ja liiguvad seedumatult jämesoolde. Neid on eriti arvukalt rinnalaste jämesooles, hiljem arvukus väheneb. Nende hulka jämesooles saab tõsta taimsete kiudainete (täisteratooted, kliid) söömisega. Bifidobakterite kasvu sooles stimuleerib ka inuliin, mida sisaldavad näiteks sigur, sibul, küüslauk, sojatooted ja banaanid. Inuliini on võimalik osta toidulisandina apteegist. Probiootiliste bakterite preparaate on saadaval ka apteegis müüdavate toidulisandite hulgas. Neid preparaate soovitatakse nii inimestele kui ka koduloomadele, näiteks koertele ja kassidele. Preparaate (tooteid), mis sisaldavad nii probiootilisi baktereid kui ka nende kasvu soodustavaid kiudaineid, nimetatakse sünbiootikumideks. Näiteks LactoSeven, mis sisaldab kiudainet inuliini ja seitset liiki piimhapebaktereid, nii laktobatsille kui ka bifodobaktereid. Valmistatakse ka sünbiootilisi piimatooteid, näiteks biojogurtit, millele on lisaks juuretisebakteritele lisatud ka inuliini.

GEENITEHNOLOOGIA …on biotehnoloogia haru, kus eesmärgi saavutamiseks viiakse geene (geeni osi) ühest organismist teise või muudetakse muul viisil geene, saadakse GMO. Organisme, kellele on viidud võõraid geene, nim. transgeenseteks. Esimene transgeenne bakter tehti 1973.a. Nokautorganism – organism, kellel teatud geen on maha surutud.

Kuidas geenid kohale viia? Bakteri plasmiidiga - tema väike DNA Viirustega Kui neile on soovitud geen lisatud, nime-tame teda geenivektoriks. 3. Kullapüstoliga 4. Taimedesse Agrobakteriga DNA fragmendid kullaosakesel http://www.nanonews.tv/documents/nanoforpeople.htm

Konjugatsioon - bakter annab plasmiidi teisele bakterile.. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bacterial_Conjugation_en.png

Geenide ülekandmine on võimalik restriktaaside abil. Restriktaasid on ensüümid, mida toodavad bakterid enesekaitseks – need lõikavad DNA lõikudeks, aga nii, et tekivad üheahelalised otsad – “kleepuvad otsad”. Selliste otstega DNA lõike on komplementaarsuse tõttu võimalik mugavalt liita. Erinevate DNA-de liitmisel saame rekombinantse DNA. ASILOMARI lepe 1974.a: teadlaste leping, et reombinantset DNA-d võib toota vaid sellistes bakterites, kes looduses ei jää ellu!

Restriktaasid lõikavad DNA molekuli nii, et tekivad "kleepuvad otsad" http://www.google.ee/imgres?imgurl=http://www.mhhe.com/biosci/esp/2001_gbio/folder_structure/ge/m6/s1/assets/images/gem6s1_1.jpg http://www.google.ee/imgres?imgurl=http://www.biology.iupui.edu/biocourses/N100H/images/15restriction.gif

Kleepuvad otsad ühinevad Vektor Restriktaas Lõigatud DNA Restrikataas (sama) Soovitud geen Lõigatud vektor Soovitud geen Kleepuvad otsad ühinevad Rekombinantne plasmiid

1. GM-bakterid meditsiinis Esimene (1978) oli insuliin soolekepikeses (E.coli). Inimese kasvuhormoon. Erütropoietiin aneemia raviks. Interferoon, mis reguleerib immuunsüsteemi. Vere hüübimisfaktorid. Difteeria ja teetanuse vaktsiin. Pärmseened teevad B-hepatiidi vaktsiini. Putukarakud toodavad papilloomi vaktsiini. Sellised vaktsiinid on ohutumad, kui nõrgestatud haigusetekitajad.

2. GM-bakterid toiduainetetööstuses amülaas - lagundab tärklise maltoosiks (maltaas glükoosiks) Kas viljateras on amülaasi? kümosiin - kõvas juustus, enne saadi vasikatelt paksendajad - ksantaan - määrdejuustudes maitsetugevdajad - glutamaat emulgaatorid - letsitiin happelisuse regulaatorid - sidrunhape vitamiinid - C, B2, B12, kunstlikud magustajad - aspartaam värvaained - β-karoteen (lõhe värvus) säilitusained - natamütsiin, nisiin, lüsotsüüm loomasöödas lihasmassi tõstmiseks - lüsiin (aminohape)

Glutamaat Glutamaat-retseptorite ülestimulatsioon põhjustab rakusisese kaltsiumioonide sisalduse tõusu, mis kahjustab mitokondreid ning käivitab apoptoosimehhanismi ehk raku surma.  Glutamaat, mis esineb aminohappena toidu koostises loomulikul kujul, ei ole enamasti tervisele ohtlik, sest ta laguneb ja imendub sooles aeglaselt, andes veres madalamaid kontsentratsioone. Liigse glutamaadi kuhjumine tekib toidu lisaainete tarbimisel. Glutamiinhape (E620) ja glutamiinhappe soolad (E621-625) on toidukeemias väga laialt levinud lihatoitudes, puljongikuubikutes ja mujal, tuntud kui maitsetugevdajad.

Sünteetilist magusainet, lõhna ja maitse tugevdajat aspartaami (E951) esineb rohkesti karastus-jookides, maiustustes, kondiitritoodetes jne. Põhjalik ülevaade on sellest eesti keeles saadaval järgneval aadressil: http://ardisala.planet.ee/raamatud/E-ainetest_Martinilt.rtf  Levinumad probleemid on migreen, astma , südame rütmihäired, ja -pekslemine iiveldus oksendamine, depressioon, uimasus, ärrituvus jt.  Liigne glutamaat võib mõjutada imikute ja laste aju arengut, mille tagajärjel areneb tähelepanu defitsiidi häire ja hüperaktiivsus (ADHD), autism, tserebraalparalüüs, seostatud ka skisofreeniaga. http://www.toitumisteraapia.ee/eksitotoksiinid.html

3. GM-bakterid biokütuse- ja materjalitööstuses GM-soolekepikese genoomi on viidud rasvhapete ja alkoholi fermenteerimisel osalevate ensüümide geenid - sünteesib biodiislit otse taimeõli ja suhkrusegust. Brasiilias kasutatakse bakterite toodetud etanooli autokütusena. 45 erinevat bakteriliiki on võimelised sünteesima polühüdroksübutüraati, millest saab bioplasti. Bioplast mitte ainult kottideks vaid ka implantaadid, ravimite kapslid jne. *puuvilla, *ämblikuniiti, *lahusteid

4. Bakterid bioremediatsioonis (biotervenduses) Inimene on tootnud tuhandeid looduses mitte-esinevaid aineid. Me ei tea, mis neist looduses saab. Luuakse GM-baktereid, mis lagundaksid naftat, fenoolseid ühendeid, radioaktiivseid ühendeid jne. Seni lubatakse vaid suletud süsteemides. Miks? Eestis uuritakse pinnasebakteri Pseudomonas putida fenoolseid ühendeid lagundavaid omadusi.

Pesuvahendite ensüümide tootjad (lipaasid, proteaasid, jne) Maagi töötlemisel: puhastavad maaki - üle 40 tehase, nt Soomes toodetakse 50 000T niklit, 90 000 T tsinki, vaske, koobaltit, uraani/aastas – ühest samast graniidist. Puhastavad naftajääke konteinerites, vedeldavad naftat Lagundavad prügimägesid – biogaas, etanool Reovete puhastajad: tekib aktiivmuda Põllumajanduses: toodavad pestitsiide, mügarbakterid väetavad põldu.

Kunagine vasekaevandus Põhja-Montanas 150 miljardit liitrit väävelhapet ja raskemetalle Imeline teadus 5/2011 Elu happejärves

Siin elab vetikaid, baktereid pärmseeni. Viimased sadestavad metalle…

Tegelikult ei hakka bakterirakus inimese geen kohe tööle. Miks? Päristuumsete (loomade, seente ja taimede) geenis on intronid ja eksonid. Pärast transkriptsiooni lõigatakse intronid välja ja ainult kokkuliidetud eksonid moodustavad mRNA , mille alusel sünteesitakse valk. Kui tahame bakterisse inimese geeni viia, siis peame selle mRNA alusel tegema DNA - õnneks on avastatud pöördtranskriptaas, mis selle töö ära teeb - ja nüüd bakterisse viima. Nüüd teeb bakter sama valku, mis see geen inimese rakuski teeb.

RNA trans- kript http://faculty.ircc.edu/faculty/tfischer/images/introns-exons.jpg