Більшість лікарських препаратів, що використовуються людством, мають природне походження - вони утворюються в рослинах, грибах і бактеріях.
Але проблема полягає в тому, що їх носії виробляють корисні для людини речовини в невеликих дозах, достатніх виключно для потреб. Крім того, якість і чистота подібних препаратів можуть змінюватись в залежності від умов, що оточують виробника.
Тому вже кілька років набирає сили новий науковий напрямок - синтетична біологія. Її активісти вважають, що проблему постачання людей ліками природного походження можна вирішити, створивши штучний організм, здатний виконувати єдину функцію – виробляти фармакологічну продукцію. Найбільших успіхів у цьому досягла наукова група із США під керівництвом Крейга Вентера. Вчені взяли бактерію Mycoplasma genitalium, яка відома своїм дуже коротким геномом, і почали видаляти з організму окремі гени, визначаючи, за яких обставин перестануть працюватиїї біохімічні
властивості. Потім дослідники розробили спосіб штучного побудови геному, з допомогою якого вони змогли створити синтетичний організм, здатний лише відтворювати базові реакції внутрішнього обміну Mycoplasma genitalium. З одного боку, такий підхід дозволив отримати повністю контрольовану бактерію, але з іншого - він не приніс відповіді на запитання: як відбуваються хімічні реакції всередині цих нових створінь. Біохімія вироблення ензимів, як і раніше, залишається великою загадкою. Щоб створити бактерію з унікальним набором можливостей, необхідно послідовно вивчити всі елементи її геному, визначити серед них усі необхідні та перенести їх у штучний геном. При цьому виключно важливо не прогаяти нічого - навіть найдрібнішіта незначні деталі геному можуть виявитися вкрай важливими. Вчені з лабораторії Мікробіологічної інженерії японського Університету Кітасато пішли іншим шляхом. Вони взяли вже існуючі бактерії і просто видалили з їхнього геному всі «зайві» частини, перетворивши живе створенняхімічної фабрики. Такий спосіб виглядає більш перспективним - він гарантує, що створення, що вийшло, буде виконувати всі операції правильно.
Для дослідів вчені взяли бактерії виду Streptomyces, які вже давно використовуються в індустріальномувиробництві. У природних умовах ці бактерії живуть у грунті, різні хімічні сполуки якого впливають різні функції Streptomyces. Так, за певних обставин ці мікроорганізми можуть виділяти речовини, що використовуються при лікуванні вірусних інфекцій, ракових пухлин та грибкових захворювань. Ці допоміжніфункції бактерій звуться «вторинний метаболізм». Дослідження японських біологів дозволили виділяти ділянки відповідного нього геному і видаляти їх. Крім того, було видалено і ряд інших генів, відповідальних за побічні процеси в організмі Streptomyces. В результаті вийшла чиста бактерія, в якій відбувається лише єдиний базовий метаболічний процес. При цьому розмір геному бактерії скоротився на 20%.
Подальші досліди японських вчених показали, що в таку голу бактерію можна вбудовувати тільки одну окрему функцію. При цьому витрата енергії, спрямованої на неї, зростає, а значить, зростає ефективність вироблення того чи іншого лікарського препарату. Біологи з Університету Кітасато вже поставили досліди щодо створення бактерій, що виробляють хімічну сполуку аморфо-4, 11-деїн. Воно використовуєтьсяу виробництві артемізиніна, що вважається потенційною вакциною від усіх форм малярії. Найближчим часом вчені планують продемонструвати «мікроскопічні фабрики» щодо створення та інших корисних речовин.
Технологічне застосування біологічних агентів, а саме використання бактерій з метою отримання конкретних продуктів або проведення контрольованих спрямованих змін є основою біотехнології.
Тисячі років тому людина, нічого не знаючи про біотехнології, використовувала їх у своєму господарстві – він варив пиво, займався виноробством, пек хліб та робив молочнокислі продукти та сири.
У сучасному світі практичне значення методів біотехнології з використанням бактерій важко переоцінити – вони застосовуються у харчовій промисловості та сільському господарстві, у медицині та фармакології, при видобутку корисних копалин та їх переробці, у процесі очищення води у природі та у септиках, у багатьох сферах життя людини .
Харчова промисловість
Найбільшого поширення у харчовій промисловості набули молочнокислі бактерії та дріжджі.
Механізм впливу бактерій і дріжджів полягає у переробці молочного цукру на молочну кислоту, внаслідок чого нейтральний продукт перетворюється на молочнокислий.
Молочнокислі бактерії та дріжджі використовують при сквашуванні молочних продуктів та овочів, переробці какао-бобів, виготовленні дріжджового тіста. Здатність прокаріотів впливати на продукти визначається їх високою ферментативною активністю і визначається ферментами, що виділяються.
Однією з найдавніших біотехнологій, використовуваних людиною, – виробництво сирів. Використання пропіоновокислих бактерій при виготовленні твердих сичужних сирів дозволяє отримати продукт високої якості із заданими властивостями.
Використання в технологічній схемі пропіоновокислих бактерій надає готовим сирам типовий їм колір, смак і аромат, збагачуючи продукт біологічно активними речовинами.
Бактерії здатні у процесі свого життя вибірково витягувати речовини із складних сполук, розчиняючи їх у воді. Цей процес носить назву бактеріального вилуговування і має велике практичне значення:
1. дозволяє видобувати корисні хімічні речовини з руд, виробничих відходів;
2. видаляти непотрібні домішки – миш'як із руд кольорових і чорних металів.
У промисловості велике практичне значення має бактеріальне вилуговування корисних копалин (уран, мідь) безпосередньо на родовищах.
Сучасна медицина успішно використовує препарати, для виробництва яких застосовуються бактерії:
1. інсулін та інтерферон отримують з використанням генно-інженерних технологій на основі кишкової палички;
2. ферменти сінної палички руйнують продукти гнильного розкладання.
Застосування людиною методів біотехнології у сільському господарстві успішно вирішує низку питань:
1. створення хворобостійких та високоврожайних сортів рослин;
2. виробництво добрив з урахуванням бактерій (нітрагін, агрофіл, азотобактерин та інших.), зокрема компости і зброжені (метанове бродіння) відходи тваринництва;
3. розробка безвідходних технологій сільського господарства.
Рослинам у природі необхідний азот, але засвоювати азот з повітря вони не здатні, а ось деякі бактерії, бульбочкові та ціанобактерії, у природі виробляють близько 90% від загальної кількості зв'язаного азоту, збагачуючи їм ґрунт.
У сільському господарстві використовують рослини, що містять на своєму корінні бульбочкові бактерії: люцерна, люпин, горох, бобові культури.
Ці культури використовують у сівозміні для збагачення ґрунту азотом.
У сільському господарстві силосування є одним з основних методів консервації рослинної маси та здійснюється шляхом регульованого зброджування під впливом молочнокислих, коккоподібних та паличкоподібних форм бактерій.
Бактерії розкладають гній тварин, в результаті отримуючи метан - вуглеводневу сполуку, яка використовується в органічному синтезі.
Бактерії - найдавніші жителі нашої планети. Вони з'явилися приблизно 3,8 трильйона років тому і є найбільш примітивно влаштованою клітинною формою життя, що відноситься до прокаріотів, які не мають окремого від решти клітини ядра. Незважаючи на величезну різноманітність, бактерії мають щось спільне - вони настільки малі, що їх можна розглянути тільки в мікроскоп із збільшенням у сотні разів, тому їх називають мікроорганізмами, або мікробами.
Але бактерії – найбільш стійкі жителі Землі. Завдяки винятковій здатності засвоювати різні поживні речовини, малим розмірам і легкої пристосовності до різних зовнішніх умов вони можуть бути виявлені там, де відсутні інші форми життя. Ні низькі температури, ні киплячі гейзери, ні розчини солей, ні гірські вершини, ні опромінення атомних реакторів не заважають їхньому існуванню.
У БІОСФЕРІ НЕМОЖЛИВО ЗНАЙСТИ МІСЦЕВУ АБО ЖИВИЙ ОРГАНІЗМ, не заселені тими чи іншими бактеріями. Справжнє число видів бактерій приголомшливо величезне. На сьогодні відомо близько 10000 видів, а передбачається, що їх існує понад мільйон. Тільки в кишечнику людини мешкає від 300 до 1000 видів бактерій загальною масою до 1 кг, а у всьому тілі клітин бактерій у 10 разів більше, ніж власне людських клітин. Інакше висловлюючись, людина на 90 відсотків складається з бактерій і лише з 10 відсотків - зі своїх клітин, тобто наш організм може вважатися свого роду житлом для бактерій. Мікроби живуть на всіх зовнішніх та внутрішніх поверхнях тіла дорослої людини. У середньому 1 кв. см шкіри людини припадає 10 млн бактерій, тому природно, що вони відіграють винятково важливу роль у нашому житті.
Заселення людського тіла бактеріями починається з народження, коли дитина проходить через родові шляхи. Потім цей процес триває при грудному вигодовуванні та тісному контакті з матір'ю, що сприяє швидкій колонізації кишечника насамперед бактеріями материнського організму. Це особливо важливо з погляду корисності материнських бактерій. Нещодавні дослідження показали, що діти, народжені за допомогою кесаревого розтину, у порівнянні з дітьми, народженими природним шляхом, мають більш високий ризик розвитку таких захворювань, як харчова алергія, астма, діабет І типу, шлунково-кишкові розлади. Вчені вважають це наслідком заселення стерильного кишечника таких дітей переважно бактеріями із зовнішнього середовища, насамперед шкіри матері. Навпаки, у природно народжених немовлят виявляються переважно ті види бактерій, які містяться в родових шляхах матері та вкрай важливі для травлення молока та створення здорової кишкової мікрофлори.
Деякі бактерії патогенні та можуть викликати різні захворювання верхніх та нижніх дихальних шляхів, отит, туберкульоз, шлунково-кишкові розлади, а також шкірні інфекції. Більшість бактерій, однак, не є небезпечними для людини. Більше того, людина та тисячі видів бактерій у процесі еволюції розвивалися так, щоб бути корисними одна одній. Те, що симбіотичні бактерії виконують в організмі людини низку дуже важливих функцій, відомо давно. Без них неможливе травлення, вони роблять важливий внесок у формування імунної системи. Однак нові дослідження вказують на те, що роль бактерій явно недооцінюється і вони, схоже, значною мірою причетні і до регуляції діяльності головного мозку, а тим самим, можливо, і нашої поведінки.
Група дослідників Каролінського інституту в Стокгольмі змогла експериментально показати, що нормальний розвиток мозку можливий лише у присутності бактерій. Щоправда, досліди проводилися не так на людях, але в мишах, але результати порівняння поведінки двох груп дорослих мишей, вирощених різних умовах - стерильних й у контакті з бактеріями, переконливо вказували те що, що з повноцінного розвитку організму контакт із мікробами має ключове значення, а стерильність перешкоджає нормальному розвитку мозку. У цьому винятково важливим є те, що спадковий матеріал симбіотичних бактерій налічує загалом у 150 разів більше генів, ніж міститься в хромосомах клітин людини, при цьому близько 37% генів людини гомологічні з бактеріальними. Багато з цих генів здатні обмінюватися інформацією один з одним, так що не дивно, що бактерії активно впливають на своє місце існування, тобто на розвиток і життєдіяльність людського організму.
Цей вплив може бути опосередкованим. Протягом століть люди виявили численні способи застосування бактерій. Бактерії, що викликають бродіння, вже давно використовуються для виробництва сиру, йогурту, оцту, пива, вина, хліба та інших продуктів. Однак харчова промисловість - далеко не єдина область, у якій бактерії відіграють важливу роль.
У фармацевтичній промисловості бактерії використовуються для виробництва антибіотиків, амінокислот, вітамінів, ферментів та вакцин. Бактеріальні продукти використовуються у виробництві вакцин та біопрепаратів для профілактики інфекційних захворювань. Вакцини проти дифтерії, кашлюку, правця, черевного тифу та холери виготовляються із компонентів бактерій, які викликають ці захворювання.
Відповідно до прийнятої класифікації біотехнологічних напрямів більше половини світового виробництва відноситься до продукції "червоної" біотехнології (біофармацевтичні препарати та біомедицина), 12% - до "зеленої" (агрохарчова продукція), решта - біоматеріали промислового призначення ("біла" біотехнологія).
За останні роки бурхливий технологічний прогрес у світовій науці увінчався безліччю сенсаційних проривів у сфері використання різних бактерій у повсякденному житті.
Вчені з ТУЛЕЙНСЬКОГО УНІВЕРСИТЕТУ ЛУІЗІАНИ (США) виявили
штам бактерій, здатний виробляти бутанол, переробляючи папір. Штам потенційно може стати джерелом палива для автомобілів та одночасно способом утилізації целюлози. Оскільки бутанол як біопаливо має безліч переваг у порівнянні з поширеним зараз етанолом, відкриття може не тільки знизити вартість виробництва біопалива, а й позитивно позначитися на його ефективності, а також знизити обсяг сміття за рахунок утилізації целюлози. Щоб уявити потенційну вигоду, варто врахувати, що тільки в США щорічно викидається 323 млн. т матеріалів, з яких бактерії могли б зробити бутанол.
Відмінним джерелом водню, який можна використовувати для екологічно чистих та потужних двигунів, виявилася морська бактерія, знайдена на узбережжі Тихого океану. Вчені з Вашингтонського університету штату Міссурі виявили, що ця бактерія живе подвійним життям - у світлу пору доби вона поглинає CO2 з навколишнього повітря, виробляючи кисень за допомогою реакції фотосинтезу, яка характерна для наземних рослин, водоростей та деяких одноклітинних організмів. Коли настає ніч, метаболізм переключається на реакції іншого типу - за допомогою ферменту нітрогенази мікроб захоплює з повітря азот і переробляє його у необхідний для своєї життєдіяльності аміак. При цьому як побічний продукт виділяється атомарний водень.
Вчені з університету Ньюкаслу (Великобританія) за допомогою генної інженерії на основі бактерій виду Bacillus subtilis розробили новий вид бактерій, щоб заповнювати та "клеїти" тріщини в бетоні або асфальті. Бактерії починають рости і розмножуватися тільки якщо потрапляють у середу, рівень pH якої повністю відповідає рівню pH бетону. Вони проникають у найдрібніші і найглибші тріщини і розмножуються там, поки не заповнять весь обсяг. І кожна бактерія виділяє у навколишнє середовище невелику кількість певного ферменту. Коли концентрація цього ферменту у навколишньому середовищі перевищує запрограмоване значення, це є свого роду сигналом спрацьовування біологічного вимикача. Бактерії починають інтенсивно виробляти карбонат кальцію всередині оболонок, що, з одного боку, призводить до їхньої подальшої загибелі, а з іншого – створює клейкий склад, який, висихаючи, намертво скріплює стіни тріщин.
Досліди показали, що матеріал на основі карбонату кальцію, який скріплює тріщини, є набагато міцнішим, ніж сам бетон. Самовідновлюваний бетон не тільки здатний збільшити термін служби бетонних конструкцій, але і дозволить вдвічі знизити витрати на ремонт і обслуговування, оскільки крім того, що бактерії "загоюють" тріщини в бетоні, в процесі вироблення вапняку вони використовують кисень, який інакше може стати причиною корозійних змін у металі.
Існує технологія виробництва будівельних матеріалів із піску без випалу та викидів вуглекислого газу. Професор Джинжер Досір з Американського університету в Шаржі в Об'єднаних Арабських Еміратах розробила недорогу технологію, яка дозволяє будувати шляхом поєднання піску, хлориду кальцію, сечовини та бактерій блоки цегли, що склеюють усі компоненти. Інноваційна технологія має величезний потенціал використання у будівельній галузі, якщо врахувати, що щорічно у світі виробляється 1,23 трильйона цегли в процесах, які є дуже енергоємними та генерують велику кількість СО2, що забруднює повітря.
Одяг із, здавалося б, абсолютно непридатного для цього матеріалу розробили британські дизайнери. Основою для тканини послужили бактерії, що використовуються при приготуванні напоїв із вмістом кофеїну. Швидко розмножуючись у присутності дріжджів та солодкого зеленого чаю, вони перетворюються на тонкі нитки та утворюють "мікробну целюлозу", придатну для виготовлення біоодягу. Дизайнерка Сюзанна Лі впевнена, що рано чи пізно людство зможе вирощувати біоодяг.
З БАКТЕРІЙ МОЖНА ВИРОСТИТИ ТАКОЖ СТІЙКУ УПАКОВКУ для транспортування товарів. Для цього використовують бактерії Acetobacter xylinum. Вони буквально формують папероподібну захисну оболонку, якщо покрити ними предмет та забезпечити їх живильним середовищем. Звісно, ще чимало зусиль треба докласти для того, щоб технологія запрацювала та знайшла місце на ринку, але сама ідея чудова.
Незабаром не можна буде обійтися без бактерій і при видобуванні золота. Мікробіологи виявили бактерію, що мешкає в середовищах з підвищеною концентрацією іонів золота, що виділяє у зовнішнє середовище спеціальний білок, який осаджує частинки благородного металу. Тому довкола її колоній виникають темні кільця, які з мікроскопічних золотих самородків. Можливо, у майбутньому ці мікроорганізми будуть використані як індикатори присутності золота при пошуку золотоносних жил.
Загальновідомо, що в багатьох країнах світу досі через вибухи старих боєприпасів гинуть і зазнають травм десятки тисяч людей і тварин. Шотландські вчені розробили простий та дешевий спосіб виявлення мін. За допомогою генної інженерії їм вдалося вивести бактерію, яка поглинає тринітротолуол і світиться через імплантований гена медузи. За даними фахівців, технологія полягає у розпорошенні з повітря на мінні поля рідини, що містить бактерії. Бактерії накопичуються навколо мін, з яких йде незначна, але все ж витік тринітротолуолу. Під час харчування бактерії як би ""загоряються" під впливом імплантованих ним генів медуз, що світяться.
Всі ці факти, які становлять лише незначну частину випадків конкретного застосування бактерій для вирішення нагальних завдань повсякденного життя, свідчать про те, що вони здатні здійснювати різні хімічні реакції і це дозволяє використовувати їх практично у всіх сферах людської діяльності. Поки вченим вдалося поставити на службу людині лише деякі бактерії. Але, можливо, вже зараз ми стоїмо на порозі нової технологічної ери, коли бактерії здійснять переворот в енергетиці та промисловості, суттєво полегшать життя людства.
Технологічне застосування біологічних агентів, а саме використання бактерій з метою отримання конкретних продуктів або проведення контрольованих спрямованих змін є основою біотехнології.
Тисячі років тому людина, нічого не знаючи про біотехнології, використовувала їх у своєму господарстві – він варив пиво, займався виноробством, пек хліб та робив молочнокислі продукти та сири.
У сучасному світі практичне значення методів біотехнології з використанням бактерій важко переоцінити – вони застосовуються у харчовій промисловості та сільському господарстві, у медицині та фармакології, при видобутку корисних копалин та їх переробці, у процесі очищення води у природі та у септиках, у багатьох сферах життя людини .
Харчова промисловість
Найбільшого поширення у харчовій промисловості набули молочнокислі бактерії та дріжджі.
Механізм впливу бактерій і дріжджів полягає у переробці молочного цукру на молочну кислоту, внаслідок чого нейтральний продукт перетворюється на молочнокислий.
Молочнокислі бактерії та дріжджі використовують при сквашуванні молочних продуктів та овочів, переробці какао-бобів, виготовленні дріжджового тіста. Здатність прокаріотів впливати на продукти визначається їх високою ферментативною активністю і визначається ферментами, що виділяються.
Однією з найдавніших біотехнологій, використовуваних людиною, – виробництво сирів. Використання пропіоновокислих бактерій при виготовленні твердих сичужних сирів дозволяє отримати продукт високої якості із заданими властивостями.
Використання в технологічній схемі пропіоновокислих бактерій надає готовим сирам типовий їм колір, смак і аромат, збагачуючи продукт біологічно активними речовинами.
Бактерії здатні у процесі свого життя вибірково витягувати речовини із складних сполук, розчиняючи їх у воді. Цей процес носить назву бактеріального вилуговування і має велике практичне значення:
1. дозволяє видобувати корисні хімічні речовини з руд, виробничих відходів;
2. видаляти непотрібні домішки – миш'як із руд кольорових і чорних металів.
У промисловості велике практичне значення має бактеріальне вилуговування корисних копалин (уран, мідь) безпосередньо на родовищах.
Сучасна медицина успішно використовує препарати, для виробництва яких застосовуються бактерії:
1. інсулін та інтерферон отримують з використанням генно-інженерних технологій на основі кишкової палички;
2. ферменти сінної палички руйнують продукти гнильного розкладання.
Застосування людиною методів біотехнології у сільському господарстві успішно вирішує низку питань:
1. створення хворобостійких та високоврожайних сортів рослин;
2. виробництво добрив з урахуванням бактерій (нітрагін, агрофіл, азотобактерин та інших.), зокрема компости і зброжені (метанове бродіння) відходи тваринництва;
3. розробка безвідходних технологій сільського господарства.
Рослинам у природі необхідний азот, але засвоювати азот з повітря вони не здатні, а ось деякі бактерії, бульбочкові та ціанобактерії, у природі виробляють близько 90% від загальної кількості зв'язаного азоту, збагачуючи їм ґрунт.
У сільському господарстві використовують рослини, що містять на своєму корінні бульбочкові бактерії: люцерна, люпин, горох, бобові культури.
Ці культури використовують у сівозміні для збагачення ґрунту азотом.
У сільському господарстві силосування є одним з основних методів консервації рослинної маси та здійснюється шляхом регульованого зброджування під впливом молочнокислих, коккоподібних та паличкоподібних форм бактерій.
Бактерії розкладають гній тварин, в результаті отримуючи метан - вуглеводневу сполуку, яка використовується в органічному синтезі.
Сучасна біотехнологія спирається на багато наук: генетику, мікробіологію, біохімію, природознавство. Основним об'єктом їх вивчення є бактерії та мікроорганізми. Багато проблем у біотехнологіях вирішує саме застосування бактерій. Сьогодні область їх використання в житті людини настільки широка і різноманітна, що робить неоціненний внесок у розвиток таких галузей, як:
- медицина та охорона здоров'я;
- тваринництво;
- рослинництво;
- рибна галузь;
- харчова промисловість;
- видобуток корисних копалин та енергетика;
- важка та легка промисловості;
- септик;
- екологія.
Область застосування бактерій у фармакології та медицині настільки широка і значуща, що їхня роль у лікуванні у людини багатьох захворювань просто неоціненна. У нашому житті вони необхідні при створенні кровозамінників, антибіотиків, амінокислот, ферментів, противірусних та протиракових препаратів, проби ДНК для діагностики, гормональних препаратів.
Неоціненний внесок у медицину зробили вчені, виявивши ген, який відповідає за гормон інсуліну. Вжививши його в бактерію коли, отримали вироблення інсуліну, рятуючи життя багатьом хворим. Японські вчені виявили бактерії, що виділяють речовину, що знищує зубний наліт, тим самим запобігаючи появі карієсу у людини.
З бактерій-термофілів виводять ген, що кодує ферменти, що мають цінність у наукових дослідженнях, оскільки вони нечутливі до високих температур. При виробництві вітамінів у медицині використовують мікроорганізм Clostridium, отримуючи при цьому рибофлавін, що виконує важливу роль у здоров'ї людини.
Властивість бактерій виробляти антибактеріальні речовини було застосовано під час створення антибіотиків, вирішивши проблему лікування багатьох інфекційних захворювань, цим врятувало життя одному людині.
У фармакології створення лікарських препаратів та синтетичних вакцин, куди входять імунорегулятори, алкалоїди, нуклеотиди та ферменти, також неможливе без мікроорганізмів.
Тваринництво
Для зростання приросту ваги і збільшення швидкості росту молодих особин застосовують білково-вітамінні добавки, ферменти, їх продуцентами є фотосинтезуючі бактерії. Знижуючи таким способом витрати кормів і підвищуючи продуктивність. При виробництві силосу застосовують E.coli commune, Lactis aerogenes, які є молочнокислими мікроорганізмами. Незамінну амінокислоту лізин, що використовується як харчова добавка в тваринництві, продукують з таких бактерій, як Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium sp і Escherichia coli.
Застосування бактерій поширене при створенні високопродуктивних порід, гормонів росту та пересадці заплідненої клітини. Препарати, створені з урахуванням Bac. subtilis та Bac. Licheniformis, використовуються у ветеринарії при лікуванні багатьох захворювань.
Сільськогосподарська галузь
Використання пестицидів та добрив у сільськогосподарській галузі призводить до негативного впливу на мікрофлору ґрунту. Для руйнування шкідливих речовин застосовують аеробні та анаеробні бактерії.
Використання бактеріальних добрив сприяє підвищенню врожайності. З клітин Klebsiella та Chromatium одержують бакпрепарати, що утримують азот. Це дає можливість рослинам засвоювати азот, що міститься у повітрі. З Bacillus megathrtium отримують фосфобактерин, що підвищує вміст фосфору в ґрунті та азоту у зеленій масі. Як біозахист рослин від всіляких шкідників розроблено мікробіологічні препарати на основі бактерій, які не завдають шкоди людині.
Рибна галузь
Біотехнології, що застосовуються в рибних господарствах, дозволяють створювати породи риб, стійкі до багатьох захворювань, та породи з високими темпами приросту.
Також із продукуваних бактерій у рибній промисловості виготовляють кормові добавки, ферменти та лікарські препарати.
Харчова промисловість 
Широко застосування біотехнологій у бродильній та харчовій промисловостях. Застосування молочнокислих бактерій при виготовленні кефіру, кумису та кисломолочних продуктів сприяє покращенню їх смаку та перетравлюваності. Це досягається тим, що ферменти, що виділяються, розкладають молочний цукор на спирт і вуглекислоту. Для покращення якості кондитерських виробів та збереження свіжості хлібобулочних у харчовій промисловості застосовують ферменти, що продукуються з Bac.subtilis.
Видобуток та переробка корисних копалин
Застосування біотехнологій у добувній промисловості дозволяє суттєво скоротити витрати та енергетичні витрати. Так, застосування літотрофних бактерій (Thiobacillus ferrooxidous), з їхньою здатністю окислювати залізо, використовується в гідрометалургії. За рахунок бактеріального вилуговування з низьковмісних порід видобувають дорогоцінні метали. Для збільшення видобутку нафти застосовують бактерії, що містять метан. При видобутку нафти звичайним способом з надр витягується трохи більше половини природних запасів, і з допомогою мікроорганізмів відбувається ефективніше звільнення запасів.
Мікробіологічне вилуговування використовують у старих шахтах для отримання цинку, нікелю, міді, кобальту. У гірничодобувній промисловості для відновлювальних реакцій у старих шахтах застосовують сульфати бактерій, оскільки залишки сірчаної кислоти несуть руйнівні на опори, матеріали і довкілля. Анаеробні мікроорганізми сприяють ґрунтовному розкладанню органічних речовин. Ця властивість застосовується для очищення води у металургійній промисловості. 
Людина використовує бактерії під час виробництва вовни, штучної шкіри, текстильного сировини, з парфумерно-косметичних цілях.
Очищення стоків та водойм
Бактерії, що беруть участь у розкладанні, застосовують для очищення септиків. Основа цього методу полягає в тому, що живляться мікроорганізми стічними водами. Цим способом забезпечується видалення запаху та знезараження стоків. Мікроорганізми, що застосовуються у септиках, вирощуються у лабораторіях. Результат їхньої дії обумовлюється розпадом органіки на найпростіші речовини, нешкідливі для екології. Залежно від виду септика підбираються анаеробні чи аеробні мікроорганізми. Аеробні мікроорганізми, крім септиків, застосовують у біофільтрах.
Для підтримки якості води у водоймах та стоках, очищення забрудненої поверхні морів та океанів від нафтопродуктів також необхідні мікроорганізми.
З розвитком біотехнологій у нашому житті людство зробило крок уперед практично у всіх галузях своєї діяльності.