36. Понятие о продуцентах и сверхпродуцентах.

В биотехнологии обычно используются чистые культуры микроорганизмов-продуцентов, так как это позволяет получить продукт с заранее известными свойствами. Применяются штаммы микроорганизмов – микроорганизмы одного вида, выращенные в определенных условиях, вследствие чего обладающие определенными свойствами, которые отличаются от других чистых культур данного вида.

Не все микроорганизмы могут быть использованы в промышленных условиях, а лишь те микроорганизмы-продуценты, обладающие способностью под воздействием внешних факторов (состава среды, условий культивирования, температуры, рН среды и т.д.) образовывать в больших количествах преимущественно то соединение, которое является главным (целевым) продуктом данного производства.

К микроорганизмам-продуцентам предъявляется ряд обязательных требований. Микроорганизмы должны:

• расти на дешевых и доступных питательных средах;

• максимально усваивать питательные вещества среды;

• обладать высокой скоростью роста биомассы и давать высокий выход целевого продукта;

• проявлять синтетическую активность, направленную в сторону получения желаемого продукта; образование побочных продуктов должно быть незначительным;

• быть генетически однородными, стабильными в отношении продуктивности, требований к питательному субстрату и условиям культивирования;

• быть устойчивыми к фагам и другой посторонней микрофлоре;

• быть безвредными для людей (не обладать патогенными свойствами) и для окружающей среды;

• обладать хорошей способностью выделения.

Сверхсинтез, то есть способность микроорганизма синтезировать определенный продукт в количествах, превосходящих физиологические потребности, часто встречается в природе. Микроорганизмы с такими свойствами первыми были использованы в хозяйственной деятельности человека, и таким образом был проведен стихийный отбор наиболее продуктивных форм.

В промышленности применяют три вида штаммов: природные штаммы, нередко улучшенные естественным или искусственным отбором; штаммы, измененные в результате индуцированных мутаций; штаммы культуры, полученные методами генной или клеточной инженерии.

Часто путем отбора не удается получить высокоактивные продуценты, поэтому возникает задача изменения природы организма в нужном направлении. Для этого используют методы селекции.

37. Использование генетических методов в биотехнологии.

Неотъемлемым компонентом в п-се создания наиболее ценных и активных продуцентов является их селекция. А генеральным путем селекции является сознательное конструирование генома на каждом этапе отбора нужного продуцента. В развитии микробных технологий важную роль играют методы, базирующиеся на селекции спонтанно возникающих измененных вариантов, у которых присутствуют нужные признаки. Используется ступенчатая селекция: на каждом этапе из популяции отбираются наиболее активные варианты (спонтанные мутанты), из которых на следующем этапе еще более эффективные штаммы.

П-с селекции наиболее эфф. Продуцентов знатчительно ускоряется при использовании метода индуцированного мутагенеза.

В качестве мутагенных воздействий применяются УФ, рентгеновское и гамма-излучения, хим. в-ва и др. Недостаток: трудоемкость и недостаток сведений о характере изменений.

Таким образом, тенденцией сегодняшнего дня является сознательное конструирование штаммов микроорганизмов с заданными свойствами на основе фундаментальных знаний о генетической организации и молекулярно-биологических механизмах осуществления основных функций организма.

Однако мутации образуются случайным образом, поэтому более широко используется генная или генетическая инженерия – генетическая рекомбинация in vitro (в пробирке). Рекомбинация - это обмен генами между двумя хромосомами. Рекомбинантными ДНК называют молекулы ДНК, полученные вне живой клетки, в пробирке, путем соединения природных или синтетических фрагментов ДНК с молекулами, способными реплицироваться (удваиваться) в клетке. Этот подход был разработан на бактериях, в частности на кишечной палочке, в клетки которой вводили гены животных и человека и добивались их репликации. Метод рекомбинации in vitro заключается в выделении ДНК из разных видов, получении гибридных молекул ДНК и введении рекомбинантных молекул в живые клетки с целью проявления нового признака, например, синтеза специфического белка.