5. Биотехнологии. Методы, цели и задачи

Биотехнология – это целенаправленное получение ценных для народного хозяйства и различных областей человеческой деятельности продуктов, в процессе которого используется биохимическая деятельность микроорганизмов, изолированных клеток или их компонентов.

Цель: планомерное использование живых организмов и биологических процессов для нужд человека, в т.ч. и в производстве.

Задачи:

1. Получить специфические и уникальные природные соединения, часть из которых еще не удается получить химическим путем. (человеческие белки, ДНК, вторичные метаболиты растений)

2. Проведение биотехнологический процессов в мягких условиях (инженерная энзимология)

3. Получить прибыль от внедрения биотехнологических процессов в производство, т.к. они эффективнее и экономичнее (кормовой белок)

4. Использовать в качестве сырья дешевые отходы как сельского хозяйства, так и промышленности (силос, биогаз)

5. Сделать технологии более экологичными

6. Использовать более простую и дешевую аппаратуру (например, глюкозо-фруктозные сиропы обходятся в 1.5 раза дешевле, чем производство сахара из сахарного тростника)

Генная и клеточная инженерия являются главными современными методами биотехнологии. В основе клеточной инженерии – создание и модификация клеток. Ученые постоянно занимаются исследованиями, чтобы в результате получать новые клетки из уже существующих. Для этого в лабораториях проводятся многочисленные опыты. Чаще всего в ходе экспериментов соединяются свойства разных клеток для получения новой.

Генная инженерия действует на генетическом уровне. Генные инженеры стараются найти новые комбинации генов, которых нет в природе.

В целом процесс можно описать следующим образом:

* из определенных клеток собирают гены для считывания некоего вещества;

* далее, проводится процесс адаптации для более плавного и гармоничного внедрения гена в чужеродную клетку;

* в итоге получается измененная генетически ДНК, которая запрограммирована на выработку исходных веществ.

6. Систематика и номенклатура микроорганизмов. Принципы классификации бактерий. Основные формы бактерий. Размеры

Все микроорганизмы делятся на

1) Клеточные

- прокариот

-эукариот (грибы, простейшие)

2) Неклеточные

- вирусы

- вироиды (голая НК без оболочек)

- бактериофаги

- прионы (чистый белок без НК, обладающий инфекционностью. Термостойкий)

Различают 3 доме на (или «империи»): «Bacteria», «Archaea» и «Eukarya»:

□ домен «Bacteria» — прокариоты, пред ставленные настоящими бактериями (эубактериями);

□ домен «Archaea» — прокариоты, пред ставленные архебактериями;

□ домен «Eukarya» — эукариоты, клетки которых имеют ядро с ядерной оболочкой и ядрышком, а цитоплазма состоит из высоко организованных органелл — митохондрий, аппарата Гольджи и др. Домен «Eukarya» вклю чает: царство Fungi (грибы); царство животных Animalia (включает прстейшие – подцарство Protozoa); царство растений Plante. Домены включают царства, типы, классы, порядки, семейства, роды, виды.

Систематика (от греч. systematicos – упорядоченный) – наука, занимающаяся изучением многообразия организмов, выявлением их сходства, различий, группировкой и классификацией.

Классификация (от греч. classic – разряд, группа) – это распределение единиц по группам более высокого порядка (служит для упорядочения многообразных микроорганизмов, для определения видов).

Таксономия (греч. taxis – порядок, расположение, nomos – закон) – это особый раздел систематики, изучающий принципы классификации.

Признаки, используемые для таксономической классификации микроорганизмов:

1) Морфологические – форма, размеры, взаиморасположение, наличие спор, капсулы, жгутиков, особенности ультраструктуры;

2) Тинкториальные – способность окрашиваться; Грам+ Грам -

3) Культуральные – особенности роста на жидких и плотных питательных средах:

скорость, характер роста, условия культивирования;

4) Особенности питания;

5) Тип дыхания – аэробы, анаэробы, факультативные анаэробы, микроаэрофилы;

6) Биохимические свойства – способность ферментировать углеводы, белки, жиры;

7) Антигенные свойства – родо-, видо-, вариантоспецифичность;

8) Чувствительность к бактериофагам;

9) Химический состав – содержание основных сахаров, аминокислот, белков, жиров,

микроэлементов;

10) Свойства генома – величина, молекулярная масса генома, наличие внехромосомных

факторов наследственности и т.д.

Таксон – любая таксономическая группа, имеющая научное название.

Бинарная номенклатура-род +вид. Candida albicanis.

Морфология бактерий – это раздел микробиологии, изучающий форму, размеры, строение бактерий и их взаимное расположение относительно друг друга.

Размеры бактерий измеряются в мкм и колеблются от 0,1 до 10 мкм; размеры отдельных клеточных структур – в нм.

Существуют 4 основные формы бактерий – шаровидные, палочковидные, извитые, ветвящиеся.

Шаровидные бактерии – кокки (coccus – зерно) имеют правильно сферическую или эллипсовидную форму, по расположению в мазке различают:

 микрококки (от греч. micros – малый) распределяются в мазке беспорядочно, по одному;

 диплококки (от греч. diplos – двойной) – попарно;

 тетракокки – по 4;

 сарцины (от греч. sarcina – связка, тюк) – «пакетами» по 8, 16, 32 и более;

 стафилококки (от греч. staphyle – гроздь винограда) – в виде гроздьев винограда;

 стрептококки (от греч. streptos – цепочка) – в виде цепочки кокков.

Характер расположения в мазках зависит от особенностей деления бактериальных клеток в процессе размножения и наличием капсулы. Палочковидные формы подразделяются на:

 бактерии (не образуют спор);

 бациллы (аэробные спорообразующие микроорганизмы);

 клостридии (спорообразующие анаэробы).

Палочки бывают короткими, длинными с закругленными и заостренными концами. По расположению в мазках выделяют:

 диплобактерии;

 стрептобактерии;

 располагающиеся беспорядочно.

Извитые бактерии делятся на:

 вибрионы – изогнутость тела не превышает четверти оборота спирали (холерный вибрион);

 спириллы и спирохеты – имеют по одному или несколько оборотов (например, возбудитель сифилиса), спирохеты отличаются от спирилл подвижностью.

Нитевидные формы (ветвящиеся) – это палочки с разветвлениями на одном или обоих концах (например, актиномицета). Но размеры и форма бактерий могут изменяться под влиянием окружающей среды (состав питательной среды, ее pH, температура, лекарственные препараты и др.), а также в зависимости от возраста культуры.