9. Принципиальные подходы к улучшению штаммов промышленных микроорганизмов.

Ответ. Селекция продуцентов (сознательное конструирование геномов на каждом этапе отбора нужного продуцента). Селекция спонтанно возникающих измененных вариантов, характеризующихся нужными полезными признаками. При таких методах обычно используется ступенчатая селекция: на каждом этапе отбора из популяции микроорганизмов отбираются наиболее активные варианты (спонтанные мутанты), из которых на следующем этапе отбирают новые, более эффективные штаммы и т. д. Недостатки: низкая частота возникновения мутантов (т.е. ограниченность данного метода). Селекция наиболее эффективных продуцентов при индуцированном мутагенезе. В качестве мутагенных воздействий применяются УФ, рентгеновское и гамма-излучения, определенные химические вещества и др. Недостатки: трудоемкость и отсутствие сведений о характере изменений, поскольку экспериментатор ведет отбор по конечному результату. Например, устойчивость организма к ионам тяжелых металлов может быть связана с подавлением системы поглощения данных катионов бактериальной клеткой, активацией процесса удаления катионов из клетки или перестройкой системы (систем), которая подвергается ингибирующему действию катиона в клетке. Естественно, знание механизмов повышения устойчивости позволит вести направленное воздействие с целью получения конечного результата за более короткое время, а также селектировать варианты, лучше подходящие к конкретным условиям производства. Используют так же генетические методы и методы молекулярной биологии. 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.

10.Промышленные энзимы, продуцируемые микроорганизмами.

Ответ. Ферменты - это биокатализаторы, которые вырабатываются живыми клетками и вызывают специфические биохимические реакции, обычно образующие части метаболических процессов в клетках. Ферменты очень специфичны по своему действию на субстраты, и часто требуется много разных ферментов, чтобы посредством согласованного действия вызывать последовательность метаболических реакций, выполняемых живой клеткой. Все ферменты, которые были очищены, являются белковыми по природе. Практическое применение и промышленное использование энзимов для осуществления определенных реакций, кроме клеточных, датируется многими столетиями и практиковалось задолго до того, как была понята природа или функция энзимов. Технологический прогресс в этой области в течение последних десятилетий был настолько велик, что для многих применений микро-культивируемые ферменты заменили ферменты животных или растений. Как только были достигнуты благоприятные результаты применения таких ферментных препаратов, начался поиск лучших, менее дорогих и более доступных источников таких ферментов. Было обнаружено, что некоторые микроорганизмы продуцируют ферменты, сходные по действию с амилазами солода и поджелудочной железы, или напротеазы поджелудочной железы и папайи. Это привело к разработке способов получения таких микробных ферментов в промышленном масштабе. Например, при измельчении текстиля бактериальная амилаза в значительной степени заменила солод или панкреатин. В настоящее время только относительно небольшое количество микробных ферментов нашли коммерческое применение, но их число увеличивается. В настоящее время выделено и классифицировано более 3000 различных ферментов. Ферменты подразделяются в зависимости от характера химической реакции, которую они катализируют. Оксидоредуктазы - катализируют окисление или восстановление их субстратов. Гидролазы - катализируют разрыв связи с добавлением воды. Изомеразы - катализируют внутримолекулярные перегруппировки. Лигазы - катализируют соединение двух молекул за счет химической энергии. Только ограниченное количество всех известных ферментов являются коммерчески доступными. Более 75% промышленных ферментов составляют гидролазы. Белковые расщепляющие ферменты составляют около 40% всех продаж ферментов. Доступно более пятидесяти промышленных промышленных ферментов, и их количество неуклонно растет. Промышленным способом производят такие ферменты как амилаза, глюкоамилаза, протеаза, инвертаза, пектиназа, каталаза, стрептокиназа, целлюлаза и др. Амилазы и протеазы используют в текстильной, хлебопекарной и кожевенной промышленности. Пектолитические ферменты могут быть использованы для мацерации тканей при переработке растительного сырья, например при получении льноволокна. Щелочные протеазы, особенно иммобилизованные, очень эффективно используются в составе моющих средств. Кроме протеолитических ферментов в состав моющих средств вводят липазу, целлюлазу, оксидазу и амилазу для удаления загрязнений крахмального происхождения. Использование иммобилизованной глюкозоизомеразы для непрерывного получения глюкозы является наиболее крупным процессом такого рода в мире. Микробные ферменты активно используют в клинической диагностике при определении уровня холестерина в крови и мочевой кислоты. Ферменты предлагают использовать для очистки канализационных и водопроводных труб и т.д. и т.п. Ферменты для медицинских или аналитических целей должны быть высокоочищенными.