Селекція мікроорганізмів і біотехнологія

Селекція мікроорганізмів. Мікроорганізми були відкриті в XVII ст. голландським натуралістом Антоні ван Левенгуком (1632 – 1 723). До мікроорганізмів відносяться прокаріоти (бактерії) і еукаріоти (мікроскопічні гриби і водорості, найпростіші). Іноді до мікроорганізмів відносять віруси. Мікроорганізми поширені повсюдно (у повітрі, воді, грунті) і відіграють виняткову роль у кругообігу речовин у біосфері. Велике значення мікроорганізмів для людини. Вони використовуються в різних галузях промисловості, медицини та сільського господарства, в хлібопеченні, отриманні кормового білка, виноробстві, виробництві молочнокислих продуктів, амінокислот, вітамінів, деяких ферментів, виробництві силосу, для біологічного захисту рослин, очищення стічних вод та ін.

Важко переоцінити значення антибіотиків для людини. Антибіотики – це особливі хімічні речовини, що утворюються в результаті життєдіяльності мікроорганізмів і здатні в малих дозах надавати виборче токсичну дію на інші мікроорганізми і клітини злоякісних пухлин. Вітаміни, необхідні для людини, також виробляються деякими мікроорганізмами.

Методами сучасної селекції виводять найбільш продуктивні форми корисних мікроорганізмів. Наприклад, для виробництва необхідних антибіотиків і вітамінів відбирають мікроорганізми, які найбільш активно синтезують відповідні з’єднання. В даний час в селекції мікроорганізмів широко застосовується метод експериментального отримання мутацій – штучний мутагенез. В якості мутагенів (ініціаторів мутацій) виступають рентгенівські або ультрафіолетові промені, іноді використовують деякі хімічні сполуки. Так, за допомогою штучного мутагенезу вдається значно розширити діапазон спадкової мінливості мікроорганізмів. У результаті робіт вітчизняного мікробіолога С. І. Аліханяна, пов’язаних з використанням штучного мутагенезу, у промисловості антибіотиків вдалося отримати мутовані форми, продуктивність яких у десятки разів вище, ніж у вихідних мікроорганізмів.

Шляхом мутагенезу вдалося вивести штами бактерій і грибів, найбільш продуктивних у синтезі необхідних людині антибіотиків і вітамінів. Наприклад, мікроорганізми отримують для виробництва вітамінів В2 і В12.

Біотехнологія. Термін “біотехнологія” набув широкого поширення починаючи з середини 1970-х рр., Хоча хлібопечення, пивоваріння, сироваріння, засновані на застосуванні мікроорганізмів, відомі з незапам’ятних часів. Біотехнологія – це використання живих організмів (особливо мікроорганізмів) і біологічних процесів у виробництві. У біотехнології використовуються успіхи біохімії, мікробіології, інженерних наук.

За допомогою сучасної біотехнології розроблені методи біологічного очищення стічних вод, захисту рослин від шкідників і хвороб, виробництва антибіотиків, ферментів, гормонів та інших біологічно активних речовин. Розроблено промислові методи отримання білків, амінокислот. Відходи нафтової промисловості створюють сприятливе середовище для деяких бактерій і дріжджів. Створений ними білок використовується як повноцінна кормова добавка: він багатий цінної незамінною амінокислотою лізином. Брак лізину в рослинній їжі веде до затримки росту сільськогосподарських тварин.

Розвиток клітинної та генної (генетичної) інженерії дозволяє отримувати найцінніші препарати: інсулін, інтерферон, гормон росту людини і т. д. Методами клітинної інженерії отримують культури клітин або тканин, які в подальшому можуть використовуватися для продукції цінних речовин, які зазвичай синтезує цілу організм. Клітинна інженерія дозволяє також отримувати гібриди на основі з’єднання не статевий, а соматичних клітин. Таким методом були отримані продуктивні соматичні гібриди картоплі, томатів, деяких плодово-ягідних культур. Велике значення для медицини, зокрема, для промислового виробництва цінних лікарських препаратів, має метод гібридизації тварин клітин. Наприклад, гібриди ракових клітин і клітин крові у великих кількостях виробляють з’єднання, що підвищують імунітет організму.

На основі генної інженерії виникла нова галузь фармацевтичної промисловості – “індустрія ДНК”. Так, за допомогою рекомбінантних ДНК був отриманий інсулін людини (ху-Муліно). За допомогою генної інженерії були розроблені методи перебудови генотипу деяких прокаріотів, що дозволяє управляти основними життєвими процесами організму. Методи перебудови генотипу (вбудовування в нього окремих генів або, навпаки, їх вичленення) реальні до застосування і на одноклітинних еукаріотах.

Методами генної інженерії вдалося вбудувати ген людини, відповідальний за синтез певного білка в генотип бактерії кишкової палички. У генної інженерії найбільш часто як клітини-господаря використовують кишкову паличку. Бактерії кишкової палички з вбудованим геном інсуліну – основа промислового виробництва цього найціннішого гормонального препарату, що використовується для лікування діабету.

За допомогою кишкової палички також синтезують інтерферо-ни – білки, що пригнічують (інгібуючі) розмноження вірусів. На базі біотехнології народилася і інтенсивно розвивається мікробіологічна промисловість. Сучасна мікробіологічна промисловість випускає високоефективні кормові добавки, препарати для захисту рослин від шкідників і хвороб, бактеріальні добрива, препарати, що використовуються в харчовій, хімічній промисловості та інших галузях народного господарства.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 4.00 out of 5)

Селекція мікроорганізмів і біотехнологія