Селекция микроорганизмов - ОСНОВЫ СЕЛЕКЦИИ

Микроорганизмы интенсивно используются в самых разнообразных технологических процессах. Продукты жизнедеятельности прокариот и одноклеточных эукариот с каждым годом все более широко применяют в разных отраслях народного хозяйства, где используется ферментативная деятельность этих организмов (в основном грибов и бактерий): в хлебопечении, пивоварении, виноделии, приготовлении многих молочных продуктов. В связи с этим развивается промышленная микробиология и ведется интенсивная селекция новых штаммов микроорганизмов с повышенной продуктивностью веществ, необходимых человеку. Такие штаммы имеют большое значение для производства кормового белка, ферментных и витаминных препаратов, используемых в пищевой промышленности, медицине, животноводстве. Например, микроорганизмы применяют для получения витаминов В2, В12. Дрожжевые грибы, растущие на гидролизатах древесины или за счет потребления парафинов, служат источником кормового белка. В дрожжах содержится до 60% белков. Применение этих высокобелковых концентратов позволяет дополнительно получать до 1 млн т мяса в год. Важное значение в народном хозяйстве имеет производство с помощью микроорганизмов незаменимых аминокислот. Недостаток в пище этих соединений резко тормозит рост. В традиционных, для животных, кормах незаменимых аминокислот мало, и для нормального питания скота приходится увеличивать рационы. Добавление же 1 т полученной путем микробиологического синтеза аминокислоты — лизина — позволяет сэкономить десятки тонн фуража.

Технологию получения необходимых человеку продуктов из живых клеток или с их помощью называют биотехнологией. Биотехнология развивается чрезвычайно быстро. За последние 20 лет возник ряд совершенно новых производств, основанных на использовании различных бактерий и грибов. Кроме уже упомянутых приведем еще два примера, отражающих широкие перспективы биотехнологии в близком будущем.

Первый пример — использование микроорганизмов в металлургии. Обычная технология извлечения металлов из руд не позволяет широко использовать бедные или сложные по составу руды. В результате их переработки образуются огромные скопления отходов, в атмосферу выбрасываются ядовитые газы. Биотехнология металлов основана на способности бактерий окислять минералы и переводить металлы в растворимые соединения. При окислении бактериями сульфидных минералов большинство цветных металлов и редких элементов переходит в раствор. Таким путем во всем мире только медь получают в количестве сотен тысяч тонн в год, причем стоимость ее в 2 — 3 раза ниже, чем стоимость меди, добываемой традиционным путем. С помощью бактерий извлекают из руды уран, золото и серебро, удаляют такую вредную примесь, как мышьяк.

Второй пример — использование способности микроорганизмов непрерывно синтезировать белки при благоприятных условиях. Ученые разработали способы внедрения в бактериальную клетку определенных генов, в том числе генов человека. Такие способы получили название генной инженерии. Бактериальная клетка синтезирует белок, кодируемый чужим для нее геном, в больших количествах. Так, при помощи кишечной палочки получают сейчас интерфероны — белки, подавляющие размножение вирусов, и инсулин, регулирующий уровень глюкозы в крови, гормон роста, а также другие биологически активные вещества и лекарственные препараты.

Перенос генов дает, кроме того, возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные признаки одних организмов другим.

Опорные точки

• Микроорганизмы широко используются в народном хозяйстве.

• Цель генетической инженерии — получение клеток, в первую очередь бактериальных, способных в промышленных масштабах вырабатывать некоторые белки человека для нужд медицинской практики.

Вопросы и задания для повторения

1. Какое значение для народного хозяйства имеет селекция микроорганизмов?

2. Приведите примеры промышленного получения и использования продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.

3. Что такое биотехнология?

4. Что такое генная инженерия?