ПРОДУЦЕНТЫ И ИХ СЕЛЕКЦИЯ

Главным объектом биотехнологического процесса является клетка. В этой теме рассматриваются требования, предъявляемые к промышленным штаммам, методы создания организмов с нужными (целевыми) свойствами, а также способы консервации полученных продуцентов.

Глоссарий

Штамм - микроорганизмы одного вида, выращенные в определенных условиях, вследствие чего обладающие определенными свойствами, которые отличаются от других чистых культур данного вида.

Микроорганизмы-продуценты - микроорганизмы, обладающие способностью под воздействием внешних факторов (состава среды, условий культивирования, температуры, pH среды и т.д.) образовывать в больших количествах преимущественно то соединение, которое является главным (целевым) продуктом данного производства.

Селекция - это направленный отбор мутантов, то есть микроорганизмов, наследственные признаки которых претерпели изменения в нужном для человека направлении.

Сверхсинтез - способность микроорганизмов синтезировать определенный продукт в количествах, превосходящих физиологические потребности.

Мутагенез - естественный или искусственный (индуцированный) - процесс, приводящий к возникновению мутаций в организме. Использунется для создания мутантных организмов для нужд биотехнологии.

Генная (генетическая) инженерия - совокупность методов и технологий, в том числе технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, по выделению генов из опганизма, осуществлению манипуляций с генами и введению их в другие организмы.

Понятие о микроорганизмах-продуцентах. Требования, предъявляемые к промышленным штаммам. Выбор исходного штамма

В биотехнологии обычно используются чистые культуры микроорганизмов-продуцентов, так как это позволяет получить продукт с заранее известными свойствами.

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;
• - образуемый продукт должен иметь экономическую ценность и легко выделяться.

Выгодным объектом для биотехнологии являются термофильные, ацидофильные (или алкалофильные) штаммы, поскольку с ними легче поддерживать стерильность в производстве. Интерес представляют анаэробные микроорганизмы, так как для культивирования аэробов требуется аэрирование.

Подбор продуцентов можно осуществить:

• • путем изолирования микробов из природных источников, для этого отбираются пробы из мест, где обитание того или иного продуцента наиболее вероятно. Например, углеводородокисляющие микроорганизмы из почвы возле бензоколонок, винные дрожжи из винограда, анаэробные целлюлозоразлагающие и метанобразующие микроорганизмы из рубца жвачных животных. Образцы проб вносят в жидкие питательные среды специального состава, получая накопительные культуры микроорганизмов. Затем выделяют чистые культуры, используя плотные питательные среды, на которые засевают образцы проб из накопительных культур;
• • из имеющихся коллекций микроорганизмов, при этом руководствуются физиологическими и биохимическими свойствами различных групп микроорганизмов. Например, продуцентов антибиотиков находят среди актиномицетов, внеклеточное выделение гидролитических ферментов характерно для грамположительных бактерий, основные продуценты этанола -дрожжи и т. д.

Выделение и подбор объекта - важный этап биотехноло-гичекого процесса. Однако путем простого подбора не удается получить высокоактивных продуцентов, поэтому возникает задача изменения природы организма в нужном направлении. Для этого используют методы селекции. С их помощью получены промышленные штаммы микроорганизмов, синтетическая активность которых превышает активность исходных штаммов в десятки и сотни раз.