Генетические основы совершенствования биообъектов

2.1.Селекция микроорганизмов – продуцентов практически важных веществ.

Любые продукты биосинтеза для того, чтобы стать “объектом" рентабельного промышленного производства, должны выделяться клеткой в питательную среду и накапливаться в среде в количествах, которые оправдывали бы сырьевые и энергетические затраты на культивирование продуцента и выделение продукта в необходимой для дальнейшего исполь­зования форме. В большинстве случаев выбор биотехнологиче­ского способа получения того или иного вещества обусловлен полным отсутствием или весьма ограниченной возможностью по­лучения его другими способами, в первую очередь путем химиче­ского синтеза. Многие антибиотики, ферменты, биологически активные изомеры ряда аминокислот, пуриновые нуклеотиды, токсины, факторы роста растений в настоящее время возможно или по крайней мере гораздо проще получать с помощью микро­организмов или клеточных культур из доступного и дешевого сырья, чем осуществлять сложный, многоэтапный химический синтез, или даже один - два этапа ферментативного синтеза, но на основе сложного и часто малодоступного сырья.

Постоянное повышение уровня продукции того или иного вещества у микроорганизма - это наиболее эффективный способ интенси­фикации биотехнологического производства, не требующий значительных дополнительных капиталовложений в оборудование.

Однако природные штаммы микроорганизмов, как правило, не обладают способностью выделять и накапливать в питатель­ной среде, т. е. продуцировать, такое количество нужного продук­та, которое обеспечило бы достаточно низкую его стоимость и требуемый промышленности или медицине объем производ­ства. Это относится как к вторичным метаболитам, так и к первичным, за исключением некоторых конечных продуктов метаболизма (этанол, молочная кислота). Природные штаммы микроорганизмов (несовершенные грибы, актиномицеты, бациллы) способны выделять в окружающую среду сравнительно небольшие количества антибиотиков, токсинов или гидролитических фермен­тов. Первичные метаболиты, как правило, микроорганизмами в значительном количестве не выделяются (синтезируемое коли­чество этих веществ строго ограничено и рассчитано на потреб­ности самой клетки). Исключение из этого правила - выделение глутаминовой кислоты природными штаммами (так называемой группы глутаматпродуцирующих коринебактерий) не распростра­няется на подавляющее большинство других аминокислот.

На протяжении всей истории человечества, основным путем повышения продуктивности используемых человеком живых организмов, как высших многоклеточных (животные и растения) так и микроорганизмов является селекция, т.е. целенаправленный отбор организмов со скачко­образным изменением полезных свойств. Именно используя методы селекции, человек получил все основные виды домашних животных и растений. В микробиологии классические методы селекции, базирующиеся на отборе спонтанно возникающих измененных вариантов, характеризующихся нужными полезными признаками не потеряли своего значения до сих пор.