СП обладают более высокими показателями скорости наработки целевого вещества, либо имеют и другие полезные свойства, которые, в основном, делают производство более прибыльным. Для получения СП используют селекцию и мутагенез, а также генетическую инженерию. При селекции генотип подвергается изменениям косвенно, в рез-те улучшаются их естественные способности синтезировать целевой продукт (аминокислоты, витамины, ферменты и др.). В случае использования методов генной инженерии происходит непосредственное вмешат-во в генетич. аппарат путем рекомбинации хромосом или отдельных генов вне организма в пробирке (in vitro).
Этапы селекции: 1) отбор исходного штамма среди природных микроорг-в;
2) выявление и отбор среди него стабильного продуктивного штамма на основе естественной изменчивости (возникшей в результате спонтанных мутаций, их частота низкая 10-5-10-6);
3) обработка штамма мутагенами. 3.1 физическими: УФ- и радиационное излучение. 3.2. химическими: аналоги оснований, азотистая кислота, нитрозогуанидин, этилметансульфат, акридиновые красители, гидроксиламин и др. 3.3 биологические агенты: транспозоны и гены-мутаторы. Транспозоны способны встраиваться в различные уч-ки хромосомы, а гены мутаторы образуются в рез-те мутаций в генах, ответсвенных за репликацию ДНК либо уч-х в механизмах репарации 4) выявление и отбор перспективных мутантов. Существует два альтернативных пути: 4.1. отбор случайных мутаций после оценки уровня продукции желаемого вещества, 4.2. отбор по данному количеств-му признаку среди мутантов с определенным фенотипом. Используется отбор с помощью индикаторов, селективных сред, а также микроскопия. На селективных средах могут расти только мутанты, а родительские штаммы погибают. При использовании индикаторов пров-ся отбор по окраске и форме колоний, скорости роста. Отбор по мере прод-ции антибиотиков осуществляется по степени антагонизма и угнетения роста чувствительного штамма. Дня этого штамм-продуцент высевается на «газон» чувствительной культуры. По размеру пятна, где отсутств-т рост чувств-го штамма вокруг колонии штамма-продуцента, судят о степени его активности. 5) многократный пересев с контролем на образование требуемого продукта 6) получение продуктивного штамма. 7) передача его в промышленное производство.
В рез-те селекции производ-ть продуцентов удается увеличить в сотни и тысячи раз. Например, путем комбинирования мутагенеза и отбора в работе с грибом Penicillium chrysogenum был увеличен выход АБ пенициллина в 10 тыс. раз по сравнению с исходным диким штаммом.
Важным подходом в селекционной работе с микроорганизмами является получение рекомбинантов путем слияния протопластов, или гибридизации, разных штаммов бактерий. Слияние протопластов позволяет объединить генетические материалы и таких микроорганизмов, которые в естественных условиях не скрещиваются. Например, конъюгация (обмен генетическим материалом между бактериями) позволила создать штамм Pseudomonas putida, способный утилизир-ть углеводороды нефти. Часто прибегают к трансдукции (перенос гена из одной бактерии в другую посредством бактериофагов), трансформации (перенос ДНК, изолированной из одних клеток, в другие) и амплификации (увеличение числа копий нужного гена).
Возможности генной инженерии: 1) можно скрещивать гены видов, стоящих на разных ступенях эволюции, 2) можно управлять процессом рекомбинации, т.к. он происх в пробирке и не защищен запрещающими механизмами клетки, 3) можно предсказать результат, т.к. отбирается потомство одной молекулы ДНК (молекулярное клонирование). Т.о. продуцент возможно перепрограммировать на выработку соединений, синтез которых в естественных природных условиях им никогда не был присущ (гормоны человека и животных).
Этапы ГИ при селекции: 1) выделение гена, который планируем встроить в генетический аппарат клетки-реципиента, 2) встраивание его в генетический элемент, способный к репликации (вектор), 3) введение гена в составе вектора в организм-реципиент, 4) клонирование в клетке и экспрессия введенного посл-ти ДНК. После чего повторяются все этапы как и в селекции с 4 включительно.
С помощью генной инженерии часто также осуществляют операции с промоторами (ответственны за запуск транскрипции), генами-регуляторами, а также с энхансерами (усилители) и сайлансерами (замедлители) транскрипции генов целевых продуктов.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 1326.