Курс биологии для поступающих в вузы

БИОТЕХНОЛОГИЯ

Микроорганизмы играют важную роль в жизни человека. Ряд из них представляют собой угрозу, поскольку являются возбудителями заболеваний (в том числи и тяжелых). Однако многие микробы человек научился использовать в различных целях - производстве сырья для медикаментов (различные антибиотики, гормоны, интерферон, витамины В2, В12 и др., незаменимые аминокислоты, например, лизин, ферменты и т. д.), пищевых (заменители сахара - сорбит, ксилит) и кормовых добавок (аминокислоты и кормовой белок - кормовые дрожжи содержат до 60% белка), очистке промышленных отходов, в различных пищевых производствах (хлебопечение, кисломолочные продукты, виноделие, пивоварение) и др. Микробы используются и в непищевой промышленности. Например, они помогают выделять из бедных руд металлы, переводя их в растворы. Полученная таким способом медь в два - три раза дешевле, чем при использовании традиционных способов, кроме того, это экологично, поскольку снимается проблема выброса ядовитых газов, образования отвалов пустой породы и т. п.

Искусственное культивирование микроорганизмов для получения необходимых человеку веществ называется биотехнологией.

Преимуществами микробиологического синтеза являются: естественный способ получения продукта - все вещества синтезируются клетками; дешевизна - микробы культивируются на отходах производства (пищевого или нефтехимического); высокая производительность; быстрое размножение; высокая скорость синтеза; отсутствие прямого контакта работников предприятия с микробами-продуцентами; относительная простота селекции и др.

Селекция микроорганизмов. Наиболее продуктивные штаммы микроорганизмов получают путем отбора. Поскольку многие из них являются прокариотами, уровень мутабильности у них значительно выше, чем у эукариот. Для того чтобы добиться еще большей генетической гетерогенности, широко применяют методы искусственного (индуцированного) мутагенеза, воздействуя различными мутагенами (физическими, химическими и биологическими, подробнее о мутагенах рассказано в соответствующем разделе генетики). После этого производят отбор наиболее продуктивных клеток и клонируют их, выращивая на питательной среде. Высокоэффективные продуценты антибиотиков получены в нашей стране под руководством С. И. Алихиняна. Для этого актиномице- ты комбинированно обрабатывали физическими и химическими мутагенами и получили микроорганизмы, синтезирующие в десятки раз больше антибиотиков, чем исходные формы.

Генная инженерия. С помощью методов генной инженерии можно производить манипуляции отдельными генами и переносить их из одного организма в другой для получения нужных свойств. Получившая новый ген клетка начинает продуцировать закодированный в этом гене белок, который затем можно выделить и использовать. Таким способом удалось перенести в геном бактерии кишечной палочки ген человеческого инсулина. Ранее получение этого гормона сопровождалось большими трудностями, из-за чего страдали многочисленные больные инсулинзависимым диабетом. Использование инсулина свиньи и других животных малоэффективно, поскольку белковые гормоны обычно видоспецифичны. Полученный биотехнологический инсулин ничем не отличается от человеческого. Также в бактериальную клетку пересажен ген интерферона - вещества, которое выделяется при вирусной инфекции.

Клеточная инженерия - это метод получения клеток с нужными качествами путем гибридизации. Например, опухолевая клетка может размножаться, а лимфоцит выделять специфические иммуноглобулины - антитела. Путем гибридизации можно соединить в одной клетке их способности. Полученная таким образом клетка будет размножаться и синтезировать моноклональные антитела к тому или иному антигену. В настоящее время рынок моноклональ- ных антител ненасыщен, поэтому капиталовложения в эту биотехнологичную область могут принести значительный доход.