Поняття про продуценти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

1. Форми мінливості мікроорганізмів

1.1 Фенотипові зміни

1.2 Генотипові зміни

1.3 Комбінативні зміни

2. Впилив фізичних мутагенів на живі клітини

2.1 Вплив іонізуючого випромінювання на живий організм

2.2 Радіактивний розпад і живий організм

2.3 Ультрафіолетове випромінювання

3. Застосування мутагенів в біотенології

4. Типи мутацій, що використовуються для отримання продуцентів

Висновки

Список використаних джерел

Вступ

мікроорганізм мутаген біотехнологія

Продуцент - це біологічні агенти (мікроорганізми), які здатні синтезувати біологічно активні речовини. Речовина, що отримується в процесі мікробного синтезу називається продуцентом.

Гіперпродуценти - це мікроорганізми, що продукують збільшення біомаси і які мають більшу синтетичну активність.

з 70-х рр. минулого століття починається цілеспрямоване конструювання штамів продуцентів різноманітних біологічно активних речовин з використанням методів генетичної інженерії. Перші штами продуценти конструювалися на основі клітин Esherichia coli. У 1977-1979 рр.. на основі цих бактерій були створені штами-продуценти соматостатину, інсуліну та гормону росту людини.

В теперішній час коло мікроорганізмів, на основі яких конструюють генно-інженерні штами-продуценти, істотно розширено.

Сучасні тенденції розвитку селекції продуцентів - конструювання промислових штамів з заданими властивостями з використанням новітніх досягнень фундаментальних галузей біології в поєднанні з прийомами класичної селекції

1. Форми мінливості мікроорганізмів

1.1 Фенотипові зміни

Зміни та їх форма у світі мікроорганізмів можуть бути різними і залежать від багатьох причин. Фенотипічні зміни пов'язані з умовами середовища, не успадковуються, хоча і можуть зберігатися тривалий час. Генотипічну зміни успадковуються.

Фенотип - сукупність характеристик, властивих індивіду на певній стадії розвитку. Будь-яка спостережувана характеристика чи риса організму: як-то його морфологія, розвиток, біохімічні та фізіологічні властивості чиповедінка. До фенотипових змін відносять адаптацію та модифікацію. Адаптація - пристосування мікроорганізмів до умов середовища. В даний час це явище пояснюється не зміною в мікробній клітині, а розвитком раніше змінених особин і загибеллю непристосованих, що встановлено при дії на мікроби антибіотиків. Пристосовані клітини розмножуються, а інші - гинуть, тобто відбувається природний відбір. Модифікація - зміна мікроорганізмів під впливом умов середовища. Змінюються тільки фенотипічні (зовнішні) ознаки (форма, розміри, колір колоній). Так, додавання в середовище хлориду кальцію призводить до вкорочення клітин кишкової палички. Якщо з середовища видалити це речовина, вони знову приймають вихідну форму. Додавання в середу гліцерину і аланіну викликає поліморфізм у холерного вібріона. Модифікація спостерігається в нормальних умовах життя, це реакція на зовнішні подразнення, не пов'язані з порушенням фізіологічних процесів в організмі. При тривалих і сильних впливах на мікробну клітину можуть бути і більш глибокі зміни: палички приймають округлу форму і навіть проходять через пористі фільтри.

1.2 Генотипові зміни

Генотип - сукупність генів, що мають гаплоїдний (одинарний) набір хромосом данного організму. Мутації-успадковані зміни в послідовності окремих нуклеотидів, які призводять до появи мікробів з новими властивостями. Такий ген кодує білок, що відрізняється від вихідного по властивостям і функціям. Термін мутація введений голландським ученим Хуго де Фріз, 1901) властиві всім живим істотам, в тому числі і мікроорганізмам. Спонтанні мутації (без спрямованого впливу) дуже рідкісні: приблизно одна на 100 тис. Вони характеризуються зміною якого-небудь одного ознаки і зазвичай стабільні. Індуковані, або мутагенні, мутації виникають унаслідок дії чинників середовища. Вони зустрічаються порівняно часто. Мутагени підрозділяються на фізичні, хімічні та біологічні. До фізичних відносять різного роду випромінювання: ультрафіолетові, рентгенівські, радіоактивні. Вони викликають пошкодження генетичного апарату, зміна ознак, властивостей мікробів; до хімічних - сильнодіючі речовини: отруйні (іприт), лікарські (йод, пероксид водню), кислоти (азотистая) та ін Прикладом біологічних мутагенів може бути ДНК. Так, при введенні в клітини ембріона дрозофіли деяких видів онковирусов дорослі особини набувають нові ознаки: на голові виникають незвичайні вирости або поглиблення, іноді зникають очі. Відрізок вірусної ДНК, що вбудовується в одну з хромосом дрозофіли, викликає диференціювання клітин, і, як результат, з'являються морфологічні та інші зміни. Існують великі і дрібні (точкові) мутації. До великих належать мутації, які характеризуються випаданням великої ділянки гена. Точкова мутація відбувається всередині гена і являє собою заміну, вставку (дуплікація), випадання (делеція) однієї пари азотистих основ ДНК. В результаті точкових мутацій відбувається спадкове зміна яких властивостей мікробної клітини, яка, як правило, залишається життєздатною. Доведено мутагенна дія вірусів і живих вірусних вакцин на ссавців. Вони пошкоджують спадковий апарат не тільки соматичних, але і статевих клітин. Мутагенна дія вірусів особливо активно проявляється під час епізоотії та епідемій. Чисельність мутацій зростає також при порушенні метаболізму і старінні організму. Для отримання корисних ознак у мікроорганізмів застосовують самі різні мутагени. Таким методом виділені високоактивні штами продуцентів антибіотиків і інших речовин. Після опромінення продуцента пеніциліну отримані штами, які по своїй активності в десятки-сотні разів перевершують вихідні. У поєднанні з іншими чинниками і при створенні оптимальних умов росту біосинтез підвищувався: пеніциліну в 10 тис. разів, вітаміну В2 (рибофлавіну) в 20 тис., вітаміну Bi 2 (ціанкобаламін) в 50 тис. разів. Необхідно відзначити, що після мутагенезу з'являються не тільки корисні, але й шкідливі ознаки. Мікробів з корисними ознаками буває дуже мало, а найголовніше - для їх визначення доводиться проробляти величезну роботу: не тільки виділяти тисячі штамів в чисту культуру, але і вивчати їхні властивості. Так, тривалим і копіткою працею вдалося в багато разів підвищити вихід незамінних амінокислот (лізин, глутамінова). Дія радіоактивних речовин викликає глибокі зміни в генетичному апараті, але серед мікробів з'являються раси, стійкі до них.

1.3 Комбінативні зміни

Комбінатівні зміни з'являються в результаті трансформації, трансдукції і кон'югації. Трансформація - це процес перенесення ділянки генетичного матеріалу ДНК, що містить одну пару нуклеотидів, від клітини-донора до клітини-реципієнта. Вперше це явище встановлено в 1928 р. англійським мікробіологом Ф Гриффитом. Процес трансформації може мимовільно відбуватися в природі у деяких видів бактерій, частіше грампозитивних, коли ДНК із загиблих клітин захоплюється реціпіентная клітинами. Досвід Ф. Гріффіта Мишаєм одночасно були введені дві культури пневмококів: непатогенних, позбавлена капсули (R-штам) і патогенна культура з капсулою (S-штам), убита нагріванням. Всі миші загинули від пневмонії (запалення легенів). З органів полеглих тварин була виділена капсульна, вірулентна культура пневмокока. Чому так сталося, ні автор, ні інші дослідники в той час не могли пояснити. Культура вбитого нагріванням капсульного пневмокока викликала в організмі трансформацію живих бескапсульних мікробів, в результаті чого у них з'явилася здатність до утворення капсули, що і зумовило патогенність. У процесі трансформації розрізняють п'ять стадій: перша-адсорбція трансформуючою ДНК на поверхні мікробної клітини; друга - проникнення ДНК у клітину-реципієнт; третя - спаровування упровадився ДНК з хромосомними структурами клітини; четверта - включення ділянки ДНК клітини-донора в хромосомні структури клітини-реципієнта; п'ята - подальша зміна нуклеотиду в ході подальших поділів. Трансформуватися можуть стійкість і чутливість до антибіотиків, здатність до синтезу ферментів і т. д. Трансформація ознак ДНК відбувається тільки за певних умов і фізіологічних станах клітини, що отримали назву «стан готовності». Оптимальна температура трансформації 29-32 ° С. Висока температура (80-100 ° С), хімічні речовини (азотиста кислота), ультрафіолетові випромінювання, фермент ДНК-аза припиняють трансформує дію ДНК. Таким чином, нуклеїнові кислоти - носії спадкової інформації. В даний час трансформація є основним методичним прийомом в генній інженерії, використовуваним при конструюванні рекомбінантних штамів із заданим геномом. Кон'югація - передача генетичного матеріалу від клітки-донора в клітку-реципієнта при безпосередньому статевому контакті клітин. Необхідною умовою кон'югації є наявність у клітині-донорі трансмісивною F-плазміди (фертильності, плодючості). Ця плазміда здатна передаватися від донора до реципієнта, вона кодує синтез статевих пілей, що утворюють кон'югаціонной місток між клітиною-донором і клітиною-реципієнтом, по якому відбувається передача плазмідної і клітинної ДНК. В результаті такого перенесення клітина-реципієнт отримує донорські властивості. Трансдукція - передача бактеріальної ДНК за допомогою бактеріофага. У процесі реплікації фага всередині бактерій фраг-ме нт бактеріальної ДНК проникає в фагових часток і переноситься в бактерію-реципієнт під час фагової інфекції. Існують два типи трансдукції: загальна і специфічна. Загальна трансдукція (неспецифічна} - перенесення бактеріофагом фрагмента будь-якій частині бактеріальної хромосоми. Специфічний ська трансдукція - перенесення в клітку-реципієнта суворо певної ділянки бактеріальної ДНК донора.

2. Розділ i впилив фізичних мутагенів на живі клітини

2.1 Вплив іонізуючого випромінювання на живий організм

Мутації при дії фізичних мутагенів виникають так само, як і при дії мутагенів хімічних. Спочатку виникає первинне ушкодження ДНК. Якщо воно не буде повністю виправлено в результаті репарації, то при подальшому реплікативної синтезі ДНК будуть виникати мутації. Специфіка мутагенезу (процесу виникнення мутацій) при дії фізичних факторів пов'язана з характером первинних ушкоджень геному, що викликаються ними. Іонізуюче випромінювання - це потік заряджених або нейтральних частинок і квантів електромагнітного випромінювання, проходження яких через речовину призводить до іонізації і збудження атомів або молекул середовища. Іонізуюче випромінювання може викликати мутації - раптові природні або викликані штучно спадкові зміни генетичного матеріалу, що призводять до зміни тих чи інших ознак організму. Є мутації спонтанні, що виникають під впливом природних факторів зовнішнього середовища або в результаті біохімічних змін у самому організмі, і індуковані, що виникають під впливом мутагенних факторів, наприклад, іонізуючого випромінювання хімічних речовин. Мутації можуть бути прямими, якщо їх прояв призводить до відхилення від ознак так званого дикого типу та зворотними, якщо вони призводять до відновлення дикого типу. Мутації в статевих клітинах - генеративні - передаються наступним поколінням; мутації в будь-яких інших клітинах організму - соматичні - успадковуються тільки дочірніми клітинами і впливають лише на той організм, в якому виникли. Ядерні мутації зачіпають хромосоми ядра, цитоплазматичні - генетичний матеріал, укладений в цитоплазматичних органелах клітини - мітохондріях, пластидах. Залежно від характеру змін в генетичному матеріалі розрізняють точкові мутації, геномні мутації і хромосомні аберації (перебудови). Точкові мутації являють собою результат зміни послідовності нуклеотидів у молекулі ДНК, що є носієм генетичної інформації і пов'язані з додаванням, випаданням або перестановкою основ у ДНК. Геномні мутації пов'язані зі зміною числа хромосом у клітині, кратним одинарному набору хромосом, а також збільшенням або зменшенням числа окремих хромосом. Радіоактивні речовини можуть впливати на організм людини зовні і внутрішньо. Зовнішнє опромінення характеризується впливом іонізуючого випромінювання ззовні і обумовлено різною проникаючою здатністю частинок. Внутрішнє опромінення пов'язано з попаданням радіоактивної речовини усередину людського організму з їжею, з повітрям або через відкриту рану. Вплив радіоактивного випромінювання на організм людини залежить від багатьох факторів і визначається: - Швидкістю радіоактивного розпаду радіонукліда; - Швидкістю виведення РВ з організму; - Типом радіоактивного випромінювання; Гострі наслідки виявляються в перші кілька днів (тижнів) після опромінення. Віддалені наслідки - наслідки, які розвиваються не відразу після опромінення, а через деякий час. Гостра променева хвороба виникає після тотального одноразового зовнішнього рівномірного опромінення. Між величиною поглиненої дози в організмі і середньою тривалістю життя існує сувора залежність. При дії іонізуючого випромінювання в дозах, які викликають гостру або хронічну променеву хворобу, відбувається зміни в основних регуляторних системах організму і функціональні зміни діяльності основних фізіологічних систем найчастіше носять полісиндромних характер. Це проявляється у розвитку донозологических станів, що переходять із зростанням дози до клінічної патології. У структурі неврологічної захворюваності особливе місце займає синдром вегетативної дистонії, підвищення тривожності як стійкої особистісної риси, відзначається прискорення переходу психофізіологічних розладів в стійкі психосоматичні. При додатковому впливі інших несприятливих факторів існує ймовірність зростання загальносоматичних захворювань. Радіаційний фактор виступає лише як одна з умов цього зростання.

2.2 Радіактивний розпад і живий організм

У навколишньому середовищі всі елементи мають природний біотичний кругообіг і роблять на всі живі організми планети різного роду впливу, в тому числі і несприятливі. Шкідливий вплив речовин може бути обумовлено не тільки їх хімічними або фізико-хімічними властивостями, але і чисто фізичним впливом цих елементів, пов'язаних з їх радіоактивністю. Радіоактивність - це фізичне явище, що характеризують такими процесами в атомному ядрі, при яких змінюється його склад і випускається іонізуюче випромінювання. Радіоактивними елементами називаються також всі ізотопи, яких радіоактивні. До таких елементів відносяться всі природні елементи з атомним номером вище 83 (Bi). Шкідливий вплив радіоактивних елементів визначається іонізуючим випромінюванням, характер якого залежить від типу радіоактивного розпаду даного ізотопу. Існують природні радіонукліди, які утворюються під дією постійно потрапляє на Землю космічного випромінювання і техногенні. До забруднення атмосфери радіонуклідами призводять ядерні реактори, робота теплових електростанцій, що спалюють кам'яне вугілля. Він завжди містить невеликі домішки урану, торію та продукти їх розпаду. При спалюванні палива ці радіонукліди частково переходять в аерозолі і потрапляють в атмосферу. До забруднення грунту радіонуклідами може приводити використання фосфорних мінеральних добрив. Домішки урану і торію завжди є у вихідній сировині, яку використовують при виробництві цих добрив. При переробці сировини радіонукліди частково переходять на добрива, а з них і в грунти і передаються далі по трофічних ланцюгів. Особливістю радіонуклідного забруднення, пов'язаного з Чорнобильською катастрофою, є різноманітність хімічних форм агрегатних станів, викинутих в навколишнє середовище радіоактивних елементів. У результаті забруднення навколишнього середовища продуктами радіоактивного розпаду відбувається накопичення радіонуклідів рослинами. Лісова рослинність має велику поглинальної ємністю, що пов'язано з наявністю значно розчленованих поверхонь (листя, хвоя, дрібні гілки). З поверхні листя радіонукліди залучаються всередину клітин і піддаються метаболічному засвоєнню. Під впливом гострого опромінення у весняний період 1986 р. У районі Чорнобильської АЕС в цьому ж році відбулися зміни листових пластин у хвойних і листяних дерев. Листові пластини їли іноді збільшувалися в 3 рази. Різко змінився колір хвоїнок. У сосни вони були світло-жовті, а у ялини - малинові. Радіочутливість хребетних тварин ще вище, ніж у хвойних рослин. Різко знизилася чисельність грунтових безхребетних, краще екранованих від випромінювання. Співвідношення статевонезрілих і статевозрілих особин змінилося на користь останніх. У забруднених лишайниках-епіфітах не вдалося виявити панцирних і гамазових кліщів, ногохвосток, звичайних для цієї екологічної ніші. У зоні сублетального та середнього ураження сосни виникла і зберігається протягом останніх років спалах масового розмноження вторинних стовбурових шкідників. У вищих хребетних тварин симптоми радіоактивного ураження близькі до симптомів у людини. В організмі людини постійно присутні радіонукліди земного походження, які надходять через органи дихання і травлення, він звик жити в умовах природного фонового радіоактивного опромінення. Наприклад, інертний радіоактивний газ радон, вступивши в організм при вдиху, викликає опромінення слизових тканин легень. Дією радону обумовлені захворювання на рак у більшості робітників уранових рудників. Радіонукліди накопичуються в органах нерівномірно. У процесі обміну речовин в організмі людини вони заміщають атоми стабільних елементів у різних структурах клітин, біологічно активних сполуках, що призводить до високих локальним дозам. При розпаді радіонукліда утворюються ізотопи хімічних елементів, що належать сусіднім групам періодичної системи, що може призвести до розриву хімічних зв'язків і перебудові молекул. Ефект радіаційного впливу може проявитися зовсім не в тому місці, яке піддавалося опроміненню. Перевищення дози радіації може привести до пригнічення імунної системи організму, зробити його сприйнятливим до різних захворювань. При опроміненні підвищується також ймовірність появи злоякісних пухлин. Найбільш інтенсивно опромінюються органи, через які надійшли радіонукліди в організм (органи дихання і травлення), а також щитовидна залоза і печінка. Дози, поглинуті у них, на 1-3 порядки вище, ніж в інших органах і тканинах. Серед техногенних радіонуклідів особливої ??уваги заслуговують ізотопи йоду (131I, 132I). Вони володіють високою хімічною активністю, здатні інтенсивно включатися в біологічний кругообіг і мігрувати по біологічним ланцюгам, однією з ланок яких може бути людина. Основним початковою ланкою багатьох харчових ланцюгів є забруднення поверхні грунту і рослин. Продукти харчування тваринного походження - одне з основних джерел потрапляння радіонуклідів до людини. Рак - найбільш серйозний наслідок опромінення людини при малих дозах. Першими серед ракових захворювань, що вражають населення, стоять лейкози, потім рак молочної залози та рак щитовидної залози. Дані по генетичним наслідків опромінення досить невизначені. Іонізуюче випромінювання може породжувати життєздатні клітини, які будуть передавати те чи інше зміна з покоління в покоління

2.3 Ультрафіолетове випромінювання

УФ-випромінювання - це, невидиме оком електромагнітне випромінювання, що займає спектральну область між видимим і рентгенівським випромінюваннями в межах довжин хвиль l 400-10 нм. Джерелами УФ-випромінювання є розжарені до 3000 До тверді тіла. Інтенсивність випромінювання зростає із збільшенням температури. Для різних застосувань промисловість випускає ртутні, водневі, ксенонові та інші газорозрядні лампи, вікна яких (або цілком колби) виготовляють з прозорих для УФ-випромінювання матеріалів (частіше з кварцу). Будь-яка високотемпературна плазма є потужним джерелом УФ - випромінювання Природні джерела УФ-випромінювання-Сонце, зірки, туманності та інші космічні об'єкти. При дії на живі організми УФ-випромінювання поглинається верхніми шарами тканин рослин або шкіри людини і тварин. В основі біологічної дії УФ-випромінювання лежать хімічні зміни молекул біополімерів.. На людину і тварин малі дози УФ-випромінювання роблять благотворний дію - сприяють утворенню вітамінів групи D, покращують імунобіологічні властивості організму. Характерною реакцією шкіри на УФ-випромінювання є специфічне почервоніння - еритема, яка зазвичай переходить в захисну пігментацію (засмага). Великі дози УФ-випромінювання можуть викликати пошкодження очей (фотоофтальмію) і опік шкіри. Часті і надмірні дози УФ-випромінювання в деяких випадках можуть надавати канцерогенну дію на шкіру. У рослинах УФ-випромінювання змінює активність ферментів і гормонів, впливає на синтез пігментів, інтенсивність фотосинтезу і фотоперіодичної реакції. Великі дози УФ-випромінювання несприятливі для рослин, про що свідчать і існуючі у них захисні пристосування (наприклад, накопичення певних пігментів, клітинні механізми відновлення від пошкоджень). На мікроорганізми і культивовані клітини вищих тварин і рослин УФ-випромінювання робить згубний і мутагенну дію. Основна роль у дії УФ-випромінювання на клітини належить, хімічним змінам ДНК: що входять до її складу піримідинові основи (головним чином тимін) при поглинанні квантів УФ-випромінювання утворюють димери, що перешкоджають нормальному подвоєнню ДНК при підготовці клітини до поділу. Це може призводити до загибелі клітин або мутацій. Сильно впливають на чутливість клітин до УФ-випромінювання мутації деяких генів. У ряді випадків такі гени відповідальні за відновлення клітин від променевих ушкоджень. Мутації інших генів порушують синтез білка і будову клітинних мембран, тим самим підвищуючи радіочутливість негенетических компонентів клітини. Мутації, що підвищують чутливість до УФ-випромінювання, відомі і у вищих організмів. Так, спадкове захворювання - пігментна ксеродерма обумовлено мутаціями генів, контролюючих темновую репарацію. Власний мутагенний ефект екстремальних температур не доведений. Однак дуже низькі або дуже високі температури порушують розподіл клітини (виникають геномні мутації). Екстремальні температури посилюють дію інших мутагенів, оскільки знижують ферментативну активність репараційних систем.

3. Застосування мутагенів в біотенології

Застосовуючи мутагени можна змінити генетичні властивості мікроорганізмів і отримати штами з цінними для промисловості властивостями. Незважаючи на визначальну роль генетичного фактора у біосинтезі ферментів, продуктивність біотехнологічних процесів залежить і від складу живильного середовища. Цей факт має враховуватися при виборі технології. Наприклад, фермент ліпаза майже не синтезується грибом Aspergillus awamori на середовищі без індуктора, додавання жиру кашалота підсилює біосинтез ферменту в сотні разів. При додаванні ж у середу крохмалю і при повному виключенні мінерального фосфору інтенсивно синтезується фосфатаза. Також важливу роль відіграє склад живильного середовища та умови культивування. При розробці процесу біосинтезу a-амілази культурою Aspergillus oryzae заміна сахарози (як джерело вуглецю) на крохмаль збільшила активність ферменту в 3 рази, додавання солодових екстрактів (з пророслих насіння злакових) ще в 10 разів, а підвищення концентрації основних елементів живильного середовища на 50% - ще в 2 рази. У сільськогосподарській практиці, отримані сомаклони картоплі сорту Зарево, що відрізняються високою врожайністю, підвищеною стійкістю до захворювань, більш високим вмістом в бульбах протеїну і крохмалю. Для рослин тютюну отримані через калюсних культур сомаклони, стійкі до вірусу тютюнової мозаїки. В даний час метод культури тканин почав широко використовуватися в селекції не тільки кормових і технічних культур, але і декоративних і лікарських рослин. Прикладом тому може служити новий сорт пеларгонії Velvet Rose, отриманий через калюсних культур. Для прискорення селекційного процесу в культурі клітин використовуються хімічні і фізичні мутагени. Обробка тканини раувольфії зміїної азотистим іпритом концентрації 2, 5 * 10 -3 Мпризвела до підвищення рівня аберацій хромосом в першому пасажі до 32%, викликала зсув популяції в бік збільшення Триплоїди. У результаті вдалося отримати штам з більш високою биосинтетической активністю в порівнянні з вихідною тканиною. Ультрафіолетові промені є один з фізичних факторів бактеріостатичної і бактерицидної дії на мікроорганізми в повітряному середовищі й на поверхнях оброблюваних об'єктів. Вони входять до числа засобів, що забезпечують зниження мікробного обсіменіння поверхонь і повітряного середовища, доповнюють комплекс ветеринарно-санітарних заходів на об'єктах ветеринарного нагляду. УФ-промені широко застосовують для дезінфекції та стерилізації різних об'єктів у медицині, ветеринарії, на підприємствах біологічної, фармацевтичної та харчової промисловості, у тваринництві та інших галузях народного господарства. Обробка УФ-променями покращує санітарно-гігієнічні показники виробничих приміщень, повітря, поверхонь різного устаткування, тари, транспортних засобів, води, яєць, молока, крові, м'ясної сировини, м'ясних продуктів; дозволяє зберігати охолоджене м'ясо без заморожування протягом 17 - 20 діб з хорошими товарними та органолептичними показниками. Застосування джерел УФ-променів у холодильних камерах зменшує заплесневеніе стін і псування охолодженого м'яса, знижує втрати його маси при переробці, що забезпечує економію витрат на заморожування і дезінфікуючих засобів, що застосовуються для санітарної обробки камер. При застосуванні УФ-променів досягається, крім бактеріостатичної і бактерицидної ефекту на оброблюваних об'єктах, різке зниження в приміщеннях концентрації аміаку, сірководню та інших шкідливих виробничих газів, в тому числі утворюються при псуванні м'яса та інших харчових продуктів.

4. Типи мутацій, що використовуються для отримання продуцентів

За характером локалізації розрізняють мутації:

* цитоплазматичні;

* ядерні.

Матеріалом для селекції продуцентів служать ядерні мутації, захватуючи хромосомні генетичні детермінанти.

Ядерні мутації поділяються:

* на генні (мутації на рівні окремих генів) ;

* хромосомні (зміна структури хромосом) ;

* геномні (зміна числа хромосом).

Генні мутації пов'язані зі зміною послідовності нуклеотидів в межах одного гена. Залежно від механізму таких змін розрізняють:

* делеції (випадання одного або декількох підстав) ;

* вставки зайвої пари нуклеотидів;

транзіциі (заміна одних нуклеотидів на інші так, що це не змінює орієнтації пурин-піримідин в межах пари) ;

* трансверсії (заміни пар нуклеотидів, що змінюють орієнтацію пурин - піримідин).

Генні мутації пов'язані з явищем таутомеризації, яке тягне за собою зміну хімічних властивостей.

Транзіциі і трансверсії часто призводять до місенс -мутацій (мутації із зміною сенсу), в яких послідовність кодуючого триплета оснований після заміни кодує вже іншу амінокислоту.

Частина мутацій з заміною основи призводить до виникнення нонсенс - мутантів (безглузді мутації). Такі мутації призводять до утворення кодонів, що не кодують жодної амінокислоти. Синтез білка в зміненому кодоні переривається, а утворючі фрагменти білкової молекули функціонально неактивні за рахунок швидкого їх протеолізу. Якщо мутація лише частково порушує функцію гена і нова амінокислота схожа з тією, яка кодувалася геном дикого типу, то говорять про leaky - мутаціях.

Делеції і вставки можуть бути причиною frame - shift - мутацій (або мутацій із зсувом рамки зчитування), в результаті чого синтезується неактивний білок зі зміненою послідовністю амінокислот. При протяжних делеціях, в результаті яких видаляється значна частина гена, синтезуються неактивні фрагменти білкових молекул.

Хромосомні мутації поділяються:

* на делеції ділянок хромосоми;

* інсерції (вставки в певні ділянки хромосоми) ;

* дуплікації або ампліфікації (подвоєння або множення ділянок хромосоми) ;

* інверсії (зміна чергування генів в хромосомі) ;

* транслокації (обмін ділянками між негомологічними хромосомами) ;

* транспозиції (переміщення невеликих ділянок хромосоми в межах однієї хромосоми або між різними хромосомами).

Хромосомні перебудови можуть викликати як втрату функцій, так і виникнення нових. Результатом цього може з'явитися виникнення нових білків, зменшення або збільшення продукції певних метаболітів.

Висновок

Природні штами мікроорганізмів не здатні продукувати в середовище таку кількість метаболіту, якого було б достатньо для його промислового виробництва. Метаболізм клітини схильний суворій і чіткой регуляції, і тому для використання штаму мікроорганізму в якості промислового продуцента ця регуляція має бути змінена таким чином, щоб використовувати біосинтетичний апарат клітини для отримання максимальної кількості необхідного метаболіту. Одним з основних методів досягнення поставленої мети є мутагенез.

Мутації, що призводять до гіперсинтезу продукту, можуть зачіпати різні гени: структурні, регуляторні, що беруть участь в транспорті і деградації метаболіту і т. д

Список використаних джерел

1. Глик, Б. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение / Б. Глик,

Дж. Пастернак. М. : Мир, 2002.

2. Щелкунов, С. Н. Основы генетической инженерии / С. Н. Щелкунов. Ново­

сибирск: Сибирское университетское изд­во, 2008.

3. Дебабов, В. Г. Современные методы создания промышленных штаммов микро­организмов / В. Г. Дебабов, В. А. Лившиц. М. : Высш. шк., 1988.

4. Негрук, В. И. Сельскохозяйственная биотехнология: векторные системы мо­лекулярного клонирования / В. И. Негрук. М. : Агропромиздат, 1991.

5. Егоров, Н. С. Промышленная микробиология / Н. С. Егоров. М. : Высш. шк., 1989.

6. Хиггинс, И. Биотехнология. Принципы и применение / И. Хиггинс, Д. Бест, Дж. Джонс. М. : Мир, 1988.

7. Елинов, Н. П. Основы биотехнологии / Н. П. Елинов. СПб. : Наука, 1995.

8. Рыбчин, В. Н. Основы генетической инженерии / В. Н. Рыбчин. СПб. : СПбГТУ, 1999.

9. Воробьева, Л. И. Пропионовокислые бактерии / Л. И. Воробьева. М. : Изд­во МГУ, 1995.

10. Готтшалк, Г. Метаболизм бактерий / Г. Готтшалк. М. : Мир, 1982.

11. Жданова, Н. И. Методы селекции и свойства штаммов микроорганизмов­

продуцентов аминокислот / Н. И. Жданова, М. М. Гусятинер. Обзор СЭНТИ. М., 1989.

12. Дебабов, В. Г. Генетика микроорганизмов и микробиологическая промышленность. Биотехнология / В. Г. Дебабов. М. : Наука, 1984.

13. Воробьева, Л. И. Промышленная микробиология / Л. И. Воробьева. М. : Высш. шк., 1989.

Размещено на Allbest.ru