Микроорганизмы играют важную роль в жизни человека, поскольку способны создавать вещества, необходимые для его жизнедеятельности.
Такими способностями обладают как прокариотн (бактерии, актиномицеты), так и эукариотные (дрожжи, нитчатые грибы) микроорганизмы.
С древних времен человек использует уксуснокислые бактерии в производстве уксуса, молочнокислые бактерии — для приготовления молочнокислых продуктов, пропионовокислые — в сыроделии, а также как продуценты витаминов и других веществ.
Начиная с 1944 г. актиномицеты активно применяют как продуценты антибиотиков (стрептомицина, эритромицина, тетрациклина, каномицина и т.д.); отдельные штаммы дрожжей — в пивоварении, виноделии, хлебопечении, для получения этилового спирта, а также биомассы (кормовые дрожжи).
Грибы используют для получения следующих органических кислот: лимонной — для пищевой промышленности; глюконовой — для введения кальция в организм человека. Грибы являются продуцентами ферментов протеаз, многих антибиотиков — пенициллина, цефалоспорина. Они также используются для приготовления специальных сыров — рокфора, кананбера.
Применение микроорганизмов в народном хозяйстве и сознательная их селекция стали возможны только после разработки соответствующих микроскопических методов, выяснения способов размножения и расселения микроорганизмов. Огромный вклад в решение этих вопросов внес Луи Пастер (1822—1895). Его считают основателем научных методов селекции микробов, базирующейся на применении методического искусственного отбора и умелом использовании естественного отбора путем создания условий, в которых отбор действует в желательном направлении.
Дальнейшее совершенствование методов селекции микроорганизмов тесно связано с достижениями генетики и применением их в селекции.
Природные штаммы микроорганизмов, как правило, низкопродуктивны. Поэтому основная задача селекции — получение высокопродуктивных микроорганизмов с помощью индуцированного мутагенеза и искусственного отбора. В качестве мутагенов применяют рентгеновы и ультрафиолетовые лучи, химические вещества. Чередование обработки мутагенами с отбором позволяет через несколько этапов получить новый штамм, превосходящий исходный по продуктивности.
Селекция микроорганизмов имеет ряд особенностей:
- у селекционера имеется неограниченное количество материала для работы - за считанные дни в чашках Петри или пробирках на питательных средах можно вырастить миллиарды клеток;
- более эффективное использование мутационного процесса, поскольку геном микроорганизмов гаплоидный, что позволяет выявить любые мутации уже в первом поколении;
- организация генома бактерий более проста: меньше генов в геноме, менее сложна и генетическая регуляция взаимодействия генов.
Использование человеком биохимических и генетических свойств живых организмов в практических целях обусловило появление нового направления в биологии — биотехнологии, которая представляет собой совокупность промышленных методов, основанных на использовании живых организмов и биологических процессов для производства или модификации различных продуктов в целях улучшения свойств экономически ценных видов растений, животных, микроорганизмов.
Согласно определению Европейской федерации по биотехнологии, биотехнология — это интегрированное использование биохимии, микробиологии и инженерных наук в целях достижения технологического (промышленного) применения способностей микроорганизмов, культуры клеток ткани и их частей.
Важнейшими разделами биотехнологии являются микробиологическая промышленность, генная и клеточная инженерия.
Микробиологическая промышленность — новая отрасль, рожденная научно-технической революцией в 60-е годы ХХ в. Она решает важнейшие народнохозяйственные задачи:
во-первых, биотехнология обеспечивает животноводство полноценным кормовым белком;
во-вторых, с помощью биотехнологии получают и применяют ферменты (микроорганизмы служат единственным источником таких ферментов, как протеаза, амилаза, целлюлаза, пектиназа и др.);
в-третьих, с помощью биотехнологии получают микробиологическую продукцию — аминокислоты, особенно незаменимые, антибиотики и др.;
в-четвертых, на основе биотехнологии с помощью микроорганизмов получают дополнительные источники энергии в виде биогаза, этанола, водорода за счет использования микробами отходов промышленности и сельского хозяйства, а также солнечной энергии.
Генная инженерия — это конструирование функционально активных генетических структур и наследственно измененных микроорганизмов.
Успехи данного прикладного направления биотехнологии базируются на работах Дж. Уотсона и Ф. Крика, которые в 1953 г. предложили модель структуры ДНК. Эти работы способствуют проведению исследований по молекулярной генетике.
Основной задачей генной инженерии является выделение (или синтез) отдельных генов, их молекулярное клонирование и создание рекомбинативных ДНК — искусственной комбинации разных генов, придающей организму новые, полезные для человека свойства. Генная инженерия позволяет создавать для микробиологической промышленности сверхпродуценты — микроорганизмы, с помощью которых тот или иной продукт производят быстрее и дешевле, чем путем традиционной селекции и генетики. На основе генной инженерии микроорганизмов организуется промышленное производство витаминов, аминокислот, антибиотиков, кормового белка, ферментов и т.д. Для медицинских целей с помощью методов генной инженерии организуется промышленное производство инсулина, гормона роста, интерферона, ряда противовирусных вакцин, ферментов.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему
Реферат
Методы селекции микроорганизмов. Получение ценных форм микроорганизмов для сельскохозяйственной и пищевой промышленности
От 250 руб
Контрольная работа
Методы селекции микроорганизмов. Получение ценных форм микроорганизмов для сельскохозяйственной и пищевой промышленности
От 250 руб
Курсовая работа
Методы селекции микроорганизмов. Получение ценных форм микроорганизмов для сельскохозяйственной и пищевой промышленности
От 700 руб