Мир Знаний

Селекция (стр. 2 из 2)

4. БИОТЕХНОЛОГИЯ.

Под биотехнологией понимают совокупность промышленных методов, использующих живые организмы и био­логические процессы с целью производства для народного хозяйства и медицины различных веществ.

В биотехнологических процессах широко применяют микро­организмы (бактерии, нитчатые грибы, актиномицеты, дрожжи). В огромных биореакторах (ферментерах) на специально подо­бранных питательных средах они нарабатывают белок, лекар­ственные препараты, ферменты и др.

Большую роль играют микроорганизмы в обеспечении живот­новодства полноценными кормовыми белками. На отходах неф­тяной промышленности, а также на метаноле, этаноле, метане растут бактерии и дрожжи. Они создают большую массу белка, используемого как полноценные кормовые добавки. Этот белок богат незаменимой аминокислотой лизином, которого часто не хватает в растительной пище, вследствие чего задерживается рост животных.

Большое значение в биотехнологии приобретают методы, по­лучившие название клеточной инженерии. Предварительно клет­ки искусственно выделяют из организма и переносят на спе­циально созданные питательные среды, где они в стерильных условиях продолжают жить и размножаться. Такие клеточные культуры (или культура тканей) могут служить для продукции ценных- веществ 126 .- Например, культура клеток растения женьшень продуцирует лекарственное вещество, как и целое рас­тение.

Клеточные культуры используют и для гибридизации клеток. Применяя некоторые специальные приемы, можно объединить клетки разного происхождения организмов, обычная гибри­дизация которых половым путем невозможна. Метод клеточной инженерии открывает принципиально новый способ создания гибридов на основе соединения в единую систему не половых, а соматических клеток. Уже получены гибридные клетки и орга­низмы картофеля и томатов, яблони и вишни и некоторые дру­гие. Открываются огромные перспективы для создания человеком новых форм культурных растений.

У животных получение гибридных клеток также открывает новые перспективы, главным образом для медицины. Например, в культуре получены гибриды между раковыми клетками (обла­дающими способностью к неограниченному росту) и некоторы­ми клетками кровилимфоцитами. Последние вырабатывают вещества, обусловливающие иммунитет (невосприимчивость) к инфекционным, в том числе вирусным, заболеваниям. Исполь­зуя такие гибридные клетки, можно получать ценные лекарствен­ные вещества, повышающие устойчивость организма к инфек­циям.

В биотехнологии широко применяют метод генной (генети­ческой) инженерии. Успехи молекулярной биологии и ге­нетики открывают широкие перспективы управления основными жизненными процессами путем перестройки генотипа. Иссле­дованиями по перестройке генотипа занимается генная инже­нерия. Методы ее очень сложны. Сущность некоторых их них сводится к тому, что в генотип организма встраиваются или исключаются из него отдельные гены или группы генов. Такие эксперименты проводятся преимущественно на прокариотных организмах (бактериях) и вирусах, но имеются уже некоторые данные, показывающие возможность применения методов гене­тической инженерии и на эукариотных организмах.

В результате встраивания в генотип ранее отсутствовавшего гена можно заставить клетку синтезировать белки, которые она раньше не синтезировала. Например, в генотип бактерии кишечной палочки удалось ввести ген из генотипа человека, контролирующий синтез инсулина — гормона в углеводном об­мене. Инсулин широко используется в медицине при лечении нарушений функции поджелудочной железы (диабет). В настоя­щее время промышленный синтез инсулина будет осущест­вляться при посредстве кишечной палочки с встроенным геном инсулина.

Хорошо известно, какое огромное значение для урожайности сельскохозяйственных культур имеют неорганические соединения азота. Существуют некоторые виды бактерий, обладающих замечательной способностью фиксировать атмосферный азот, переводя его в связанный азот почвы. Поставлена задача — гены, контролирующие фиксацию атмосферного азота, ввести в генотип почвенных бактерий, которые не имеют этих генов. Решение задачи будет иметь первостепенное значение для рас­тениеводства, совершенно по-новому встанет вопрос об удобре­нии почв.

Значение биотехнологии огромно, поскольку с ее помощью решаются серьезные проблемы. На базе микробиологии родилась и быстро развивается целая отрасль — микробиологическая про­мышленность. Активно участвуя в решении Продовольственной программы СССР, она выпускает средства интенсификации сель­ского хозяйства: высокоэффективные кормовые добавки и препа­раты' (кормовые дрожжи, незаменимые аминокислоты, витамины, ферменты, кормовые и ветеринарные антибиотики). Налажен вы­пуск микробиологических средств защиты растений от вредителей и болезней, бактериальных удобрений, а также препаратов для нужд пищевой, текстильной, химической и других отраслей промышленности и для научных целей.