Пути совершенствования биообъектов. Создание новых биообъектов методами генетической инженерии

План:

1. Селекция

1.1. Селекция растений

1.2. Селекция животных

1.3. Селекция микроорганизмов

2. Мутагенез

2.1. Характеристика процесса мутагенеза

2.2. Мутагены

2.3. Мутации

1. Селекция

Селе́кция - наука о методах создания и улучшения пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. Селекцией называют также отрасль сельского хозяйства, занимающуюся выведением новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур и пород животных.

Селекция тесно связана с систематикой, анатомией, морфологией, физиологией, экологией растений и животных, биохимией, иммунологией, растениеводством, зоотехнией, фитопатологией, энтомологией и др. науками, использует их приёмы и методы исследования. Исключительно большое значение для селекции имеют знания биологии опыления и оплодотворения, эмбриологии, гистологии и молекулярной биологии.

По определению Н. И. Вавилова, Селекция как наука характеризуется высокой комплексностью: она заимствует от других наук методы и законы о растениях и животных, трансформирует их, дифференцирует в соответствии с конечной задачей выведения сорта, разрабатывает свои методы и устанавливает закономерности, ведущие к созданию сорта (или породы).

Селекция имеет три направления деятельности, связанные с селекцией растений, животных, микроорганизмов. Селекция микроорганизмов позволяет осуществлять и развивать новое направление человеческой деятельности – биотехнологию, позволяющую утилизировать то, что невозможно утилизировать другими методами.

Предмет селекции – это изучение и претворение на практике специфических закономерностей эволюции культурных растений, сельскохозяйственных животных, искусственных штаммов.

Практическое значение селекции: повышение продуктивности и урожайности сельскохозяйственных животных и растений, и эффективности биотехнологических производств.

История

Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор, когда человек отбирает растения или животных с интересующими его признаками. До XVI-XVIIв. отбор происходил бессознательно, то есть человек, например, отбирал для посева лучшие, самые крупные семена пшеницы, не задумываясь о том, что он изменяет растения в нужном ему направлении.

Только в последние столетие человек, еще не зная законов генетики, стал использовать отбор сознательно или целенаправленно, скрещивая те растения, которые удовлетворяли его в наибольшей степени.

Однако методом отбора человек не может получить принципиально новых свойств у разводимых организмов, так как при отборе можно выделить только те генотипы, которые уже существуют в популяции. Поэтому для получения новых пород и сортов животных и растений применяют гибридизацию, скрещивая растения с желательными признаками и в дальнейшем, отбирая из потомства те особи, у которых полезные свойства выражены наиболее сильно. Например, один сорт пшеницы отличается прочным стволом и устойчив к полеганию, а сорт с тонкой соломиной не заражается стеблевой ржавчиной. При скрещивании растений из двух сортов в потомстве возникают различные комбинации признаков. Но отбирают именно те растения, которые одновременно имеют прочную соломину и не болеют стеблевой ржавчиной. Так создается новый сорт.

В связи с развитием генетики, селекция получила новый импульс к развитию. Генная инженерия позволяет подвергать организмы целенаправленной модификации. Окончательно производится уже отбор лучших, но среди искусственно созданных генотипов.

Генетика является теоретической основой селекции, так как именно знание законов генетики позволяет целенаправленно управлять появлением мутаций, предсказывать результаты скрещивания, правильно проводить отбор гибридов. В результате применения знаний по генетике на практике удалось создать более 10000 сортов пшеницы на основе нескольких исходных диких сортов, получить новые штаммы микроорганизмов, выделяющих пищевые белки, лекарственные вещества, витамины и т. п.

К задачам современной селекции относится создание новых и улучшение уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.

Выдающийся генетик и селекционер академик Н. И. Вавилов писал, что селекционеры должны изучать и учитывать в своей работе следующие основные факторы: исходное сортовое и видовое разнообразие организмов; наследственную изменчивость; роль среды в развитии и проявлении нужных селекционеру признаков; закономерности наследования при гибридизации; формы искусственного отбора, направленные на выделение и закрепление необходимых признаков.

Селекция растений

Основные методы селекции вообще и селекции растений в частности - отбор и гибридизация. Для перекрестноопыляемых растений применяют массовый отбор особей с желаемыми свойствами. В противном случае невозможно получить материал для дальнейшего скрещивания. Таким образом, получают, например, новые сорта ржи. Эти сорта не являются генетически однородными. Если же желательно получение чистой линии - то есть генетически однородного сорта, то применяют индивидуальный отбор, при котором путем самоопыления получают потомство от одной единственной особи с желательными признаками. Таким методом были получены многие сорта пшеницы, капусты, и т. п.

Для закрепления полезных наследственных свойств необходимо повысить гомозиготность нового сорта. Иногда для этого применяют самоопыление перекрестноопыляемых растений. При этом могут фенотипически проявиться неблагоприятные воздействия рецессивных генов. Основная причина этого - переход многих генов в гомозиготное состояние. У любого организма в генотипе постепенно накапливаются неблагоприятные мутантные гены. Они чаще всего рецессивны, и фенотипически не проявляются. Но при самоопылении они переходят в гомозиготное состояние, и возникает неблагоприятное наследственное изменение. В природе у самоопыляемых растений рецессивные мутантные гены быстро переходят в гомозиготное состояние, и такие растения погибают, выбраковываясь естественным отбором.

Несмотря на неблагоприятные последствия самоопыления, его часто применяют у перекрестноопыляемых растений для получения гомозиготных («чистых») линий с нужными признаками. Это приводит к снижению урожайности. Однако затем проводят перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями и в результате в ряде случаев получают высокоурожайные гибриды, обладающие нужными селекционеру свойствами. Это метод межлинейной гибридизации, при котором часто наблюдается эффект гетерозиса: гибриды первого поколения обладают высокой урожайностью и устойчивостью к неблагоприятным воздействиям. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, которые получаются при скрещивании не только разных линий, но и разных сортов и даже видов. К сожалению, эффект гетерозиготной (или гибридной) мощности бывает сильным только в первом гибридном поколении, а в следующих поколениях постепенно снижается. Основная причина гетерозиса заключается в устранении в гибридах вредного проявления накопившихся рецессивных генов. Другая причина - объединение в гибридах доминантных генов родительских особей и взаимное усиление их эффектов.

В селекции растений широко применяется экспериментальная полиплоидия, так как полиплоиды отличаются быстрым ростом, крупными размерами и высокой урожайностью. В сельскохозяйственной практике широко используются триплоидная сахарная свекла, четырехплоидные клевер, рожь и твердая пшеница, а также шестиплоидная мягкая пшеница. Получают искусственные полиплоиды при помощи химических веществ, которые разрушают веретено деления, в результате чего удвоившиеся хромосомы не могут разойтись, оставаясь в одном ядре. Одно из таких веществ - колхицин. Применение колхицина для получения искусственных полиплоидов является одним из примеров искусственного мутагенеза, применяемого при селекции растений.

Путем искусственного мутагенеза и последующего отбора мутантов были получены новые высокоурожайные сорта ячменя и пшеницы. Этими же методами удалось получить новые штаммы грибов, выделяющие в 20 раз больше антибиотиков, чем исходные формы. Сейчас в мире культивируют более 250 сортов сельскохозяйственных растений, созданных при помощи физического и химического мутагенеза. Это сорта кукурузы, ячменя, сои, риса, томатов, подсолнечника, хлопчатника, декоративных растений.

Селекция животных

Особенности селекции животных . Основные принципы селекции животных не отличаются от принципов селекции растений. Однако селекция животных имеет некоторые особенности: для них характерно только половое размножение; в основном очень редкая смена поколений (у большинства животных через несколько лет); количество особей в потомстве невелико. Поэтому в селекционной работе с животными важное значение приобретает анализ совокупности внешних признаков, или экстерьера, характерного для той или иной породы.

Одомашнивание животных. Одним из важнейших достижений человека на заре его становления и развития (10-12 тыс. лет назад) было создание постоянного и достаточно надежного источника продуктов питания путем одомашнивания диких животных. Главным фактором одомашнивания служит искусственный отбор организмов, отвечающих требованиям человека. У домашних животных весьма развиты отдельные признаки, часто бесполезные или даже вредные для их существования в естественных условиях, но полезные для человека. Например, способность некоторых пород кур давать более 300 яиц в год лишена биологического смысла, поскольку такое количество яиц курица не сможет высиживать. Поэтому в естественных условиях одомашненные формы существовать не могут.

Одомашнивание привело к ослаблению действия стабилизирующего отбора, что резко повысило уровень изменчивости и расширило его спектр. При этом одомашнивание сопровождалось отбором, вначале бессознательным (отбор тех особей, которые лучше выглядели, имели более спокойный нрав, обладали другими ценными для человека качествами), затем осознанным, или методическим. Широкое использование методического отбора направлено на формирование у животных определенных качеств, удовлетворяющих человека.

Процесс одомашнивания новых животных для удовлетворения потребностей человека продолжается и в наше время. Например, для получения модной и высококачественной пушнины создана новая отрасль животноводства - пушное звероводство.

Отбор и типы скрещивания . Отбор родительских форм и типы скрещивания животных проводятся с учетом цели, поставленной селекционером. Это может быть целенаправленное получение определенного экстерьера, повышение молочности, жирности молока, качества мяса и т. д. Разводимые животные оцениваются не только по внешним признакам, но и по происхождению и качеству потомства. Поэтому необходимо хорошо знать их родословную. В племенных хозяйствах при подборе производителей всегда ведется учет родословных, в которых оцениваются экстерьерные особенности и продуктивность родительских форм в течение ряда поколений. По признакам предков, особенно по материнской линии, можно судить с известной вероятностью о генотипе производителей.

В селекционной работе с животными применяют в основном два способа скрещивания: аутбридинг и инбридинг.

Аутбридинг, или неродственное скрещивание между особями одной породы или разных пород животных, при дальнейшем строгом отборе приводит к поддержанию полезных качеств и к усилению их в ряду следующих поколений.

При инбридинге в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство (отец-дочь, мать-сын, двоюродные братья-сестры и т. д.). Такое скрещивание в определенной степени аналогично самоопылению у растений, которое также приводит к повышению гомозиготности и, как следствие, к закреплению хозяйственно ценных признаков у потомков. При этом гомозиготизация по генам, контролирующим изучаемый признак, происходит тем быстрее, чем более близкородственное скрещивание используют при инбридинге. Однако гомозиготизация при инбридинге, как и в случае растений, ведет к ослаблению животных, снижает их устойчивость к воздействию среды, повышает заболеваемость. Во избежание этого необходимо проводить строгий отбор особей, обладающих ценными хозяйственными признаками.

В селекции инбридинг обычно является лишь одним из этапов улучшения породы. За ним следует скрещивание разных межлинейных гибридов, в результате которого нежелательные рецессивные аллели переводятся в гетерозиготное состояние и вредные последствия близкородственного скрещивания заметно снижаются.

У домашних животных, как и у растений, наблюдается явление гетерозиса : при межпородных или межвидовых скрещиваниях у гибридов первого поколения происходит особенно мощное развитие и повышение жизнеспособности. Классическим примером проявления гетерозиса является мул - гибрид кобылы и осла. Это сильное, выносливое животное, которое может использоваться в значительно более трудных условиях, чем родительские формы.

Гетерозис широко применяют в промышленном птицеводстве (пример - бройлерные цыплята) и свиноводстве, так как первое поколение гибридов непосредственно используют в хозяйственных целях.

Отдаленная гибридизация. Отдаленная гибридизация домашних животных менее эффективна, чем растений. Межвидовые гибриды животных часто бывают бесплодными. При этом восстановление плодовитости у животных представляет более сложную задачу, поскольку получение полиплоидов на основе умножения числа хромосом у них невозможно. Правда, в некоторых случаях отдаленная гибридизация сопровождается нормальным слиянием гамет, обычным мейозом и дальнейшим развитием зародыша, что позволило получить некоторые породы, сочетающие ценные признаки обоих использованных в гибридизации видов. Например, в Казахстане на основе гибридизации тонкорунных овец с диким горным бараном архаром создана новая порода тонкорунных архамериносов, которые, как и архары, пасутся на высокогорных пастбищах, недоступных для тонкорунных мериносов. Улучшены породы местного крупного рогатого скота путем скрещивания его с зебу и яками.

Селекционерами России достигнуты значительные успехи в создании новых и улучшении уже существующих пород животных. Продолжается селекционная работа по укрупнению, повышению скороспелости и работоспособности лошадей белорусской упряжной группы, улучшению продуктивного потенциала овец по настригу шерсти, живой массе и плодовитости, по созданию линий и кроссов мясных уток, гусей, высокопродуктивной породы карпа и др.

Кроме того, в настоящий момент существуют новые методы селекции, они представлены для вас на слайде.

Селекция микроорганизмов

Микроорганизмы (бактерии, микроскопические грибы, простейшие и др.) играют исключительно важную роль в биосфере и хозяйственной деятельности человека. Из более, чем 100 тыс. видов известных в природе микроорганизмов человеком используется несколько сотен, и число это растет. Качественный скачок в их использовании произошел в последние десятилетия, когда были установлены многие генетические механизмы регуляции биохимических процессов в клетках микроорганизмов.

Многие из них продуцируют десятки видов органических веществ - аминокислот, белков, антибиотиков, витаминов, липидов, нуклеиновых кислот, ферментов, пигментов, сахаров и т. п., широко используемых в разных областях промышленности и медицины. Такие отрасли пищевой промышленности, как хлебопечение, производство спирта, молочных продуктов, виноделие и многие другие, основаны на деятельности микроорганизмов.

Микробиологическая промышленность предъявляет к продуцентам различных соединений жесткие требования, которые важны для технологии производства; это высокая скорость роста, использование для жизнедеятельности дешевых субстратов и устойчивость к заражению посторонними микроорганизмами. Научная основа этой промышленности - умение создавать микроорганизмы с новыми, заранее определенными генетическими свойствами и умение использовать их в промышленных масштабах.

Селекция микроорганизмов (в отличие от селекции растений и животных) имеет ряд особенностей: 1) у селекционера имеется неограниченное количество материала для работы: за считанные дни в чашках Петри или пробирках на питательных средах можно вырастить миллиарды клеток; 2) более эффективное использование мутационного процесса, поскольку геном микроорганизмов гаплоидный, что позволяет выявить любые мутации уже в первом поколении; 3) простота генетической организации бактерий: значительно меньшее количество генов, их генетическая регуляция более простая, взаимодействия генов просты или отсутствуют.

Эти особенности накладывают свой отпечаток на выбор методов селекции микроорганизмов, которые во многом существенно отличаются от методов селекции растений и животных. Например, в селекции микроорганизмов обычно учитываются их естественные способности синтезировать какие-либо полезные для человека соединения (аминокислоты, витамины, ферменты и др.). В случае использования методов генной инженерии можно заставить бактерии и другие микроорганизмы продуцировать те соединения, синтез которых в естественных природных условиях им никогда не был присущ (например, гормоны человека и животных, биологически активные соединения).

Природные микроорганизмы, как правило, обладают низкой продуктивностью содержащихся в них веществ, которые интересуют селекционера. Для использования же в микробиологической промышленности нужны высокопродуктивные штаммы, которые создаются различными методами селекции, в том числе отбором среди природных микроорганизмов.

Отбору высокопродуктивных штаммов предшествует целенаправленная работа селекционера с генетическим материалом исходных микроорганизмов. В частности, широко используют различные способы рекомбинирования генов: конъюгацию, трансдукцию, трансформацию и другие генетические процессы. Например, конъюгация (обмен генетическим материалом между бактериями) позволила создать штамм Pseudomonas putida, способный утилизировать 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).

Так, у многих микроорганизмов гены биосинтеза антибиотиков или их регуляторы находятся в плазмиде, а не в хромосоме. Поэтому увеличение числа этих плазмид путем амплификации позволяет существенно повысить выход антибиотиков.

Важнейшим этапом в селекционной работе является индуцирование мутаций. Экспериментальное получение мутаций открывает почти неограниченные перспективы для создания высокопродуктивных штаммов. Вероятность возникновения мутаций у микроорганизмов (1x10 -10 -1х10 -6) ниже, чем у всех других организмов (1x10 -6 -1x10 -4). Но вероятность выделения мутаций по данному гену у бактерий значительно выше, чем у растений и животных, поскольку получить многомиллионное потомство у микроорганизмов довольно просто и сделать это можно быстро.

Для выявления мутаций служат селективные среды, на которых способны расти мутанты, но погибают родительские клетки дикого типа. Проводится также отбор по окраске и форме колоний, скорости роста мутантов и диких форм и т. д.

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.

Роль микроорганизмов в микробиологической, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и других областях трудно переоценить. Особенно важно отметить то, что многие микроорганизмы для производства ценных продуктов используют отходы промышленного производства, нефтепродукты и тем самым производят их разрушение, предохраняя окружающую среду от загрязнения.

Суперпродуцент – это объект промышленного использования. Как можно получить его и какими свойствами должен он обладать в отличие от природного штамма?

Совершенствование биообъектов как источников ЛС включает несколько направлений. Определите эти направления в соответствии с целевыми задачами.

Современный биообъект, используемый в биотехнологической промышленности, - это биологический организм-суперпродуцент, отличающийся от исходного природного штамма по нескольким показателям.

1) безвредность для потребителя и обслуживающего персонала.

2) генетическая однородность и стабильность в отношении к субстратам и условиям культивирования.

3) высокий выход целевого продукта

4) способность расти на относительно дешевых питательных средах

5) благоприятные реологические свойства биомассы, обеспечивающие относительно несложное выделение продукта

6) устойчивость к фагам

7) благоприятные экологические показатели процесса (низкое спорообразование, запах и т.д.)

8) Отсутствие токсических веществ в целевом продукте и промышленных стоках.

Совершенствование биообъектов методами мутации и селекции

На биохимическом уровне мутация - изменение первичной структуры ДНК организма и, как следствие, изменение фенотипа биообъекта. Изменение биообъекта, благоприятное для его использования в производстве (мутация), должно передаваться по наследству.

Долгое время понятие мутации относили только к хромосомам у прокариот и хромосомам (ядру) у эукариот. В настоящее время кроме хромосомных мутаций появилось также понятие мутаций цитоплазматических (плазмидных - у прокариот, митохондриальных и плазмидных - у эукариот).

Спонтанные мутации встречаются, как правило, довольно редко. Совершенствование биообъектов путем мутаций и последующей селекции оказалось гораздо более действенным.

Мутагенез осуществляется при обработке биообъекта физическими или химическими мутагенами. В первом случае это ультрафиолетовые, гамма-, рентгеновские лучи; во втором - нитрозометилмочевина, нитрозогуанидин, акридиновые красители, антибиотики, специфично взаимодействующие с ДНК (их обычно не используют в терапии).

Механизм действия как физических, так и химических мутагенов связан с их непосредственным влиянием на ДНК (прежде всего на азотистые основания ДНК, что выражается в сшивках, димеризации, алкилировании последних, интеркаляции между ними). Повреждения не должны приводить к летальному исходу. Последующей задачей является отбор (селекция) нужных биотехнологу мутаций. Эта часть работы в целом весьма трудоемка.

В первую очередь биотехнолога интересуют мутантные культуры, обладающие повышенной способностью к образованию целевого продукта. Продуцент целевого вещества, наиболее перспективный в практическом отношении, может многократно обрабатываться разными мутагенами. Новые мутантные штаммы, получаемые в научных лабораториях разных стран мира, служат предметом обмена при творческом сотрудничестве, лицензионной продажи и т.п.

Одним из примеров эффективности мутагенеза с последующей селекцией по признаку увеличения образования целевого продукта является история создания современных суперпродуцентов пенициллина. Работа с исходными биообъектами - штаммами гриба Penicillium chrysogenum, выделенными из природных источников, велась с 1940-х гг. в течение нескольких десятилетий во многих лабораториях. Вначале проводили отбор в результате спонтанных мутаций. Затем перешли к индуцированию мутаций физическими и химическими мутагенами. В настоящее время активность штаммов сейчас в 100 тыс. раз выше, чем у обнаруженного А. Флемингом исходного штамма, с которого и началась история открытия пенициллина.

Производственные штаммы крайне нестабильны вследствие того, что многочисленные искусственные изменения в геноме клеток штамма сами по себе для жизнеспособности этих клеток положительного значения не имеют. Поэтому мутантные штаммы требуют постоянного контроля при хранении.

Совершенствование биообъектов не исчерпывается только повышением их продуктивности. С экономической точки зрения весьма важно получение мутантов, способных использовать более дешевые и менее дефицитные питательные среды. Большое значение в отношении гарантии надежности производства приобретает получение фагоустойчивых биообъектов.

Таким образом, современный биообъект, используемый в биотехнологическом производстве, - это суперпродуцент, отличающийся от исходного природного штамма не по одному, а, как правило, по нескольким показателям.

В случае применения высших растений и животных в качестве биообъектов для получения лекарственных средств возможности использования мутагенеза и селекции для их совершенствования ограничены.

Совершенствование биообъектов методами клеточной инженерии

Клеточная инженерия - «насильственный» обмен участками хромосом у прокариот или участками и даже целыми хромосомами у эукариот. В результате создаются неприродные биообъекты, среди которых могут быть отобраны продуценты новых веществ или организмы с ценными в практическом отношении свойствами.

С помощью клеточной инженерии возможно получение межвидовых и межродовых гибридных культур микроорганизмов, а также гибридных клеток между отдаленными в эволюционном отношении многоклеточными организмами. Культуры таких клеток обладают новыми свойствами. В качестве примера можно привести получение «гибридных» антибиотиков.

Известно, что среди актиномицетов есть принадлежащие к разным видам продуценты антибиотиков гликозидной структуры с варьирующими агликонами и сахарами. Так, антибиотик эритромицин имеет 14-членный макроциклический агликон и два сахара (дезозамин и кладинозу), присоединенных к нему гликозидной связью, а у антибиотиков - антрациклинов агликон состоит из четырех сконденсированных углеродных шестичленных колец, соединенных с аминосахаром.

С помощью клеточной инженерии были получены продуценты таких антибиотиков, у которых макролидный агликон эритромицина был связан с углеводной частью, соответствующей антрациклинам, и наоборот, антрациклиновый агликон с сахарами, свойственными эритромицину.

Создание биообъектов методами генетической инженерии

Генетическая инженерия – это методы получения рекомбинантных ДНК, объединяющих последовательности различного происхождения.

Гены, кодирующие белки человека, вводятся в геном одноклеточных (E. coli, Corynebacterium, Saccharomyces cerevisiae и др.). В результате микробные клетки синтезируют соединения, специфичные для человека - белковые гормоны, белковые факторы неспецифического иммунитета (инсулин, соматотропин, интерфероны, факторы свертывания крови, лактоферрин и т.д.)

Основные этапы генетической инженерии

1) Получение ДНК (химический синтез, из мРНК, обработка ДНК рестриктазой)

2) Линеаризация вектора для клонирования той же рестриктазой

3) Смешивание ДНК и разрезанного вектора

4) Трансформация сшитыми молекулами вектора клеток-хозяев

5) Размножение клеток-хозяев, амплификация рекомбинантной ДНК в трансформированных клетках

6) Получение белкового продукта

Таким образом, генетическая инженерия позволяет создавать биологически активные вещества человека вне его организма.

Кафедра микробиологии и биохимии

Методические указания

К выполнению контрольной работы

по теме: «Применение методов генной инженерии в биотехнологии»

По дисциплине: Введение в биотехнологию

для направления 020200.62 «Биология

Форма обучения: очная

Мурманск

Составитель – Елена Викторовна Макаревич, канд. биолог. наук, профессор кафедры микробиологии и биохимии Мурманского государственного технического университета

Методические указания к выполнению контрольных работ рассмотрены и одобрены на заседании кафедры-разработчика «____»_________________2013 г., протокол № _____.

Рецензент – Ольга Юрьевна Богданова, канд. биол. наук, профессор кафедры микробиологии и биохимии Мурманского государственного технического университета

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.. 4

2. Методические указания к выполнению контрольной работы 5

3. Вопросы для самопроверки... 6

6. ТАБЛИЦА ВАРИАНТОВ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ…………………….………..22

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Контрольная работа представляет собой одну из форм текущего контроля знаний студентов, и его выполнение является обязательным для всех студентов. Если работа не зачтена, студент должен иметь возможность ее исправить, путем повторного выполнения контрольной работы. Студенты, не выполнившие контрольную работу, к экзамену не допускаются.

Целью выполнения контрольной работы является углубление и закрепление знаний студентов, полученных при теоретическом изучении дисциплины и позволяет студенту продемонстрировать знания и навыки, приобретенные за время обучения по теории, а также возможность их применения в практической деятельности.

Студенты выполняют контрольную работу в сроки, установленные графиком. Выполнение контрольной работы является завершающим этапом в изучении отдельных тем дисциплины «Введение в биотехнологию».

Методические указания к выполнению контрольной работы

на тему « Применение методов генной инженерии в биотехнологии» .

Для выполнения контрольной работы необходимо:

1. Изучить теоретические данные по курсу;

3. Ответить на вопросы по данной теме;

4. Решить предоставленные в методическом пособии тестовые задания;

Генетические основы совершенствования биообъектов.

Пути и методы, используемые при получении более продуктивных биообъектов и биообъектов с другими качествами, повышающими возможность их использования в промышленном производстве (устойчивость к инфекциям, рост на менее дефицитных средах, большее соответствий требованиям промышленной гигиены и т.д.).

Традиционные методы селекции. Вариационные ряды. отбор спонтанных мутаций. Мутагенез и селекция. Физические и химические мутагены и механизм их действия. Классификация мутаций. Проблемы генетической стабильности мутантов по признаку образования целевого биотехнологического продукта.

Клеточная инженерия и использование ее методов в создании микроорганизмов и клеток растений - новых продуцентов биологически активных (лекарственных) веществ. Протопластирование и слияние (фузия) протопластов микроорганизмов. Возможность межвидового и межродового слияния. Гибриды, получаемые после слияния протопластов и регенерации клеток. Слияние протопластов и получение новых гибридных молекул в качестве целевых продуктов. Протопластирование и активация "молчащих" генов. Возможности получения новых биологически активных веществ за счет активации "молчащих генов". Методы клеточной инженерии применительно к животным клеткам. Гибридомы. Значение гибридом для производства современных диагностических препаратов.

Генетическая инженерия и создание с помощью ее методов продуцентов новых лекарственных веществ. Основные принципы технологии рекомбинантной ДНК. Внехромосомные генетические элементы - плазмиды и их функции у микроорганизмов, используемых в биотехнологических процессах. Основные физико-химические характеристики плазмид. Взаимодействие плазмид с геномом хозяина. Роль плазмидной и фаговой ДНК в генетическом конструировании продуцентов биологически активных веществ. Транспозоны и их использование в конструировании продуцентов. Направленный мутагенез (ин витро) и его значение при конструировании продуцентов.

Понятие вектора в генетической инженерии. Векторные молекулы на основе плазмидной и фаговой ДНК. Химический синтез фрагментов ДНК. Методы секвенирования (определения последовательности нуклеотидов). Химический синтез гена.

Ферменты, используемые в генетической инженерии. Рестриктазы. Классификация и специфичность. Формирование "липких концов». Рестриктаза E.coli R1 и распознаваемая ею последовательность нуклеотидов. Лигазы и механизм их действия.

Последовательность операций при включении чужеродного гена в векторную молекулу. Перенос вектора с чужеродным геном в микробную клетку.

Генетические маркеры. Методы идентификации и изоляции клонов с рекомбинантной ДНК.

Проблемы экспрессии чужеродных генов в микроорганизмах. Гены животной клетки; экзоны, нитроны. Обеспечение возможности экспрессии генов млекопитающих в микробной клетке. Обратная транскриптаза.

Способы преодоления барьеров на пути экспрессии чужеродных генов. Стабилизация чужеродных белков (целевых продуктов) в клетке. Генетические методы, обеспечивающие выделение чужеродных белков в среду.

Микроорганизмы различных систематических групп: дрожжи, эубактерии, актиномицеты и др. как хозяева при экспрессии чужеродных генов. Специфические проблемы генетической инженерии при создании новых продуцентов белковых веществ, первичных метаболитов как целевых биотехнологических продуктов.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Перечислите традиционные методы селекции.
2. Расскажите об использовании методов клеточной инженерии в создании микроорганизмов и клеток растений.
3. Каковы механизмы действия физических и химических мутагенов?
4. Назовите возможности получения новых биологически активных веществ за счет активации "молчащих генов".
5. Раскройте понятие гибридонов.
6. Перечислите методы идентификации и изоляции клонов с рекомбинантной ДНК.
7. В различие между экзонами и интронами?
8. Что такое экспрессия чужеродных генов?

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

Выпишите правильный ответ:

1. Под термином «обратная генетика» понимают следующие манипуляции
1. ДНК - РНК - белок - модификация белка - клетка
2. белок - РНК - ДНК - модификация ДНК - клетка
3. РНК - модификация РНК - ДНК - белок
4. клетка - ДНК - РНК - белок - модификация белка

2. Трансгенные организмы получают путем ввода чужеродного гена в
1. соматическую клетку
2. яйцеклетку
3. сперматозоид
4. митохондрии

3. Акромегалия характерна для животных, содержащих чужеродный ген
1. инсулина
2. интерферона
3. соматостатина
4. соматотропина

4. Год, когда впервые показана роль нуклеиновых кислот в передаче наследственной информации
1. 1940
2. 1944
3. 1953
4. 1957

5. Год, когда была создана модель двойной спирали ДНК
1. 1940
2. 1944
3. 1953
4. 1957

6. Первым объектом генной инженерии стала
1. E.coli
2. S.cerevisae
3. B.subtilis

7. Первыми объектами генной инженерии стали вирусы и плазмиды
1. S.cerevisae
2. B.subtilis
3. E.coli

8. В качестве вектора для введения чужого гена в животную клетку используют
1. плазмиды агробактерий
2. плазмиды бактерий
4. вироиды
5. вирус SV-40

9. В качестве вектора для введения чужого гена в животную клетку используют
1. ретровирусы
2. плазмиды бактерий
3. ДНК хлоропластов и митохондрий
4. вироиды

10. В качестве вектора для введения чужого гена в животную клетку не используют
1. вирус SV-40
2. ретровирусы
3. ДНК митохондрий
4. транспозоны
5. вироиды

11. В качестве вектора для введения гена в растительную клетку используют
1. вирус SV-40
2. вирус саркомы Рауса
3. плазмиды
4. вироиды

12. В качестве вектора для введения гена в растительную клетку используют
1. вирус SV-40
2. вирус саркомы Рауса
3. плазмиды агробактерий

13. В качестве вектора для введения гена в растительную клетку не используют
1. транспозоны
2. ДНК хлоропластов
3. плазмиды бактерий
4. вироиды

14. В состав вектора на основе вируса не входят последовательности, отвечающие за
1. вирулентность
2. способность к репликации
3. маркерный признак
4. патогенность

15. В состав вектора на основе вируса входят последовательности, отвечающие за
1. способность к передаче в клетку хозяина
2. способность к амплификации
3. маркерный признак
4. все перечисленные последовательности

16. Вектор должен быть
1. большим
2. небольшим
3. верны оба утверждения

17. В основе использования ДНК митохондрий и хлоропластов в качестве вектора лежит
1. кольцеобразная форма
2. объем
3. наличие гомологичных участков с ядерным геномом
4. верны все утверждения

18. Количество нуклеотидов, составляющих вироиды
1. 200 - 250
2. 270 - 300
3. 320 - 370
4. около 1000

19. Вироиды имеют форму
1. прямолинейную
2. кольцевую
3. спиралевидную

20. Транспозоны имеют форму
1. прямолинейную
2. кольцевую

21. Транспозоны впервые были открыты в
1. 30 - х годах
2. конце 40 -х годов
3. 1971 году

22. Транспозоны открыл
1. Поль Берг
2. Барбара Мак-Клинток
3. Фредерик Сэнгер

23. Год открытия вироидов
1. 1968
2. 1971
3. 1973
4. 1977

24. Вироидам представляют собой
1. 1 цепочечную ДНК
2. 1 цепочечную РНК
3. 2 цепочечную ДНК
4. 2 цепочечную РНК

25. Нуклеиновая кислота вироидов с белком
1. связана
2. не связана

26. Транспозоны играют важную роль в эволюции вилов
1. да
2. нет

30. При рестриктазно-лигазном методе происходит сшивание концов ДНК
1. тупой-липкий
2. липкий-липкий
3. тупой-тупой

31. При коннекторном методе происходит сшивание концов ДНК
1. тупой-липкий
2. липкий-липкий
3. тупой-тупой

32. Применение линкеров имеет смысл в том стучае, если при разрушении 2 типов ДНК рестриктазами образуются концы
1. одноименные липкие
2. разноименные липкие
3. тупые

33. Применение линкеров имеет смысл в том стучае, если при разрушении 2 типов ДНК рестриктазами образуются концы
1. одноименные липкие
2. тупой и липкий
3. тупые

34. Линкеры не применяют, если при разрушении 2 типов ДНК рестриктазами образуются концы
1. одноименные липкие
2. разноименные липкие
3. тупые
4. тупой и липкий

35. Фермент концевая трансфераза применяется при сшивании концов
1. одноименных липких
2. разноименных липких
3. тупых
4. тупого и липкого

36. Для сшивания тупых концов ДНК применяют лигазу в концентрациях
1. недостаточных
2. стандартных
3. избыточных

37. Для денатурации ДНК требуется
1. щелочной рН
2. кислый рН
3. кислый рН и высокая температура
4. щелочной рН и высокая температура

38. Температура денатурации ДНК (оС)
1. 37
2. 65
3. 100

39. Температура ренатурации ДНК (оС)
1. 37
2. 65
3. 100

40. При гибридизации спариваются фрагменты ДНК
1. одноцепочечные
2. двуцепочечные
3. одно- и двуцепочечные

41. При гибридизации возможно спаривание
1. ДНК - ДНК
2. ДНК - РНК
3. РНК - РНК
4. все перечисленные сочетания

42. Гибридизацию исследуемой нуклеиновой кислоты с ДНК-зондом проводят
1. в растворе
2. в геле
3. на нитроцеллюлозе

43. Чужеродная ДНК, попавшая в клетки в природе, как правило, не проявляет активности, так как разрушается ферментом
1. лигазой
2. метилазой
3. рестриктазой
4. транскриптазой

44. Год рождения генной инженерии
1. 1971
2. 1972
3. 1973
4. 1974

45. Первая гибридная ДНК содержала фрагменты ДНК
1. вируса и бактерии
2. 2-х вирусов и бактерии
3. бактерии, дрожжевой клетки и вируса
4. бактерии, вируса и животной клетки

46. Первая выделенная из бактериальной клетки эндонуклеаза расщепляла молекулы ДНК
1. в месте узнавания
2. на определнном расстоянии от места узнавания
3. в произвольном месте от места узнавания

47. Первую рестриктазу, которая расщепляла строго определенную последовательность ДНК выделили
1. Мезельсон и Юань
2. Мезельсон и Вейгл
3. Смит и Вилькокс

48. В состав полимеразы входит функциональных доменов
1. 1
2. 2
3. 3
4. 4

49. Фрагмент Кленова включает в себя
1. 5’-3’ полимеразу и 3’-5’ экзонуклеазу
2. 5’-3’ полимеразу и 3’-5’ полимеразу
3. 5’-3’ полимеразу и 5’-3’ экзонуклеазу
4. 3’-5’ экзонуклеазу и 5’-3’ экзонуклеазу

50. Диэфирную связь в неспаренных участках ДНК убирает
1. 5’-3’ полимераза
2. 3’-5’ экзонуклеаза
3. 5’-3’ экзонуклеаза
4. 3’-5’ полимераза

51. Диэфирную связь в двойных участках ДНК убирает
1. 5’-3’ полимераза
2. 3’-5’ экзонуклеаза
3. 5’-3’ экзонуклеаза
4. 3’-5’ полимераза

52. За удаление присоединенных во время репликации нуклеотидов отвечает
1. 5’-3’ полимераза
2. 3’-5’ экзонуклеаза
3. 5’-3’ экзонуклеаза
4. 3’-5’ полимераза

53. В процессах репарации ДНК, вырезая олигонуклеотиды дляной 10 н.п., участвует
1. 5’-3’ полимераза
2. 3’-5’ экзонуклеаза
3. 5’-3’ экзонуклеаза
4. 3’-5’ полимераза

54. Терминальная трансфераза катализирует присоединение нуклеотидов к концу молекулы ДНК
1. 5’ - ОН
2. 3’ – ОН

55. Узнают и расщепляют молекулы ДНК в произвольных точках нуклеазы
1. 1 класса
2. 2 класса
3. 3 класса
4. 1 и 3 класса
5. 2 и 3 класса

56. Узнают и расщепляют молекулы ДНК строко в сайте узнавания или на фиксированном расстоянии от него нуклеазы
1. 1 класса
2. 2 класса
3. 3 класса
4. 1 и 3 класса
5. 2 и 3 класса

57. За рестриктазную и метилирующую активность отвечает 1 белок у эндонуклеаз рестрикции
1. 1 и 3 класса
2. 2 и 3 класса
3. 1 и 2 класса
4. 2 класса
5. 3 класса

58. За рестриктазную и метилирующую активность отвечают разные белки у эндонуклеаз рестрикции
1. 1 и 3 класса
2. 2 и 3 класса
3. 1 и 2 класса
4. 2 класса
5. 3 класса

59. Ложными изошизомерами являются
1. Hpa I и Eco RI
2. Hind III и Eco RI
3. Hpa I и Hind III

60. При разгоне ДНК в агарозном геле ближе к стартовой линии окажутся фрагменты
1. короткие
2. длинные
3. короткие

62. Для построения рестрикционной карты необходимо фрагменты ДНК последовательно обработать
1. 1 рестриктазой, затем 2 рестриктазой
2. 1 рестриктазой и смесью 1 и 2 рестриктаз
3. 1 рестриктазой, 2 рестриктазой и их смесью

63. Первая рестрикционная карта была получена для
1. бактериофага
2. плазмиды pBR 322
3. вируса саркомы Рауса
4. вируса SV-40

64. Рестрикционные карты позволяют определить
1. полную нуклеотидную последовательность
2. степень гомологии участков ДНК
3. нарушения в работе гена
4. структуру гена

65. Химический сиквенс ДНК основан на
1. синтезе комплементарного участка ДНК
2. разрушении 1 нуклеотида
3. разрушении одного из 4 нуклеотидов в каждой реакционной смеси

66. Химический сиквенс ДНК предложили
1. Сэнгер и Гилберт
2. Сэвидж и Максам
3. Максам и Гилберт

67. Ферментативный сиквенс ДНК предложил
1. Максам
2. Гилберт
3. Сэнгер
4. Сэвидж

68. При химическом сиквенсе ДНК метится
1. с одного конца
2. с обоих концов
3. по всей длине

69. Модификация нуклеотидов при ферментативном сиквенсе предполагает изменение концов
1. 3’-ОН
2. 5’-ОН
3. 3’-ОН и 5’-ОН

70. При ферментативном сиквенсе модифицированные нуклеотиды добавляют по сравнению с нормальными в
1. избытке
2. равном соотношении
3. недостатке

71. Для недорестрикции эндонуклеазы добавляют
1. в недостатке
2. избытке

72. Недорестрикция обычно применяется при использовании рестриктаз
1. крупнощепящих
2. мелкощепящих
3. 1 класса
4. 3 класса

73. Для необратимого связывания ДНК с нитроцеллюлозой необходима температура (оС)
1. 65
2. 70
3. 80
4. 100

74. Для необратимого связывания ДНК с нитроцеллюлозой необходимы высокая температура и
1. обычное давление
2. высокое давление
3. низкое давление
4. вакуум

75. Перенос ДНК на нитроцеллюлозный фильтр называется
1. Северный блоттинг
2. Южный блоттинг
3. Западный блоттинг

76. Перенос РНК на нитроцеллюлозный фильтр называется
1. Северный блоттинг
2. Южный блоттинг
3. Западный блоттинг

77. Перенос белка на нитроцеллюлозный фильтр называется
1. Северный блоттинг
2. Южный блоттинг
3. Западный блоттинг

78. Фильтровальная бумага при блоттинге обеспечивает ток буферного раствора в направлении
1. электрофореза
2. обратном электрофорезу
3. перпендикулярном электрофорезу

79. Название «метод дробовика» применяется по отношению к библиотекам
1. геномным
2. клоновой ДНК

80. С синтеза ДНК на матрице РНК начинается создание библиотек
1. геномных
2. клоновой ДНК

81. При создании геномной библиотеки геном представлен
1. целиком
2. фрагментарно

82. Создание геномной библиотеки можно считать амплификацией ДНК
1. in vitro
2. in vivo

83. Создание клоновой библиотеки можно считать амплификацией ДНК
1. in vitro
2. in vivo

84. Полимеразную цепную реакцию можно считать амплификацией ДНК
1. in vitro
2. in vivo

85. При получении животных белков с помощью бактериальной клетки лучше использовать библиотеку ДНК
1. клоновую
2. геномную

86. Метод бесклеточного молекулярного клонирования был разработан в
1. 1973 году
2. 1976 году
3. 1977 году
4. 1985 году

87. Полимеразную цепную реакцию разработал
1. Берг
2. Гилберт
3. Саузерн
4. Маллис

88. Методику переноса ДНК на нитроцеллюлозный фильтр разработал
1. Берг
2. Гилберт
3. Саузерн
4. Маллис

89. При полимеразной цепной реакции количество ДНК от цикла к циклу увеличивается
1. на несколько фрагментов
2. в арифметической прогрессии
3. в геометрической прогрессии

90. Цикл амплификации ДНК in vitro занимает (в минутах)
1. 5
2. 10
3. 15
4. 20

91. Для целей медицинской диагностики чаще всего используют амплификацию ДНК с помощью клонирования
1. в вирусе
2. в плазмиде
3. бесклеточного молекулярного

92. Промотор b-лактамазы
1. сильный регулируемый
2. слабый нерегулируемый
3. слабый регулируемый
4. сильный нерегулируемый

93. Промотор, полученный из бактериофага l
1. сильный регулируемый
2. слабый нерегулируемый
3. слабый регулируемый
4. сильный нерегулируемый

94. Промотор, полученный из бактериофага l регулируется
1. триптофановым голоданием
2. лактозой
3. температурой

95. Наличие интронов и экзонов не характерно для ДНК
1. дрожжей
2. растений
3. животных
4. бактерий

96. Только для эукариотической клетки характерно наличие
1. аттенуатора
2. последовательности Шайна-Дальнарно
3. модулятора

97. Только для эукариотической клетки характерно наличие
1. аттенуатора
2. промотора
3. усилителя

98. При трансфекции лигирование маркерного признака с вводимым геном
1. обязательно
2. необязательно

99. Эффективность вхождения ДНК в клетки
1. высока
2. невысока

100. Частота трансформации ДНК клетки при трансфекции
1. высока
2. невысока

101. Стабильную трансформацию претерпевает при трансфекции 1 из
1. 10 клеток
2. 100 клеток
3. 1000 клеток

102. Метод микроинъекций был разработан
1. Максамом и Гилбертом
2. Мезельсоном и Юанем
3. Андерсеном и Диакумакосом

103. Стабильная трансформация клеток выше при
1. трансфекции
2. микроинъекции
3. достаточно высока в обоих случаях

104. При микроинъекциях трансформируется клеток (%)
1. 1
2. 10
3. 30
4. 50
5. 100

105. Реплицирует рибосомные гены промотор
1. Pol I
2. Pol II
3. Pol III

106. Реплицирует структурные гены белков промотор
1. Pol I
2. Pol II
3. Pol III

107. Реплицирует гены, кодирующие небольшие РНК промотор
1. Pol I
2. Pol II
3. Pol III

108. Для экспрессии эукариотических генов в клетке прокариот необходимо ставить их под контроль регуляторных элементов
1. эукариот
2. прокариот
3. прокариот и эукариот

109. Аттенуаторы располагаются между
1. 1 и 2 структурным геном
2. в конце структурного гена
3. между промотором и 1-м структурным геном
4. между промотором и 2-м структурным геном

110. В качестве маркера для бактериальных клеток используют ген фермента
1. тимидинкиназы
2. лактозы
3. антибиотика

111. В качестве маркера для животной клетки используют ген
1. тимидинкиназы
2. лактозы
3. антибиотика

112. При коннектором методе с использование концевой трансферазы бессмысленные последовательности образовываться
1. могут
2. не могут

113. Метод, наиболее часто используемый при построении гибридных ДНК
1. рестриктазно-лигазный
2. коннекторный
3. с применение линкеров

114. При рестриктазно-лигазном методе бессмысленные последовательности образовываться
1. могут
2. не могут

115. Номенклатуру рестриктаз предложили
1. Смит и Натанс
2. Мезельсон и Юань
3. Смит и Вилькокс

116. Сайты узнавания рестриктазами относительно поворота на 180оС
1. симметричны
2. не симметричны

Закончить предложение:

117. На изменении проницаемости мембраны при пропускании высоковольных импульсов основан метод _____________.
118. Обрабатывая ультразвуком водные эмульсии фосфолипидов, получают _______.
119. На образовании пор в цитоплазматической мембране основан метод _________
120. Для защиты экзогенного генетического материала при введении его в клетку применяют __________
121. ДНК спермы лосося, добавленная к специфическому гену - _________
122. Введение ДНК с помощью преципитата кальция - ______________
123. Регуляторная последовательность, способная понизить уровень транскрипции даже при наличии сильного промотора ___________.
124. Двуцепочечный фрагмент ДНК, необходимый для начала работы полимеразы, называется ___________
125. Вектор, способный к репликации и в бактеральной, и животной клетке - _______
126. Последовательность из 6-8 нуклеотидов, отвечающая за связывание РНК с рибосомой - __________ _____________.
127. Регулируемый промотор называется ____________.
128. Последовательность ДНК, с которой начинается считывание информации - ________
129. Рестриктаза, выделенная из Streptomyces albus, называется _____
130. Рестриктаза, выделенная из Escherichia coli, называется _____
131. Рестриктаза, выделенная из Streptcoccus aureus, называется _____
132. Метилаза, выделенная из Streptomyces albus, называется _____
133. Метилаза, выделенная из Escherichia coli, называется _____
134. Метилаза, выделенная из Streptcoccus aureus, называется _____
135. Рестриктаза, выделенная из Haemophilus parahaemolyticus, называется _____
136. Ферментативный метод предполагает использование __________ ________
137. Фермент, отвечающий за миграцию определенных участков ДНК в пределах хромосомы - _______________.
138. В качестве вектора для введения генов в животную клетку используется ДНК-содержащий вирус ____________.
139. Генетические элементы клетки, способные к миграции в пределах хромосомы, называются _____________.
140. РНК-содержащие вирусы, способные менять геном клетки - __________.
141. Конструирование in vitro функциоонально активных генетических структур называется ________________ ____________.
142. Создание в пробирке рекомбинантных ДНК называется _______ ________.
143. Искусственные генетические структуры называются ______________.
144. Многократное удвоение плазмиды или фрагмента ДНК - ___________.
145. Удвоение гена в клетке или пробирке называется ____________.
146. Фермент, отвечающий за специфическое мечение ДНК в клетке - ________.
147. Фермент, отвечающий за восстановление фосфодиэфирной связи в молекуле ДНК - _____________.
148. Фермент, отвечающий за синтез комплементарной цепи ДНК - ____________.
149. Фермент, модифицирующий «тупые» концы ДНК - ______________.
150. Фермент, вносящий разрывы в двойную цепь ДНК - ____________.
151. За синтез ДНК на матрице РНК отвечает фермент __________ ____________.
152. Рестриктаза, выделенная из Bacillus subtilis, называется _____
153. Промотор, иниициирующий транскрипцию редко - ____________
154. Промотор, инициирующий транскрицию часто - _______________.
155. Небольшой олигонуклеотид, содержащий разноименные липкие концы называется ___________.
156. Белок, препятствующий связыванию полимеразы с ДНК - ____________
157. Этап полимеразной цепной реакции, когла образуются одноцепочечный фрагмент, связанный с праймером - _____________.
158. Введение ДНК в клетки с помощь. ДЭАЭ-декстрана - _______________.
159. Способ введения ДНК, основанныей на изменении проницаемости ЦПМ путем обработки электроимрульсами называется

п\п	Название учебников, учебных пособий и других источников	Авторы (под ред.)	Издательство	Год издания
Основная:
1.	Основы биотехнологии: учебное пособие	Т. А. Егорова, С. М. Клунова, Е. А. Живухина	М.: Академия
2.	Современная биотехнология	Елдышев Ю.Н.	М:Тайдекс Ко
3.	Гидромикробиологический анализ сточных вод. Методические указания.	Макаревич Е.В. Литвинова М.Ю.	Мурманск МГТУ
4.	Экология микроорганизмов	Нетрусов А.И.	М.: Академия
	Промышленная микробиология и биотехнология	Макаревич Е.В.	МГТУ
	Основы промышленной биотехнологии: учеб. пособие для вузов	Бирюков, В. В.	М. : Колос
	Молекулярная биотехнология: Принципы и применение / пер. с англ. Н. В. Баскаковой	Глик, Б.	М. : Мир
	Теоретические основы биотехнологии и практические аспекты их использования при производстве ряда биологически активных веществ из сырья животного, водного и растительного происхождения в народном хозяйстве России и медицине. Ч.1,2	Семенов, Б. Н.	КГТУ. - Калининград
	Микроорганизмы заквасок кисломолочных продуктов. Методические указания.	Макаревич Е.В., Литвинова М.Ю.	Мурманск МГТУ	2009.
	Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Ведение в биотехнологию»	Литвинова М.Ю.	Мурманск МГТУ
Дополнительная:
	Введение в биотехнологию	Бекер М.Е.	М.: Пищевая пром
	Определитель бактерий Берджи. В 2 т.	Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Смита и др.	М.: Мир
	Промышленная микробиология.	Под ред. Егорова Н.С.	М.: Высшая школа
	Техническая микробиология рыбных продуктов.	Дутова Е.Н. и др. .	М.: Пищевая пром
	Микробиология пищевых производств.	Вербина Н.М., Каптерова Ю.В.	М.: Агропромиздат
	Основные питательные среды для культивирования микроорганизмов. Приготовление питательных сред. Методические указания к выполнению лабораторной работы.	Богданова О.Ю., Макаревич Е.В.	Мурманск МГТУ
	Микробиология продуктов животного происхождения	Мюнх Г.Д., Заупе Х., Шрайтер М.и др.	М.: Агропромиздат
	Микробиология в пищевой промышленности.	Жвирблянская А.Ю., Бакушинская О.А.	М.: Пищевая пром-сть

ТАБЛИЦА ВАРИАНТОВ ЗАДАНИЙ

Предпос-ледняя цифра шифра	Последняя цифра шифра
	1, 17, 29, 48, 134,80,127	2, 18, 31,49, 133,81,128	3, 19, 32,50, 132,82,129	4, 20, 33,51, 131,83,130	5, 21, 34,52, 130,84,131	6, 22, 35,53, 129,85,132	7, 23, 36,54, 128,86,133	8, 24, 37,55, 127,88,134	9, 25, 38,56, 126,89,135	10, 26, 30,57, 125,87,136
	11, 27, 40,52, 124,90 ,137	12, 28, 29,46, 123,91,138	13, 17, 31,45, 122,92,139	14, 18, 33,44, 121,93,140	15, 19, 40,43, 120,94,141	16, 20, 34,42, 119,95,142	1, 21, 39,41, 118,96,143	2, 22, 40,60, 117,97,144	3, 23, 30,59, 116,98,145	4, 24, 40,58, 115,99,146
	5, 25, 36,45, 114,70,147	6, 19, 26, 32, 113,71,148	7, 27, 29,51, 112,72,149	8, 28, 31,44, 111,73,150	9, 17, 37,58, 110,74,151	10, 18, 39,60, 109,75,152	11, 19, 34, 42, 108,76,153	12, 20, 30,50, 107,77,154	13, 21, 37,56, 106,78,155	14, 22, 38, 47, 105,79,156
	15, 23, 32,59, 135,43,157	16, 24, 38,49, 103,85,158	1, 25, 38,51, 102,72,159	2, 26, 58, 39, 101, 126,85	3, 27, 31,52, 100,94,127	4, 28, 37,44, 99,112,128	5, 17, 30, 56, 98,130,129	6, 18, 34, 55, 97,69,130	7, 19, 39,60, 96,123,131	8, 20, 33, 44, 95,110,132
	9, 21, 39,47, 94,127,133	10, 22, 40,51, 93,128,134	11, 23, 39, 47, 92,129,135	12, 25, 33, 44, 91,130,136	13, 26, 31,59, 90,131,137	14, 28, 30,58, 89,132,138	15, 27, 31,42, 88,133,139	16, 28, 36,45, 87,134,140	1, 17, 34, 56, 86,102,141	2, 18, 39,57, 85,103,142
	3, 19, 38,51, 84,104,143	4, 21, 38,53, 83,105,144	5, 20, 33,50, 82,106,145	6, 23, 29,57, 81,107,146	7, 22, 30,59, 80,108,147	8, 25, 29,60, 79,109,148	9, 24, 38,49, 78,110,149	10, 27, 31,54, 77,111,150	11, 25, 39,42, 76,112,151	12, 24, 34,52, 75,113,152
	13, 17, 32,41, 74,114,153	14, 18, 33,42, 73,115,154	15, 19, 40,59, 72,116,155	16, 20, 30,43, 71,117,156	1, 21, 30,44, 70,118,157	2, 22, 31,45, 69,119,158	3, 23, 29,46, 68,120,159	4, 24, 39,47, 67,121,127	5, 26, 31,60, 113,95,128	6, 27, 40,55, 66,122,129
	7, 28, 33,48, 65,123,130	8, 28, 32,49, 64,124,131	9, 17, 30,50, 73,125,132	10, 18, 38,51, 100,78,133	11, 19, 39,52, 101,77,134	12, 20, 32,52, 102,83,135	13, 21, 34,53, 103,84,136	14, 22, 29,54, 104,85,137	15, 28, 33,52, 105, 86,138	16, 23, 31,45, 106,87,139
	1, 27, 34, 55, 107,72,140	2, 26, 30,56, 108,74,141	3, 22, 40,57, 109,75,142	4, 25, 39,58, 110,76,143	5, 26, 40,59, 111,77,144	6, 17, 33,60, 112, 78,145	7, 18, 38,45, 113,79,146	8, 19, 35, 41, 114,90,147	9, 20,29,53, 115,134,	10,21,38,56,116, 133,149
	11,22,30,42,150 117,132	12, 23, 37,43, 153 118,131	13, 24, 32,44,154 119,57	14, 27, 40,68,155 120,93	15, 23, 38,66,156 121,84	16, 23, 30,51,157 122, 74	1, 22, 40,78,158 123, 59	2, 17, 39,99,159 124,55	3, 18, 33,41,160 125,96	4, 19, 29,45,143 126,87

Похожая информация.

Микроорганизмы как объекты биотехнологии. Классификация. Характеристика.

Бактерии чрезвычайно разнообразны по условиям обитания, приспособляемости, типам питания и биоэнергообразования, по отношению к макроорганизмам - животным и растениям. Наиболее древние формы бактерий - архебактерии способны жить в экстремальных условиях (высокие температуры и давления, концентрированные растворы солей, кислые растворы). Эубактерии (типичные прокариоты, или бактерии) более чувствительны к условиям окружающей среды.

По типу питания бактерии делятся по источнику энергии:

· фототрофы, использующие энергию солнечного света;

· хемоавтотрофы, использующие энергию окисления неорганических веществ (соединений серы, метана, аммиака, нитритов, соединений двухвалентного железа и др.);

По типу окисления вещества:

· органотрофы, получающие энергию при разложении органических веществ до минеральных веществ; эти бактерии - основные участники круговорота углерода, к этой же группе относятся бактерии, использующие энергию брожения;

· литотрофы (неорганические вещества);

По типу источников углерода:

· гетеротрофные – используют органические вещества;

· афтотрофные – используют газ;

Для обозначения типа питания используется:

1. природа источника энергии фото- или хемо-;

2. Доноры электронов лито- или органо-;

3. Источники углерода афто- и гетеро-;

И заканчивается термин словами трофия. 8 различных типов питания.

Высшие животные и растение склоны к 2 типам питания:

1) Хемоорганогетеротрофия (животные)

2) Фотолитоафтотрофия (растения)

У микроорганизму представлены все типы питания при чем они могут переходить с одного на другой в зависимости от существования

Существует отдельный вид питания:

Бактерии являются удобным объектом для генетических исследований. Наиболее изученной и широко применяемой в генно-инженерных исследованиях является кишечная палочка Escherichia coli (Е. coli), обитающая в кишечнике человека.

Организация и структура биотехнологических производств. Отличительные особенности биотехнологического производства от традиционных видов технологий. Преимущества и недостатки биотехнологических производств по сравнению с традиционными технологиями.

Большое разнообразие биотехнологических процессов, нашедших промышленное применение, приводит к необходимости рассмотреть общие, наиболее важные проблемы, возникающие при создании любого биотехнологического производства. Процессы промышленной биотехнологии разделяют на 2 большие группы: производство биомассы и получение продуктов метаболизма. Однако такая классификация не отражает наиболее существенных с технологической точки зрения аспектов промышленных биотехнологических процессов. В этом плане необходимо рассматривать стадии биотехнологического производства, их сходство и различие в зависимости от конечной цели биотехнологического процесса.

Существует 5 стадий биотехнологического производства.

Две начальные стадии включают подготовку сырья и биологически действующего начала. В процессах инженерной энзимологии они обычно состоят из приготовления раствора субстрата с заданными свойствами (рН, температура, концентрация) и подготовки партии ферментного препарата данного типа, ферментного или иммобилизованного. При осуществлении микробиологического синтеза необходимы стадии приготовления питательной среды и поддержания чистой культуры, которая могла бы постоянно или по мере необходимости использоваться в процессе. Поддержание чистой культуры штамма-продуцента - главная задача любого микробиологического производства, поскольку высокоактивный, не претерпевший нежелательных изменений штамм может служить гарантией получения целевого продукта с заданными свойствами.

Третья стадия - стадия ферментации, на которой происходит образование целевого продукта. На этой стадии идет микробиологическое превращение компонентов питательной среды сначала в биомассу, затем, если это необходимо, в целевой метаболит.

На четвертом этапе из культуральной жидкости выделяют и очищают целевые продукты. Для промышленных микробиологических процессов характерно, как правило, образование очень разбавленных растворов и суспензий, содержащих, помимо целевого, большое количество других веществ. При этом приходится разделять смеси веществ очень близкой природы, находящихся в растворе в сравнимых концентрациях, весьма лабильных, легко подвергающихся термической деструкции.

Заключительная стадия биотехнологического производства - приготовление товарных форм продуктов. Общим свойством большинства продуктов микробиологического синтеза является их недостаточная стойкость к хранению, поскольку они склонны к разложению и в таком виде представляют прекрасную среду для развития посторонней микрофлоры. Это заставляет технологов принимать специальные меры для повышения сохранности препаратов промышленной биотехнологии. Кроме того, препараты для медицинских целей требуют специальных решений на стадии расфасовки и укупорки, так должны быть стерильными.

Основная цель биотехнологии - промышленное использование биологи­ческих процессов и агентов на основе получения высокоэффективных форм мик­роорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с заданными свой­ствами. Биотехнология возникла на стыке биологических, химических и техниче­ских наук.

Биотехнологический процесс - включает ряд этанов: подготовку объекта, его культивирование, выделение, очистку, модификацию и использование продуктов.

Биотехнологические процессы могут быть основаны на периодическом или непрерывном культивировании.

Во многих странах мира биотехнологии придается первостепенное значе­ние. Это связано с тем, что биотехнология имеет ряд существенных преиму­ществ перед другими видами технологий, например, химической.

1). Это, прежде всего, низкая энергоемкость. Биотехнологические процес­сы совершаются при нормальном давлении и температурах 20-40° С.

2). Биотехпологическое производство чаще базируется на использовании стандартного однотипною оборудования. Однотипные ферменты применяются для производства аминокислот, витаминов; ферментов, антибиотиков.

3). Биотехнологические процессы несложно сделать безотходными. Мик­роорганизмы усваивают самые разнообразные субстраты, поэтому отходы одного какого-то производства можно превращать в ценные продукты с помощью мик­роорганизмов в ходе другого производства.

4). Безотходность биотехнологических производств делает их экологиче­ски наиболее чистыми

5). Исследования в области биотехонологии не требуют крупных капи­тальных вложений, для их проведения не нужна дорогостоящая аппаратура.

К первоочередным задачам современной биотехнологии относятся -создание и широкое освоение:

1)новых биологически активных веществ и лекарственных препаратов для медицины (интерферонов, инсулина, гормонов роста, антител);

2)микробиологических средств защиты растений от болезней и вредите­

лей, бактериальных удобрений и регуляторов роста растений, новых высокопродуктивных и устойчивых к неблагоприятным факторам внешней среды гибридов сельскохозяйственных растений, полученных методами генетической и клеточной инженерии;

3)ценных кормовых добавок и биологически активных веществ (кормового белка, аминокислот, ферментов, витаминов, кормовых антибиотиков) для по­вышения продуктивности животноводства;

4)новых технологий получения хозяйственно-ценных продуктов для использования в пищевой, химической, микробиологической и других отраслях промышленности;

5)технологий глубокой и эффективной переработки сельскохозяйствен­ных, промышленных и бытовых отходов, использования сточных вод и газовоздушных выбросов для получения биогаза и высококачественных удобрений.

Традиционная (обычная) технология представляет собой разработки, отражающие средний уровень производства, достигнутый большинством производителей продукции в данной отрасли. Такая технология не обеспечивает ее покупателю значительных технико-экономических преимуществ и качество продукции по сравнению с аналогичной продукцией ведущих производителей, и рассчитывать на дополнительную (сверх средней) прибыль в данном случае не приходится. Ее преимуществами для покупателя являются сравнительно невысокая стоимость и возможность приобретения проверенной в производственных условиях технологии. Традиционная технология создается, как правило, в результате устаревания и широкомасштабного распространения прогрессивной технологии. Продажа такой технологии обычно осуществляется по ценам, компенсирующим продавцу издержки на ее подготовку и получение средней прибыли.

Преимущества биотехнологических процессов по сравнению с химической технологией биотехнология имеет следующие основные преимущества:

·возможность получения специфичных и уникальных природных веществ, часть из которых (например, белки, ДНК) еще не удается получать путем химического синтеза;

·проведение биотехнологических процессов при относительно невысоких температурах и давлениях;

·микроорганизмы имеют значительно более высокие скорости роста и накопления клеточной массы, чем другие организмы

·в качестве сырья в процессах биотехнологии можно использовать дешевые отходы сельского хозяйства и промышленности;

·биотехнологические процессы по сравнению с химическими обычно более экологичны, имеют меньше вредных отходов, близки к протекающим в природе естественным процессам;

·как правило, технология и аппаратура в биотехнологических производствах более просты и дешевы.

Биотехнологическая стадия

Основной стадией является собственно биотехнологическая стадия, на которой с использованием того или иного биологического агента происходит преобразование сырья в тот или иной целевой продукт.

Обычно главной задачей биотехнологической стадии является получение определенного органического вещества.

Биотехнологическая стадия включает в себя:

Ферментация - процесс, осуществляемый с помощью культивирования микроорганизмов.

Биотрансформация - процесс изменения химической структуры вещества под действием ферментативной активности клеток микроорганизмов или готовых ферментов.

Биокатализ - химические превращения вещества, протекающие с использованием биокатализаторов-ферментов.

Биоокисление - потребление загрязняющих веществ с помощью микроорганизмов или ассоциации микроорганизмов в аэробных условиях.

Метановое брожение - переработка органических отходов с помощью ассоциации метаногенных микроорганизмов в анаэробных условиях.

Биокомпостирование - снижение содержания вредных органических веществ ассоциацией микроорганизмов в твердых отходах, которым придана специальная взрыхленная структура для обеспечения доступа воздуха и равномерного увлажнения.

Биосорбция - сорбция вредных примесей из газов или жидкостей микроорганизмами, обычно закрепленными на специальных твердых носителях.

Бактериальное выщелачивание - процесс перевода нерастворимых в воде соединений металлов в растворенное состояние под действием специальных микроорганизмов.

Биодеградация - деструкция вредных соединений под воздействием микроорганизмов-биодеструкторов.

Обычно биотехнологическая стадия имеет в качестве выходных потоков один жидкостной поток и один газовый, иногда только один - жидкостной. В случае, если процесс протекает в твердой фазе (например, созревание сыра или биокомпостирование отходов), выходом является поток переработанного твердого продукта.

Подготовительные стадии

Подготовительные стадии служат для приготовления и подготовки необходимых видов сырья биотехнологической стадии.

На стадии подготовки могут быть использованы следующие процессы.

Стерилизация среды - для асептических биотехнологических процессов, где нежелательно попадание посторонней микрофлоры.

Подготовка и стерилизация газов (обычно воздуха), необходимых для протекания биотехнологического процесса. Чаще всего подготовка воздуха заключается в очистке его от пыли и влаги, обеспечении требуемой температуры и очистке от присутствующих в воздухе микроорганизмов, включая споры.

Подготовка посевного материала. Очевидно, что для проведения микробиологического процесса или процесса культивирования изолированных клеток растений или животных необходимо подготовить и посевной материал - предварительно выращенное малое по сравнению с основной стадией количество биологического агента.

Подготовка биокатализатора. Для процессов биотрансформации или биокатализа необходимо предварительно подготовить биокатализатор - либо фермент в свободном или закрепленном на носителе виде, либо биомассу микроорганизмов, выращенную предварительно до состояния, в котором проявляется ее ферментативная активность

Предварительная обработка сырья. Если сырье поступает в производство в виде, непригодном для непосредственного использования в биотехнологическом процессе, то проводят операцию по предварительной подготовке сырья. Например, при получении спирта пшеницу сначала дробят, а затем подвергают ферментативному процессу "осахаривания", после чего осахаренное сусло на биотехнологической стадии путем ферментации превращается в спирт.

Очистка продукта

Задача этой стадии - убрать примеси, сделать продукт максимально чистым.

Хроматография - процесс, напоминающий адсорбцию.

Диализ - процесс, в котором через полупроницаемую перегородку могут проходить низкомолекулярные вещества, а высокомолекулярные остаются.

Кристаллизация. Этот процесс базируется на различной растворимости веществ при разных температурах.

Концентрирование продукта

Дальнейшая задача - обеспечить его концентрирование.

На стадии концентрирования применяют такие процессы, как выпаривание, сушка, осаждение, кристаллизация с фильтрацией получившихся кристаллов, ультрафильтрация и гиперфильтрация или нанофильтрация, обеспечивающие как бы "отжим" растворителя из раствора.

Очистка стоков и выбросов

Очистка этих стоков и выбросов - специальная задача, которая обязательно должна решаться в наше экологически неблагополучное время. По существу очистка стоков - это отдельное биотехнологическое производство, имеющее свои подготовительные стадии, биотехнологическую стадию, стадию отстаивания биомассы активного ила и стадию дополнительной очистки стоков и переработки осадка.

Виды биологических объектов применяемых в биотехнологии, их классификация и характеристика. Биологические объекты животного происхождения. Биологические объекты растительного происхождения.

К объектам биотехнологии относятся: организованные внеклеточные частицы (вирусы), клетки бактерий, грибов, простейшие организмы, ткани грибов, растений, животных и человека, ферменты и ферментные компоненты, биогенные молекулы нуклеиновой кислоты, лектины, цитокинины, первичные и вторичные метаболиты.

В настоящее время большинство биообъектов биотехнологии представляется представителями 3-х надцарств:

1) Acoryotac – акориоты или безъядерные;

2) Procaryotac – прокариоты или предъядерные;

3) Eucaryotac – эукариоты или ядерные.

Представляются 5-ю царствами: к акариотам относят вирусы (неклеточная организованная частица); к прокариотам относят бактерии (морфологическая элементарная единица); к эукариотам относят грибы, растения и животные. Тип кодирование генетической информации ДНК (для вирусов ДНК или РНК).

Бактрии имеют клеточную организацию, но при этом материал ядра не отделен от цитоплазмы ни какими мембранами и не связан ни с какими белками. В основном бактерии одноклеточные их размер не превышает 10 микрометров. Все бактерии делятся на архиобактерии и эубактерии.

Грибы (Mycota) являются важными биотехнологическими объектами и продуцентами ряда важнейших соединений пищевых продуктов и добавок: антибиотики, растительные гормоны, красители, грибной белок, сыры различных типов. Микромицеты неформируют плодового тела, а макромицеты формируют. Имеют признаки животных и растений.

Растения (Plantae). Известно около 300 тысяч видов растений. Это дифференцированные органические растения, составные части которых ткани (мериместентные, покровные, проводимые, механические, основные и секреторные). К делению способны только мириместентные ткани. Любой вид растения при определенных условиях может давать неорганизованную клеточную массу делящихся клеток – каллус. Важнейшими биообъектами являются протопласты растительных клеток. Они лишены клеточной стенки. Используются в клеточной инженерии. Часто используют водоросли. Из них получают агар-агар и альгинаты (полисахариды, используемые для приготовления микробиологических сред).

Животные (Animalia). В биотехнологии широко применяются такие биообъекты как клетки различных животных. Кроме клеток высших животных используются клетки простейших животных. Клетки высших животных используются для получения рекомбинантной ДНК и для проведения токсикологических исследований.

Биообъект -это продуцент, биосинтезирующий нужный продукт, либо катализатор, фермент, который катализирует присущую ему реакцию.

Требования, предъявляемые к биологическим объектам

Для реализации биотехнологических процессов важными параметрами биообъектов являются: чистота, скорость размножения клеток и репродукции вирусных частиц, активность и стабильность биомолекул или биосистем.

Следует иметь в виду, что при создании благоприятных условий для избранного биообъекта биотехнологии эти же условия могут оказаться благоприятными, например, и для микробов - контаминантов, или загрязнителей. Представителями контаминирующей микрофлоры являются вирусы, бактерии и грибы, находящиеся в культурах растительных или животных клеток. В этих случаях микробы-контаминанты выступают вредителями производств в биотехнологии. При использовании ферментов в качестве биокатализаторов возникает необходимость предохранения их в изолированном или иммобилизованном состоянии от деструкции банальной сапрофитной (не болезнетворной) микрофлорой, которая может проникнуть в сферу биотехнологического процесса извне вследствие нестерильности системы.

Активность и стабильность в активном состоянии биообъектов - одни из важнейших показателей их пригодности для длительного использования в биотехнологии.

Таким образом, независимо от систематического положения биообъекта, на практике используют либо природные организованные частицы (фаги, вирусы) и клетки с естественной генетической информацией, либо клетки с искусственно заданной генетической информацией, то есть в любом случае используют клетки, будь то микроорганизм, растение, животное или человек. Для примера можно назвать процесс получения вируса полиомиелита на культуре клеток почек обезьян в целях создания вакцины против этого опасного заболевания. Хотя мы заинтересованы здесь в накоплении вируса, репродукция его протекает в клетках животного организма. Другой пример с ферментами, которые будут использованы в иммобилизованном состоянии. Источником ферментов также являются изолированные клетки или специализированные ассоциации их в виде тканей, из которых изолируют нужные биокатализаторы.

Классификация биообъектов

1) Макромолекулы

Ферменты всех классов (чаще гидролазы и трансферазы); в т.ч. в иммобилизированном виде (связанные с носителем) обеспечивающем многократность использования и стандартность повторяющихся производственных циклов;

ДНК и РНК - в изолированном виде, в составе чужеродных клеток.

2) Микроорганизмы

Вирусы (с ослабленной патогенностью используются для получения вакцин);

Клетки прокариоты и эукариоты - продуценты первичных метаболитов: аминокислот, азотистых оснований, коферментов, моно- и дисахаров, ферментов для заместительной терапии и т.д.); -продуценты вторичных метаболитов:антибиотики, алкалоиды, стероидные гормоны, и др.;

Нормофлоры - биомасса отдельных видов микроорганизмов применяемые для профилактики и лечения дисбактериозов;

Возбудители инфекционных заболеваний - источники антигенов для производства вакцин;

Трансгенные м/о или клетки - продуценты видоспецифичных для человека белковых гормонов, белковых факторов неспецифического иммунитета и т.д.

3) Макроорганизмы

Высшие растения - сырье для получения БАВ;

Животные - млекопитающие, птицы, рептилии, амфибии, членистоногие, рыбы, моллюски, человек;

Трансгенные организмы.

В качестве биологических объектов или систем, которые использует биотехнология, прежде всего, необходимо назвать одноклеточные микроорганизмы, а также животные и растительные клетка. Выбор этих объектов обусловлен следующими моментами:

1. Клетки являются своего рода «биофабриками», вырабатывающими в процессе жизнедеятельности разнообразные ценные продукты: белки, жиры, углеводы, витамины, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, антибиотики, гормоны, антитела, антигены, ферменты, спирты и пр. Многие из этих продуктов, крайне необходимы в жизни человека, пока недоступны для получения «небиотехническими» способами из-за дефицитности или высокой стоимости сырья или же сложности технологических процессов.

2. Клетки чрезвычайно быстро воспроизводятся. Так, бактериальная клетка делится через каждые 20-60 минут, дрожжевая - через каждые 1,5-2 ч, животная - через 24 ч, что позволяет за относительно короткое время искусственно нарастить на сравнительно дешевых и недефицитных питательных средах в промышленных масштабах огромные количества биомассы микробных, животных или растительных клеток. Например, в биореакторе емкостью 100 м 3 за 2-3-сут. можно вырастить 10 16 -10 18 микробных клеток. В процессе жизнедеятельности клеток при их выращивании в среду поступает большое количество ценных продуктов, а сами клетки представляют собой кладовые этих продуктов.

3. Биосинтез сложных веществ, таких как белки, антибиотики, антигены, антитела и др. значительно экономичнее и технологически доступнее, чем химический синтез. При этом исходное сырье для биосинтеза, как правило, проще и доступнее, чем сырье для других видов синтеза. Для биосинтеза используют отходы сельскохозяйственной, рыбной, пищевой промышленности, растительное сырье, дрожжи, древесина, меласса и др.).

4. Возможность проведения биотехнологического процесса в промышленных масштабах, т.е. наличие соответствующего технологического оборудования, доступность сырья, технология переработки и т.д.