Фрагмент

1. Дайте сравнительную характеристику биообъектов (строение, преимущества и недостатки, примеры использования).

Огромная совокупность биообъектов не исчерпывает всей элементной базы, которой оперирует биотехнология. Последние успехи биологии и генной инженерии привели к появлению совершенно новых биообъектов-трансгенных (генетически-модифицированных) бактерий, вирусов, грибов, клеток растений, животных, человека и химер.

Несмотря на то, что представители всех надцарств содержат генетический материал, различные акариоты лишены какого-либо одного типа нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК). Они не способны функционировать (в том числе — реплицироваться) вне живой клетки, и, следовательно, правомочно именовать их безъядерными. Паразитизм вирусов развивается на генетическом уровне.

Бактерии имеют ленточную организацию и у них имеются нуклеиновые кислоты обоих типов — РНК и ДНК, из которых ДНК представлена в виде одиночной (кольцевидной) хромосомы. Большинство из них размножается на питательных средах (вне организма), а если среди бактерий и есть безусловные (облигатные) паразиты, приближающиеся по данному признаку к вирусам (хламидии, микоплазмы, риккетсии), то паразитизм их отличается по своему механизму — его можно назвать клеточным.

При целенаправленном обследовании различных экологических ниш выявляются все новые группы микроорганизмов-продуцентов веществ, которые могут быть использованы в биотехнологии. Количество видов микроорганизмов, используемых в биотехнологии постоянно растет.

При выборе биологического объекта во всех случаях нужно соблюдать принцип технологичности. Так, если в течение многочисленных циклов культивирования свойства биологического объекта не сохраняются или претерпевают существенные изменения, то данный биологический объект следует признать нетехнологичным, т.е. неприемлемым для следующих после стадии лабораторных исследований технологических разработок.

С развитием биотехнологии огромное значение приобретают специализированные банки биологических объектов, в частности коллекции микроорганизмов с изученными свойствами, а также криобанки клеток животных и растений, которые уже сейчас с помощью специальных методов могут быть с успехом использованы для конструирования новых, полезных для биотехнологии организмов. По сути дела, такие специализированные банки культур ответственны за сохранение чрезвычайно ценного генофонда.

Коллекции культур играют важную роль в процедуре правовой защиты новых культур и в стандартизации биотехнологических процессов. В коллекциях проводится сохранение, поддержание и обеспечение микроорганизмов штаммами, плазмидами, фагами, линиями клеток как для научных и прикладных исследований, так для и соответствующих производств. Коллекции культур кроме основной задачи — обеспечения жизнеспособности и сохранения генетических свойств штаммов — содействуют развитию научных исследований (в области таксономии, цитологии, физиологии), а также служат целям обучения. Они выполняют незаменимую функцию в качестве депозитариев патентуемых штаммов. Согласно международным правилам, патентоваться и депозитироваться могут не только эффективные продуценты, но и культуры, используемые в генетической инженерии.

Большое внимание ученые уделяют целенаправленному созданию новых, не существующих в природе биологических объектов. В первую очередь, следует отметить создание новых клеток микроорганизмов, растений, животных методами генетической инженерии. Созданию новых биологических объектов, безусловно, способствует совершенствование правовой охраны изобретений в области генетической инженерии и биотехнологии в целом. Сформировалось направление, занимающееся конструированием искусственных клеток. В настоящее время существуют методы, позволяющие получить искусственные клетки с использованием различных синтетических и биологических материалов, например искусственной клеточной мембраны с заданной проницаемостью и поверхностными свойствами. Некоторые материалы могут быть заключены внутри таких клеток: ферментные системы, клеточные экстракты, биологические клетки, магнитные материалы, изотопы, антитела, антигены, гормоны и др. Применение искусственных клеток дало положительные результаты в производстве интерферонов и моноклональных антител, при создании иммуносорбентов и др.

Разрабатываются подходы к созданию искусственных ферментов и аналогов ферментов, обладающих повышенной стабильностью и активностью. Например, проводится синтез полипептидов желаемой стереоконфигурации, ведутся поиски методов направленного мутагенеза с целью замены одной аминокислоты на другую в молекуле фермента. Делаются попытки построения неферментных каталитических моделей.

Как наиболее перспективные следует выделить следующие группы биологических объектов:

— рекомбинанты, т.е. организмы, полученные методами генетической инженерии;

— растительные и животные тканевые клетки;

— термофильные микроорганизмы и ферменты;

— анаэробные организмы;

— ассоциации для превращения сложных субстратов;

— иммобилизованные биологические объекты.