Биологический каталог




Биотехнология. Проблемы и перспективы

Автор Н.С. Егоров, В.Д.Самуилов, А.В. Олескин

ре мутантных форм, особенно в том случае, если такие формы характеризуются большей скоростью роста и повышенной жизнеспособностью по сравнению с исходными формами. Процесс постепенного вытеснения менее приспособленных форм более приспособленными в клеточной популяции носит название автоселекции, т. е. это процесс, протекающий без участия селекционера и часто вопреки его планам.

У бактерий показательным примером служит фазовая диссоциация, представляющая собой частый (1 событие на 102— Ю3 клеток) взаимопереход трех форм (R, S и М). Эти формы различаются по структуре клеточной стенки и капсулы, а также по многим физиолого-биохимическим свойствам и в том числе по способности к синтезу биологически активных веществ. В частности, в популяции грамположительной бактерии Rhodococ-cus rubropertinctus М- и S-варианты, более активные как продуценты полезных веществ, постепенно вытесняются R-вариантом (Р. А. Степанова, 1985).

Многолетний опыт микробиологов свидетельствует о том, что бактерии-мутанты, продуцирующие большие количества того или иного вещества (сверхпродуценты), обычно проигрывают в борьбе за существование диким штаммам, более экономно расходующим вещество и энергию в процессах жизнедеятельности. Ауксот-рофы легко вытесняются ревертантами-прототрофами, способными к нормальному биосинтезу (Н. С. Печуркин, 1978). «С изменчивостью физиолого-биохимических свойств микроорганизмов приходится постоянно сталкиваться во всех областях микробиологии», — отмечал В. Н. Шапошников (1960).

Аналогичные проблемы возникают при культивировании клеток животных и растений вне организма. Изменения признаков клеток в процессе их культивирования, по-видимому, обусловлены резкой сменой условий их жизни при переносе из многоклеточного организма в сосуд с питательной средой. В популяции растительных клеток отмечаются нарушения митоза, что ведет к перестройкам хромосом и изменению их числа. Наблюдаются так называемые эндомитозы, сводящиеся к удвоению хромосом без деления клеток и их ядер, что влечет за собой полиплоидиза-цию клеток культуры (Р. Г. Бутенко, 1981; 1984; Л. В. Фролова, 1981; 1984). Серьезные изменения генома отмечаются в культурах животных клеток (Б. Б. Фукс и др., 1983).

В популяциях клеток активно идет автоселекция. Нередко преимуществом при культивировании вне организма пользуются клетки с меньшим числом хромосом, что характерно для клеток моркови. Вероятно, такие малохромосомные клетки легче и быстрее осуществляют митоз и весь клеточный цикл. В то же время известны клеточные популяции, где доминируют клетки с максимальным числом хромосом (полиплоидные), которые более защищены генетически от случайных мутаций и, что важно для биотехнологии, характеризуются повышенным уровнем синтеза биологически активных веществ (В. Я. Бродский, И. В. Урываева, 1981). Борьба за существование между различными по хромосомным наборам клетками может завершиться так называемым гомеостатическим состоянием, при котором устанавливается сбалансированное соотношение разных хромосомных наборов при некотором преобладании одного из них (3. Б. Шамина, 1978; By Дык Куанг, 1985).

Спонтанные процессы мутирования и автоселекции, протекающие в больших клеточных популяциях, могут иметь положительное значение: 1) в производственных процессах, целью которых является получение биомассы; автоселекция ведет к доминированию наиболее жизнеспособных и, как правило, наиболее продуктивных форм; 2) если исследователь сознательно стремится к получению форм, отличающихся от исходного штамма, для последующей селекционной работы. Эти процессы приобретают отрицательное значение, если они связаны с утратой или ослаблением биотехнологически ценных свойств. Обычно получаемые методами генетической и клеточной инженерии штаммы относятся к числу наиболее неустойчивых.

Проблема сохранения ценных штаммов-продуцентов приобретает первоочередное значение в двух ситуациях: при их длительном хранении и при переносе этих штаммов из лабораторных культиваторов в промышленные биореакторы (масштабный переход или масштабирование).

Традиционные методы поддержания культур микроорганизмов сводятся к их выращиванию на богатых питательных средах с частыми пересевами. При этом создаются благоприятные условия для мутирования и автоселекции, что часто ведет к потере штаммов-продуцентов. Эти методы остаются единственно возможными, если не разработаны более совершенные способы хранения. Накопление в популяции нежелательных мутантов может быть предотвращено, если за каждым пересевом следует скрининг с проверкой функциональной активности клеточных клонов, сохраняющих исходные свойства. К такому пути сохранения ценных свойств клеток прибегают при клонировании гибридом.

Длительное хранение клеток без утраты ценных свойств возможно, если резко затормозить все протекающие в них жизненные процессы, в том числе и генетические перестройки. При этом культура переводится в состояние, близкое к обратимой остановке жизни — анабиозу, и существующие методы хранения различаютс

страница 19
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77

Скачать книгу "Биотехнология. Проблемы и перспективы" (4.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(23.10.2017)