Применение мутагенов в биотехнологии

Применяя мутагены можно изменить генетические свойства микроорганизмов и получить штаммы с ценными для промышленности свойствами. Несмотря на определяющую роль генетического фактора в биосинтезе ферментов, производительность биотехнологических процессов зависит и от состава питательной среды. Этот факт должен учитываться при выборе технологии.

Например, фермент липаза почти не синтезируется грибом Aspergillus awamori на среде без индуктора, добавление жира кашалота усиливает биосинтез фермента в сотни раз. При добавлении же в среду крахмала и при полном исключении минерального фосфора интенсивно синтезируется фосфатаза. Также важную роль играет состав питательной среды и условия культивирования. При разработке процесса биосинтеза a-амилазы культурой Aspergillus oryzae замена сахарозы (как источника углерода) на крахмал увеличила активность фермента в 3 раза, добавление солодового экстракта (из проросших семян злаковых) ещё в 10 раз, а повышение концентрации основных элементов питательной среды на 50% - ещё в 2 раза.

В сельскохозяйственной практике, получены сомаклоны картофеля сорта Зарево, отличающиеся высокой урожайностью, повышенной устойчивостью к заболеваниям, более высоким содержанием в клубнях протеина и крахмала. Для растений табака получены через каллусную культуру сомаклоны, устойчивые к вирусу табачной мозаики.

В настоящее время метод культуры тканей начал широко использоваться в селекции не только кормовых и технических культур, но и декоративных и лекарственных растений. Примером тому может служить новый сорт пеларгонии Velvet Rose, полученный через каллусную культуру.

Для ускорения селекционного процесса в культуре клеток используются химические и физические мутагены. Обработка ткани раувольфии змеиной азотистым ипритом в концентрации 2,5 * 10^{-3 М привела к повышению уровня аберраций хромосом в первом пассаже до 32%, вызвала сдвиг популяции в сторону увеличения триплоидов. В результате удалось получить штамм с более высокой биосинтетической активностью по сравнению с исходной тканью.}

Ультрафиолетовые лучи представляют собой один из физических факторов бактериостатического и бактерицидного воздействия на микроорганизмы в воздушной среде и на поверхностях обрабатываемых объектов. Они входят в число средств, обеспечивающих снижение микробной обсемененности поверхностей и воздушной среды, дополняют комплекс ветеринарно-санитарных мероприятий на объектах ветеринарного надзора.

УФ-лучи широко применяют для дезинфекции и стерилизации различных объектов в медицине, ветеринарии, на предприятиях биологической, фармацевтической и пищевой промышленности, в животноводстве и других отраслях народного хозяйства.

Обработка УФ-лучами улучшает санитарно-гигиенические показатели производственных помещений, воздуха, поверхностей различного оборудования, тары, транспортных средств, воды, яиц, молока, крови, мясного сырья, мясных продуктов; позволяет хранить охлажденное мясо без замораживания в течение 17 - 20 суток с хорошими товарными и органолептическими показателями. Применение источников УФ-лучей в холодильных камерах уменьшает заплесневение стен и порчу охлажденного мяса, снижает потери его массы при переработке, что обеспечивает экономию затрат на заморозку и дезинфицирующих средств, применяемых для санитарной обработки камер. При применении УФ-лучей достигается, помимо бактериостатического и бактерицидного эффекта на обрабатываемых объектах, резкое снижение в помещениях концентрации аммиака, сероводорода и других вредных производственных газов, в том числе образующихся при порче мяса и других пищевых продуктов.

Здоровье нынешних будущих поколений людей в значительной степени зависит от того, какой генетический груз получен в наследство от предыдущих, какое количество мутаций накоплено человечеством.

На данный момент известно около 2 тысяч генетических дефектов, При этом примерно четверть общего объема мутаций обусловлена энергией естественного фона радиации.

Проблема заключается в том, что ускорение частоты мутаций ведет к увеличению числа особей с врожденными дефектами и вредными отклонениями, передающимися по наследству.

Главная опасность загрязнения окружающей среды мутагенами, как полагают генетики, заключается в том, что вновь возникающие мутации, не "переработанные" эволюционно, отрицательно повлияют на жизнеспособность любых организмов. Мутагены окружающей среды влияют на величины рекомбинаций наследственных молекул, являющихся также источником наследственных изменений.

Формируется задача скрининга - просеивания загрязнений с целью выявления мутагенов и выработки специального законодательства для регулирования их поступления в окружающую среду.

Задача состоит в разработке комплексных тест-систем, которые могли бы давать ответ на вопрос, в каких условиях потенциально мутагенные факторы могут стать действующими - в зависимости от каких путей попадания в организм и особенностей внутриклеточного обмена веществ, активирующего или, наоборот, подавляющего мутагенный эффект. Комплексные наборы биологических тест-систем для массового скрининга предназначены для выявления всех типов мутационных повреждений хромосом и генов и должны быть чувствительны к малым дозам мутагенов. Ведь последствия суммарного и длительного воздействия низких доз мутагенов создают наибольший вклад в увеличение генетического груза.

Список литературы

1. «Вредные вещества в промышленности и неорганические и элементоорганические соединения». Издание пятое, стереотипное. Издательство «Химия»., Москва, Ленинград., 1965г. c.618

2. «Экология» В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. Ростов-на-Дону, Изд. «Феникс» 2001. стр.575

3. Гершензон С.М. Мутации. Киев: Наук. Думка, 1991.

4. Дубров А. П,, Генетические и физиологические эффекты действия ультрафиолетовой радиации на высшие растения, М., 1968;

5. Айала Ф. и Кайгер Дж. Современная генетика, пер. с англ., т. 3, с. 7. М., 1988;

6. Бочков И.П. и Чеботарев А.Н. Наследственность человека и мутагены внешней среды, М. 1989;

7. Бочков Н.П., Захаров А.Ф. и Иванов В.И. Медицинская генетика, М., 1984.

8. Лазарев Д.Н., Ультрафиолетовая радиация и ее применение, Л. – М., 1950;

9. Мейер А., Зейтц Э., Ультрафиолетовое излучение, пер. с нем., М., Самойлова К.А., Действие ультрафиолетовой радиации на клетку, Л., 1967;

10. Стрельчук С.И. Основы экспериментального мутагенеза. Киев: Вища школа, 1981.