|
inserează ADN-ul străin. Gena este vătămată şi
bacteria care conţine o astfel de moleculă hibridă devine
incapabilă să opună rezistenţă acţiunii
antibioticicor. Această particularitate permite selectarea pentru
înmulţirea continuă numai a bacteriilor care conţin
molecula hibridă sau molecula recombinantă de ADN.
Aşa dar, moleculele recombinate conţin gene care trebuie
înmulţite şi vectorii cu ajutorul cărora se
realizează acest proces.
Toţi vectorii plazmidici utilizaţi în ingineria genetică
sunt creaţi pe cale artificială prin reunirea unor părţi
aparte a diferitelor plazmide naturale.
Unele plazmide au o particularitate foarte importantă: dacă asupra
celulelor în care există acest vector se va acţiona cu
antibioticul cloramfenicol, în ele numărul copiilor de plazmidă
va spori până la 1-3 mii. Astfel se măreşte doza genei
necesare. ceea ce permite a se obţine gena încorporată în
plazmidă (sau produsul acestei gene) în mari cantităţi.
Dar cum se obţine o moleculă recombinată? Cum se realizează
clonarea (inserarea) genei străine în plazmidă? Principalele
operaţii ale acestui proces sunt indicate în fig. 23.
În acest scop trebuie să avem un ADN al plazmidei - vector (de
exemplu P1 şi ADN-ul organismului care ne interesează. ADN-ul
plazmidic şi cel străin este tratat cu restrictază
(bunăoară Bam1), după care la plazmidă în gena de
rezistenţă faţă de tetraciclină se formează o
ruptură şi moleculele inelare se transformă în liniare.
Apoi ambele preparate scindate ale ADN-lui se amestecă unul cu altul
şi sunt tratate cu ligază. Fragmentele de ADN se unesc şi
formează plazmida recombinantă sau un ADN hibrid.
După aceasta urmează procedura de selectare a acestor molecule
hibride: tot amestecul de molecule prelucrate cu ligază se introduce
în celulele bacteriale. Apoi aceste celule sunt aşezate
într-un mediu nutritiv solid cu antibioticele ampicilină şi
tetraciclină. Celulele care conţin plazmida hibridă vor
creşte în mediul cu ampicilină, dar nu vor creşte
împreună cu ambele antibiotice, deoarece gena rezistenţei din
plazmida tetraciclinei a fost defectată de inserţie.
Creşterea selectivă permite colectarea celulelor ce conţin
molecula hibridă ADN. În continuare ele se înmulţesc
şi ADN-ul recombinant, obţinut din ele în cantităţi
mari, este utilizat în diferite scopuri.
Aşa dar, din momentul introducerii ADN-ului recombinant în
celulă începe clonarea moleculară, adică
obţinerea urmaşilor moleculei recombinate, create în mod
artificial. În acest scop pentru celulele transformate sunt create
condiţii specifice în vederea selectării lor,
ţinându-se seama de marcatorii geneticii, care semnalează
prezenţa celulelor pentru selecţie. Drept urmare se obţine o
tulpină absolut omogenă, din care, în dependenţă de
scop, se separă ori gena clonată, ori produsul ei.
Acestea sunt în linii generale bazele teoretice ale ingineriei genetice.
Ingineria genetică face abia primii paşi, dar de acum astăzi
putem vorbi despre perspectivele aplicării realizărilor ei
într-o serie de domenii din sfera materială. În etapa
actuală cea mai largă aplicare o are ingineria genetică a
microorganismelor.
XI. INGINERIA GENETICĂ LA MICROORGANISMELE INDUSTRIALE 11.1
Activitatea enigmatică a microorganismelor vii
La majoritatea oamenilor noţiunea de «microb» sau «bacterie» se
asociază înainte de toate cu gravele boli infecţioase,
provocate de ei. Puţini însă cunosc activitatea cu
adevărat fantastică a acestora, participarea extrem de activă a
bacteriilor la procesul de formare a scoarţei pământului, la
formarea sedimentară, zăcămintelor de petrol, cărbune,
metale şi a celorlalte minerale utile
Pe uscat activitatea biologică a bacteriilor a pus temeliile regnului
vegetal, inclusiv bazele agriculturii - solul roditor. Savanţii
consideră că solul este un laborator microbiologic al naturii.
Plantele agricole absorb din sol anual peste 110 mln tone de azot. Odată cu
sporirea recoltei creşte şi consumul de azot de către plante.
Oamenii îi restituie solului în formă de
îngrăşăminte minerale numai jumătate din azotul
absorbit de plante, de aceea, dacă n-ar exista microorganizmele care
asimilează azotul din aer, lanurile ar fi de mult secătuite
Un mare aport în fondul «azotului biologic» îl aduc în primul
rând bacteriile care trăiesc în nodozitdţile de pe
rădăcinile plantelor leguminoase. Tocmai ele fixează azotul
liber şi îl transmit plantelor. Cele mai bune culturi de bacterii
radicicole sunt utilizate la prepararea nitraginei -
îngrăşământ bacterial care este introdus în
sol împreună cu seminţele leguminoaselor pentru a intensifica
fixarea azotului din atmosferă.
La fabricile industriei microbiologice bacteriile şi drojdiile se
utilizează cu succes la fabricarea unui produs nutritiv de valoare - a
concentratului de proteină-vitamină. Savanţii se stăruie cu
insistenţă să crească prin metodele ingineriei genetice
nişte microbi în stare să «mănânce» petrolul şi
consideră aceste organisme drept prieteni, nu duşmani, deoarece ele
vor ajuta la purificarea suprafeţei mărilor şi oceanelor de
petrolul care ar nimeri în ele în cazurile de avariere a
petrolierelor. Academicianul A. A. Imşeneţchii consideră, pe
bună dreptate, că împărţirea microbilor în
microbi dăunători şi microbi utili, în microbi buni
şi microbi răi este foarte convenţională şi nu
totdeauna justă. Fără activitatea gigantică a acestor
sanitari, inaccesibili ochiului nostru, apa şi pământul demult
ar fi acoperiţi cu resturi de plante şi cadavre ale animalelor
şi peştilor.
În lumea microbilor au fost descoperite fenomene noi, cu totul
neaşteptate, cu adevărat «minunate» S-a constatat,
bunăoară, că bacteriile elimină în mediu ambiant
şi asimilează din el unele gene şi chiar blocuri întregi
de gene sub formă de fragmente de ADN. Aşa se realizează metoda
de schimb de informaţie ereditară între microorganismele
necunoscute înainte şi între cele ce aparţin speciilor
îndepărtate.
Majoritatea covârşitoare a microorganismelor descoperite
până în prezent ne sunt prietine, în anumite
condiţii ele pot fi utilizate cu eficacitate în interesele omului.
Important este să fie utilizate «la maximum» formele de microorganisme
producătoare de proteină şi de substanţe cu activitate
biologică atât de necesare pentru medicină, agricultură,
diferite ramuri ale industriei, precum şi de microorganisme capabile
să extragă metale neferoase, nobile şi rare, să
distrugă resturile de pesticide, deşeurile materialelor sintetice
care poluează mediul ambiant.
În anii războiului al doilea mondial frontul şi spatele
frontului aveau nevoie de substanţe medicamentoase antimicrobiene de mare
eficienţă. Medicii ştiau că încă în anul
1929 microbiologul englez A. Fleming a descoperit că ciuperca de mucegai,
penicilium, secretă nişte substanţe nimicitoare pentru bacterii
şi care nu sunt dăunătoare pentru celulele omului şi
animalelor. În anul 1941 savanţii de la Universitatea din Oxford
(SUA) au creat pe baza acestor date primul preparat antibiotic penicilina
, despre însuşirile lui tămăduitoare circulau legende.
Microbiologii din fosta URSS n-au avut la dispoziţie o tulpină (o
cultură) asemănătoare de ciupercă de mucegai care să
producă penicilina. S-au început căutări îndelungate
şi dificile pentru a găsi un producător propriu 3. Ermoleva
şi T. Balezina, colaboratoare la Institutul unional de medicină
experimentală, controlau pe rând activitatea biologică a
diferitelor probe de ciupercă de mucegai şi numai una dintr-o
sută de probe - penicilium crustozum s-a dovedit a fi potrivită. Ea a
devenit «producătorul» preparatului de penicilină.
În anul 1944 dintr-o altă cupercă-actinomicetă a fost
separată streptomicina. Acest antibiotic a devenit pentru mult
timp substanţa medicamentoasă fundamentală contra multor boli:
tuberculoză, pestă, tularemie, bruceloză ş. a. În
multe ţări au fost organizate lucrările în vederea
căutării de noi specii de actinomicete, producătoare de
antibiotice. Dacă până la descrierea streptomicinei
microbiologii cunoşteau 35 de specii de actinomicete, în prezent se
cunosc sute de acestea.
Astfel pe parcursul studierii resurselor inepuizabile ale microorganismelor
sălbatice (naturale), microbiologii asemeni geologilor, care
efectuează lucrările de explorare a minereurilor utile, caută
şi găsesc mereu noi specii şi tulpini de bacterii, ciuperci,
virusuri cu caractere şi însuşiri utile, descoperă
capacităţile şi «talentele» lor. Dintre aceste ciuperci fac
parte şi nişte organisme monocelulare enigmatice - drojdiile.
La multe fabrici de drojdii furajere sunt instalate aparate ce produc 28-30 tone
de masă biologică uscată pe zi. O tonă de drojdii
conţine aproximativ 500 kg de proteină digerabilă. Prin urmare,
în fiecare dintre aceste aparate (fermentiere) se formează
într-o zi aproape 15 tone, iar într-un an 4-5 mii tone de
proteină digerabilă de înaltă calitate. Este mulg sau
puţin?
Un fermentier este egal ca productivitate cu aproximativ 4-5 complexe de
creştere a porcilor a câte 100 mii de porci fiecare. Aceste cifre
demonstrează convingător ce prezintă sinteza microbiană,
cât de mare este intensitatea şi productivitatea ei.
E de la sine înţeles că drojdiile nu au calităţile
cărnii de vită sau ale celei de porc. Din ele nu se pot prepara
biftecuri. Dar nutreţurile în care se adaugă drojdii şi
alte substanţe microbiologice - vitamine, fermenţi, aminoacizi - fac
minuni. Animalele tinere devin mai sănătoase, mai puternice, cresc
şi se dezvoltă mai repede, sporeşte prolificitatea femelelor, se
ridică sporul în greutate, iar termenele de
îngrăşare se reduc. Proteina ce se conţine în
drojdii este doar mai bine echilibrată din punct de vedere al
componenţei aminoacizilor (lizină, metionină, triptofan,
treanină) indispensabili, decât proteinele cerealierelor. Drojdiile
de nutreţ, fiind un concentrat natural de proteină, vitamine şi
alte substanţe biologice active, întrec după valoarea lor
biologică cu mult boabele de graminee. Se ştie, că dacă la
un kilogram de grăunţe de grâu se adaugă numai patru grame
de lizină, 1,5 grame de treanină, proteina acestei pâini,
Страницы: 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
| 
