Поиск и оптимизация условий культивирования, влияющих на синтез микроорганизмами экономически значимого продукта
Реферат - Биология
Другие рефераты по предмету Биология
а регрессионных зависимостей, построение математических моделей. Для проведения поиска регуляторных факторов, близкого к оптимальному, нередко достаточно даже качественных измерений с неизвестной ошибкой, построения на этих основаниях таблиц и графиков, что не требует ни большого количества арифметических вычислений, ни повышенной математической подготовки.
Вступление
Успехи, достигнутые при изучении и оптимизации процессов, зависящих от большого количеств факторов, стали возможными благодаря широкому внедрению математических методов планирования эксперимента. Возникает необходимость изменения методологии биологических исследований. Принцип поочередного изменения в эксперименте каждого фактора на фоне постоянного уровня остальных (метод Зайделя-Гаусса /1/) не является универсальным и окончательным, а всего лишь часть комплексного исследования объекта, нередко применимого только на ранних стадиях исследования. Биологические системы, зависящие от большого количества факторов с сильным межфакторным взаимодействием при современных требованиях практики сложно изучать, моделировать и управлять процессами на основе мало связанных однофакторных зависимостей. Методология проведения и трактовки однофакторных зависимостей хорошо разработана и в дополнительных объяснениях, на наш взгляд, не нуждается /1/.
Представление полученных нередко весьма разнородных результатов измерений в виде графиков, таблиц, корреляционных полей, нахождение аналогий с более изученными родственными объектами служат основой к проведению активных поисковых работ и дальнейшей оптимизации процесса с количественным учетом влияния нескольких факторов на синтез ЦП.
Состояние популяции микробов существенно зависит от разнообразных по своему характеру (качественно различных) и по интенсивности (количественно различных) факторов. Поэтому пред современным микробиологом стоит задача - комплексное исследование объекта, установление причинно-следственных связей между различными явлениями, выделение управляемых факторов и воздействие на них.
Активные поисковые работы с учетом ожидаемой зависимости изучаемого параметра от нескольких факторов лучше начинать с отсеивающего эксперимента.
Общая часть
Отсеивающий эксперимент
Микроорганизмы способны расти на субстратах, недоступных другим живым системам /2/, а так же имеют большое прикладное значение в качестве вакцин в медицине и ветеринарии и продуценты антибиотиков и других физиологически активных веществ. Но геном каждого микроорганизма кодирует 2 - 3 тысячи белков /2,3/ , далеко не все из которых представляют интерес. Кроме того, нередко гены, ответственные за такие белки, находятся под сложной регуляцией компонентами питательной среды /1- 4/.
Среди микробиологов известны следующие задачи - есть некий штамм, который продуцирует нужный продукт при культивировании на плотной среде, либо в организме животного, но не продуцирует при глубинном культивировании или на простых питательных средах на основе гидролизатов и вытяжек природного сырья. Возможен случай, когда синтез представляющего интерес продукта при глубинном культивировании зависит от партии питательной среды. Как правило, это означает, что в питательной среде должны присутствовать индукторы или метаболизируемые ингибиторы нужных синтезов.
С точки зрения молекулярной биологии, структурный ген может находиться под регуляцией любым промоторно - операторным участком и регуляторным фактором может быть любая комбинация из индивидуальных компонент питательной среды или интенсивностей физико-химических факторов (температура, рН и т.д.). Причем за счет рекомбинационных процессов, прочих внутригеномных перестроек и спонтанного мутагенеза конкретное сочетание промоторно-операторный участок - структурный ген будут носить штаммовоспецифичный характер /1- 4,15/.
Молекулярное клонирование приведет к переносу в изученный продуцент структурных генов с прежними регуляторными участками ДНК и задача останется. Работу по выяснению особенностей регуляции какого-либо оперона необходимо проводить заново с каждым конкретным продуцентом.
Кроме того, среди известных таксономических групп микробов могут быть некультивируемые штаммы. Описаны некультивируемые легионеллы, которые обнаруживаются при микроскопировании. в мазках клинического материала со специфичными люминесцентными антисыворотками, но не растут на искусственных питательных средах. Нередко богатая среда на основе МПА с добавлением прогретой крови, известная в бактериологии как шоколадный агар, для успешного культивирования нейссерий, гемофилов и менингококков нуждается в добавках нескольких факторов роста /17/. Есть фирмы, которые выпускают многочисленные комплексные ростовые добавки. Но известные добавки не являются универсальными. Не всегда такие добавки обеспечивают рост наблюдаемых в микроскопе штаммов в мазках клинического материла или на стеклах обрастания, помещаемых в окружающую среду.
В общей микробиологии давно известно, что на стеклах обрастания исследователи наблюдали много клеток, которые не удается высеять на искусственные питательные среды. Следовательно, задача конструирования питательных сред в общей и клинической микробиологии не решена окончательно.
По нашему мнению, часть задач такого типа можно решить, если перейти к средам максимально известного, контролируемого хи?/p>