caracteristice pentru donator. Astfel se produce amestecul caracterelor

ereditare a două celeule diferite. Nu este oare acesta un adevărat

proces sexual? (fig. 26)

Plazmida F, după ce a pătruns în celulă, produce

curând descendenţa sa. Celula feminină, devenind

stăpână a acestei plazmide, ce transformă imediat

în donator şi, venind în contact cu alte celule feminine, le

transmite factorul F şi celorlalte plazmide, de exemplu plazmida R.

Plazmida R (R-prima literă a cuvântului «rezistent») transmite

bacteriilor imunitatea pentru antibiotice şi pentru preparate

medicamentoase. Răspândirea fulgerătoare a acestor plazmide

prezintă un mare pericol, căci chiar cele mai eficiente mijloace de

combatere a bolii infecţioase devin inactive. În asemenea cazuri

trebuie schimbat de urgenţă medicamentul.

Interesant este că în condiţii naturale plazmidele R se

întâlnesc mai des la bacteriile patogene, contra cărora

medicii duc o luptă permanentă. Prin urmare, utilizarea largă a

antibioticelor contribuie la selectarea unor bacterii, ce conţin plazmida

R, rezistente la aceste antibiiotice.

Bacteriile manifestă caractere de mare valoare în lupta pentru

existenţă în condiţii extremale. Oare nu este aceasta o

adevărată inginerie genică, care are loc în natură?

Toate aceste unelte şi subterfugii fine, elaborate de lumea microbilor pe

parcursul luptei crâncene pentru existenţă, trebuie

însuşite pentru a-i sili pe muncitorii microlumii să

acţioneze spre binele omenirii.

11.3 Ameliorarea microorganismelor

Separarea din natură a unor noi tulpini de microorganisme prezintă

doar prima etapă a muncii de selecţionare. Sarcina ulterioară

constă în ridicarea gradului de calificare a acestor microbi.

Savanţii caută să înţeleagă nu numai tehnologia

proceselor de sinteză şi de metabolism din celulele microbiene, dar

şi să descopere posibilităţile de ameliorare, de

perfecţionare, de modificare a eredităţii cu ajutorul acestei

tehnologii.

În prezent industria microbiologică utilizează mii de tulpini

ale multor sute de specii. Ele au fost izolate de sursele naturale şi

ameliorate prin intermediul mutagenezei induse şi selecţiei

ulterioare a caracterelor utile. Pentru antrenarea potenţialului genetic

al unui număr tot mai mare de microorganisme, la construirea tulpinilor

industriale sunt utilizate atât microorganismele «de model», cât

şi tulpinile folosite în industria microbiologică.

În calitate de model de bază se utilizează cunoscutul bacil

coli, mulţumită căruia biologia moleculară modernă

a atins nişte culmi nemaivăzute; de el ţin şi primele

succese importante în domeniul biotehnologiei şi ingineriei genice.

Există tulpini de bacili coli producători de hormoni

(somatostatină, somatotropină, insulină ş. a.), de

aminoacizi (treonină, prolină, homoserină ş. a.), de

diferiţi interferoni ş. a.

Printre tulpinile utilizate în industria microbiologică

menţionăm în primul rând drojdiile, bacilii, ciupercile

inferioare, actinomicetele ş. a. Ele toate produc substanţe variate

de mare valoare biologică. Men­ţionăm că în prezent

70% din antibiotice se produc numai cu ajutorul actinomicetelor. Este cea mai

mare subramură a industriei microbiologice mondiale, care aduce un venit

anual de 8-9 miliarde de dolari.

Bacteriile de genul pseudomonas conţin plazmide purtătoare ale

genelor degradării biologice a compuşilor organici, inclusiv a

acelora care nu se întâlnesc în natură (de exemplu,

pesticidele), fapt ce deschide mari perspective în utilizarea lor pentru

protecţia mediului ambiant.

Selectarea tulpinilor de microorganisme cu înaltă productivitate a

obţinut în unele decenii mari succese pe baza realizărilor

multor ştiinţe. Geneticiienii şi selecţionatorii,

utilizând pentru provocarea mutaţiilor mutagenele chimice şi

radiaţiile ionizate, au obţinut noi tul­pini care întrec ca

productivitate de 100 şi chiar de mai multe ori formele iniţiale.

Dacă penicilina a devenit în prezent accesibilă fiecăruia,

aceasta se explică, în primul rând, prin faptul că

selecţionatorii au crescut o cultură de microorganisme cu o

capacitate de 20-25 mii de unităţi la un mililitru cub de mediu,

în loc de 100 de unităţi, obţinute la tulpinile

iniţiale. Conform opiniei lui S. Alihanean, aceasta înseamnă

că în loc de 200 de fabrici de penicilină este destul să

avem doar una singură.

Prin metoda conjugării la pseudomonade a fost realizată cu succes

transferarea genelor şi construită o tulpină ce are drept

sursă de carbon unul din cei doi componenţi ai «substanţei de

oranj» - un defoliant toxic pen­tru oameni, folosit pe larg de SUA în

războiul din Vietnam. Aducem încă un exemplu despre

geneticiienii şi selecţio­natorii care în colaborare cu

inginerii genici «domesticesc» microbii şi crează pentru industrie

noi tulpini cu caractere proiectate. Este vorba despre crearea de către

savanţii Institutului de cercetări ştiinţifice în

domeniul geneticiii şi selecţiei microorganismelor industriale

(IUCŞ) a unei tul­pini noi de bacterii producătoare de treonină.

Treonina, la fel ca şi lizina, este necesară pentru

îmbogăţirea nutreţurilor şi produselor alimentare.

Aminoacizii lizina, metionina, treonina şi izoleucina, în ordinea

în care sunt prezentate aici, sunt sintetizate de bacterii din acid

asparagic. Aici se respectă ordinea următoare: ca să oprim

sinteza, de exemplu, la etapa de lizină, trebuie să închidem

drumul pentru transformările continue ale acidului asparagic în

metionină, treonină şi izoleucină. Şi atunci în

bacterie începe suprasinteza, adică producerea accelerată a

lizinei. Iar dacă este nevoie de reducerea intensă a treoninei,

trebuie blocată transformarea ei continuă în izoleucină.

Specialiştii IUCŞ în domeniul geneticiii microorganismelor,

în frunte cu directorul său V. Debabov, au ales pentru efectuarea

cercetărilor lor colibacilul de care ţin multe din succesele

obţinute în ingineria genetică. Sectorul ADN al acestei

bacterii, responsabil pentru sinteza treoninei (acest sector poartă numele

de operon), este compus din trei gene şi din regiunea reglatoare

care le dirijează. Acest operon codifică formarea a patru

fermenţi care transformă succesiv acidul asparagic în

treonină, iar apoi în izoleucină.

Cu preţul unor mari eforturi savanţii au reuşit să provoace

mutaţii ale genelor operonului, datorită cărora celulele mutante

au încetat a sintetiza izoleucina, acumulând astfel mai multă

treonină.

Dar şi aceste celule sintetizau foarte puţină treonină.

Atunci în ele a fost inserat cu ajutorul fagului o genă

specială, al cărei produs activiza, la rândul său, munca

genelor responsabile pentru sintetizarea treoninei. După efectuarea

acestei operaţii celulele colibacilului au început să elaboreze

câte 2-3 grame de treonină la un litru de lichid cultural.

Începutul promitea multe, cu toate că pentru a fi bună pentru

producţia industrială tulpina trebuia să producă cel

puţin de 10--15 ori mai mult aminoacid de acest fel.

Ce se putea face? Şi aici specialiştii şi-au concentrat

atenţia asupra uneia din particularităţile foarte importante ale

plazmidelor, care, pătrunzând în bacterie, începe

să se reproducă repede şi formează, de obicei, 15-20 de

copii. Dacă însă în mediul cultural se introduce şi

cloramfenicolul, în celulă se opreşte sintetizarea proteinei

şi sporeşte brusc numărul de copii ale plazmidei. Uneori ele

ating cifra de 3000. Tocmai acest fapt le-a sugerat savanţilor cum să

procedeze în acest caz.

Iniţial, cu ajutorul fermenţilor respectivi, ei au tăiat din

cromozomul tulpinii de bacterie obţinute înainte un fragment de ADN,

care conţinea un operon de tulpină cu toate cele trei gene ale sale

şi cu sectorul de reglare. După aceasta, în laboratorul de

inginerie genică, operonul a fost inserat într-o plazmidă, iar

ea - într-o altă bacterie de aceeaşi tulpină. Plazmida

hibridă s-a înmulţit acolo şi a intensificat sinteza

treoninei. În 48 de ore de fermentare această nouă

tulpină sintetiza aproape 20 grame de treonină la un litru de lichid

cultural, iar când au fost ameliorate condiţiile de cultivare a

tulpinii, în 30 de ore au început să se acumuleze aproape 30

de grame de treonină.

Astfel a fost creată pentru întâia oară în lume o

tulpi­nă industrială de microorganisme, care sintetizează

treonina, unul din aminoacizii cei mai importanţi pentru creşterea

animalelor. Pentru întâia oară în lume această

tul­pină a fost obţinută printr-o metodă de construire a

ingineriei genice numai în trei ani; separarea unor noi tulpini prin

metodele tradiţionale de selectare dura zeci de ani.

11.4 Industria ADN şi biotehnologia

Pe parcursul ultimilor ani ia naştere o nouă ramură, absolut

nouă, de producţie materială - biotehnologia, care

utilizează procesele şi sistemele biologice pentru a obţine cele

mai diverse produse.

Oamenii au însuşit unele metode biotehnologice încă din

timpurile străvechi. Şi procesele de fermentaţie care permit

obţinerea produselor acidolactice, pâinii, oţetului ş. a.

fac parte din domeniul biotehnologiei.

În ultimele două-trei decenii, datorită schimbărilor

radicale ce s-au produs în ştiinţa biologică, s-a ridicat

la un nivel calitativ nou şi biotehnologia. Datorită acestor

realizări omul poate azi nu numai să folosească microorganismele

«gata», dar şi să modifice programul genetic al celulelor lor,

să le imprime caractere cu totul noi: tocmai în aceasta din

urmă constă sarcina ingineriei genetice moderne.

Datorită dezvoltării biologiei moleculare şi ingi­neriei genice,

biotehnologia a devenit o metodă universală de obţinere în

orice proporţii a celor mai diverse substanţe organice,

permiţându-ne să renunţăm la proce­sele tehnologiei

chimice care-s voluminoase şi deseori puţin eficace.

Savanţii şi-au concentrat atenţia în primul rând

asupra problemelor de sinteză a hormonilor, care, alături de

vitamine, servesc drept reglori de mare importanţă ai metabolizmului

şi ai multor procese fiziologice din organismul omului şi animalelor.

Moleculele hormonilor au dimensiuni mici. Structura multor dintre ele a fost

studiată detaliat, dar sinteza lor chimică s-a dovedit a fi prea

dificilă şi scumpă. Deaceea savanţii au ales în acest

scop o altă cale: sintetizarea prin metodă chimică nu a

proteinei-hormon, ci a unei gene incomparabil mai simple care codifică

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