Реферат: Использование микробов в хозяйственной деятельности

Разработканаиболее рациональных приемов использования микробов в хозяйственнойдеятельности человека и сознательная селекция микробов стали возможны толькопосле разработки микроскопических методов изучения и выяснения способоврасселения и размножения микроорганизмов.

Основнаязаслуга в успешном разрешении этих вопросов принадлежит гениальномуфранцузскому ученому Луи Пастеру (Pasteur,1822-1895), подлинному создателю научной селекции микробов, основанной насознательном применении методического искусственного отбора и умеломиспользовании естественного отбора путем создания условий, в которых отбордействует в желательном для селекционера направлении. Дальнейшееусовершенствование селекции микробов тесно связано с достижениями генетики ииспользованием этих достижений в селекции.

Г. А.Надсон (1920) в результате ряда тщательно выполненных опытов еще в 1920 г.показал, что ионизирующая радиация вызывает у грибов и бактерий стойкиенаследственные изменения. Он выделил таким путем у Azotobacter chroococcum штаммы, отличающиеся повышеннойспособностью ассимилировать атмосферный азот.

В начале40-х годов Бидл и Татум (Beadle &Tatum, 1941), использовавионизирующую радиацию для вызывания мутаций у микробов, получили у гриба Neurospora crassa значительное количествомутантов с измененным обменом веществ и повышенными требованиями к питательнымвеществам. Эти исследования привели к созданию биохимической генетики и оказалиочень сильное влияние на усовершенствование селекции микробов.

В настоящеевремя в селекции микробов существуют три основных направления:

1.Селекцияна повышение устойчивости к ядам, антибиотикам и на понижение требований ксоставу питательной среды;

2.Селекцияна повышение накопления полезных веществ;

3.Селекция наповышение требований к ростовым веществам.

Мырассмотрим в данном реферате первое направление этой интересной областиселекции.

Селекция форм с повышенной устойчивостью и пониженнымитребованиями

Этонаправление связано с выведением таких форм микробов, которые обладаютспособностью осваивать новые, недоступные для иходных форм, экологические ниши.Умелое использование естественного отбора позволяет быстро и со сравнительнонебольшой затратой сил и средств, получать штаммы с повышенной устойчивостью кразличным неблагоприятным внешним условиям, ядам, антибиотикам, фагам или спониженными требованиями к питательным веществам.

Путивозникновения микробов с повышенной устойчивостью или с пониженнымитребованиямик питательным веществам как в природных условиях под влияниеместественного отбора, так и в искусственных условиях в результате деятельностиселекционеров, имеют очень важное практическое значение. Человек заинтересованполучить как можно быстрее полезные формы микробов. При работе с вреднымимикробами исследователей чаще всего интересует вопрос о том, каким образомпредотвратить или, по крайней мере, задержать возникновение таких форм.Теоретической основой для решения этих вопросов служит эволюционное учение Ч.Дарвина и экспериментальная генетика.

Возникновениеформ микробов с повышенной устойчивостью или пониженными требованиями кпитательным веществам зависит от возникновенния соответствующих мутаций ивоздействия естественного отбора, устраняющего неизменные исходные формы  и сохраняющего измененные, приспособленные кэтим новым условиям. Возникновение форм микробов, приспособленных к болеетяжелым условиям, определяется соотношением трех факторов: чатоты появлениямутаций, обуславливающих устойчивость к этим внешним условиям, интенсивностьдействия естественного отбора и числа особей в популяции, подвергающихсявоздействию естественного отбора.

Чем чащепоявляются мутации, обуславливающие устойчивость организма к определеннымвнешним условиям, тем быстрее и легче возникают формы, приспособленные к этимусловиям.

Инетенсивностьестественного отбора сильно влияет на быстроту появления устойчивых форм и чемболее жесток этот отбор, тем быстрее выявляются устойчивые формы.

Числоособей в популяции, на которую возденйствует отбор, имеет решающее значение длявозникновения форм, устойчивых к определенным неблагоприятным внешним условиям.Если популяция настолько велика, что в ней непременно должно возникнутьнесколько устойчывых мутунтов (т.е. если число особей в популяции больше чилаособей, обеспечивающих возникновение одного устойчивого мутанта), а отборустраняет все неизменные исходные формы, то возникновение устойчивых формсистематически происходит в пределах одного поколения, подвергаюшегосявоздействию естественного отбора. Но если чило особей в отдельных популяциях,подвергающихся воздействию естественного отбора, значительно меньше числаособей, обеспечивающего возникновение хотя бы одного устойчивого мутанта,  а отбор сразу же устраняет все неизменныеисходные формы, то в таких популяциях, усточивые формы могут возникнуть тольков результате счастливой случайности.

Когдаконцентрация ядовитых веществ в питательной среде высока, задача выведенияформ, устойчивых к таким высоким концентрациям яда, обычно сильно затрудняется.Дело в том, что мутации, которые сами по себе давали бы устойчивость к такимвысоким концентрациям ядов, возникают исключительно редко или совсем енвозникают и такая устойчивость может быть получена только в результатесовместного действия ряда различных мутаций, каждая из которых вотдельности  дает устойчивость только кзначительно более низким концентрациям яда. Но одновременно эти независимыемутации проявляются исключительно редко и осуществить накопление их можнотолько путем последовательного повышения устойчивости от сравнительно низкихдовсе более высоких концентраций яда. Этот метод называется — ступенчатое повышение устойчивости.

Принцип ступенчатойселекции, т. е. бактерии высаживают в питательную среду, в которойнедостает одного вещества, в котором эти бактерии нуждаются, происходитвыведение штамма, способного синтезировать это вещество, затем следует посевэтого штамма на питательную среду, вкоторой недостает еще одного вещества, вкотором нуждается исходная форма бактерий, выводятся новые штаммы и т. д., этотпринцип имеет очень большое практическое значение значение для полученияполезных микроорганизмов, способных расти на более простых и дешевыхпитательных средах, не заключающих определенных ростовых веществ илизаключающих различные угнетающие и ядовитые вещества, и потому непригодные длядля исходных форм этих микроорганизмов. Вместе с тем этот метод используетсядля предотвращения появления новых форм микроорганизмов, устойчивых к темвеществам, которые обычно применяются для борьбы с ними (различные лекарственныетравы, антибиотики и др.). При помощи ступенчатой селекции получают новыештаммы продуцентов полезных веществ ( антибиотики, аминокислоты, витамины ит.д. ), способные расти и давать высокую продуктивность на более дешевыхпитательных средах, при менее интенсивном перемешивании и т.д. Это значительноуменьшает стоимость промышленного получения таких полезных веществ.

Установлениепринципа ступенчатого действия естественного отбора позволило разработатьрекомендации для предотвращения возникновения лекарственно устойчивых формпатогенных микроорганизмов, устойчивых к новым лекарственным веществам иантибиотикам, широко приминяемым для лечения заболеваний.  

Методыселекции микробов постоянно совершенствуются. Благодаря им ученые смоглиразработать способы для получения новых веществ и препаратов, в которых такнуждается человечество.

  Используемая литература :

1) Д. Ф. Петров  “Генетика с основами селекции”  М, Высшая школа, 1976.

еще рефераты
Еще работы по здоровью