Средства и механизмы управления адаптационной изменчивостью

Получение микроорганизмов – модификантов и их использование в биопроизводстве может быть управлнемым, если известно способы регулирования метаболизма и роста. Их чаще связывают с факторами внешней среды. Многообразно обменных процессов, необходимых для синтеза различных веществ и роста клеток требует их хорошей координации /научно обоснованной биотехнологии/.

Каждый метаболический процесс включает несколько ферментативных реакций. Но регуляция клеточного метаболизма происходит на двух уровнях – на уровне синтеза ферментов и на уровне изменения их активности. Цель этой регуляции – обеспечить нужное соотношение между скоростью синтеза суммарного клеточного белка. Эта скорость определяется частотой транскрипции структурных генов.
       Многие ферменты образуются непрерывно вне зависимости от условий среды. Такие ферменты называют конструктивным /соответственно также говорят о конструктивном синтезе ферментов/.

       Образование катаболических ферментов регулируется путем индукции субстратом,когда он имеется в питательной среде. Все другие катаболические ферменты, которые клетка способна синтезировать не должны образоваваться, пока в них нет надобнасти. Индукция и репрессия действуют медленно /механизм грубой наводки/, а изменение активности ключевого ферманта проявляется многновенно /тонкая регуляция/.

Образование анаболитических ферментов регулируется путем репрессии конечным продуктом, появившемся в среде при определенном накоплении. Ферменты, необходимые для синтеза основных структурных компонентов бактерий, обычно образуются непрерывно, но их образование появляется если конечный продукт имеется в избытке. В таком случае говорят о репрессии конечным продуктом.

Регуляция на уровне активности ферментов свойственна, как правило, ключевым ферментом клеточного метаболизма под действием положительного или отрицательного эффектора. Оба типа регуляции – индукция и репрессия приводят к почти одинаковому результату: они влияют на пропускную способность того или иного метаболического пути.

2.5. Понятие о гомологии ДНК как критерии родственности определяемых форм микроорганизмов.

Модификационная изменчивость может настолько повлиять на морфологиеческие и физиологические признаки микроорганизмов, что их такономическая принадлежность /родственность/ к исходному фенотипу или типовому штампу вызывает большие сомнения. Более того, в селекционной работе классические ключи классификации и таксономии нередко не дают четкого ответа к какому роду и виду следует отнести те или другие микроорганизмы с почти одинаковыми внешними признаками и физиологическим поведением.

Для этого в таксономию микроорганизмов в последние годы был введен дополнительный метод определения гомологии ДНК как критерий родственности определяемых форм. Действительно, модификационная изменчивость, по существу, не затрагивает наиболее консервативную часть наследственного аппарата клетки – ДНК. В макромолекуле ДНК возможно множество сочетаний пар мономеров, обеспечивающее все мыслимые степени изменчивости структуры гена. Доказательством наличия вариаций набора пар нуклеотидов в ДНК служит тот факт, что при равном количестве аденика /А/ и /T/, гуанина /Г/ и цитозина /Ц/ отношение  у разных видов микроорганизмов колеблется от 0,69 до I,83.

Разные виды микроорганизмов, имея различные генотипы, естественно, имеют и суммарные различия в химическом составе генов, что отражается в колебаниях коэффициента . Этот показатель одинаков как у форм одного вида, так и у близкородственных бактерий. В результате коэффициента соотношения пар комплементарных бактерий и был принят в качестве коэффициента видоспецифичности /критерий родственности, или гомологии ДНК/.

Заключение

Итак, реакция бактериальной клетки на изменение условий приводит к появлению каких-то новых признаков, которые не обнаруживались в исходной культуре. Адаптация есть результат пластичности клеточного метаболизма, обусловленного регуляторными механизмами клетки.

Таким образом, адаптационная изменчивость относится к категории явлений, связанных с регуляцией клеточного метаболизма и имеет место в рамках неизмененного генотипа клетки. Отсюда с очевидностью следует, что адаптационная изменчивость не затрагивает генетической конституции /генотипа/ микроорганизмов, она не является наследственной. Но в биологических процессах – это постоянная и довольно сложная проблема в повседневной работе микробиолога – биотехнолога.

Изложенные материалы, связанные с адаптационной изменчивостью и сделанный анализ обнаруживаемых фактов, дают представление о механизмах, которые во взаимодействии с условиями внешней среды, могут направлять поведение /развитие/ популяции микроорганизмов в биотехнологических процессах.