Эра управляемого биосинтеза

Эра управляемого биосинтеза (1961;1975 г. г.). Производство аминокислот посредством микробных мутантов имеет наибольшее значение среди возможных способов их получения.

Советский Союз производил свыше 1 млн. т микробного белка. Была создана целая микробиологическая индустрия под руководством В. А. Быкова. Это позволяло выпускать полноценные сбалансированные корма для выращивания птицы и скота.

Химический синтез аминокислот достаточно эффективен. В нем, как правило, используется непищевое сырье, достигается высокая концентрация продукта, возможна организация непрерывного производства при высокой автоматизации. Однако наряду с преимуществами синтез имеет ряд недостатков. Для его проведения необходима сложная аппаратура, ему свойственна многостадийность процесса. Кроме того, в результате синтеза образуются рацемические формы аминокислот. При микробном синтезе перечисленные недостатки устраняются.

Не менее важным достижением биотехнологии в этот период было получение чистых ферментов, промышленное использование иммобилизованных ферментов и клеток. Первые шаги в этом направлении были сделаны значительно раньше: Дж. Нельсон, Е. Гриффин (1916) адсорбировали инвертазу на угле; Дж. Пфанмюллер, Г. Шлейх (1939) для обработки шкур адсорбировали протеолитические ферменты на древесных опилках; Н. Грубхофер, Д. Шмейтон (1953) впервые применили ковалентное связывание. Термин «иммобилизованные ферменты» был узаконен в 1971 г. на первой конференции по инженерной энзимологии, состоявшейся в Хенникере (США). Немалый вклад в этом направлении внесли советские ученые И. В. Березин, К. Мартинек, В. В. Можаев, Р. В. Петров, В. Т. Иванов и др.

Впервые с помощью биотехнологии в эти годы был получен биогаз, налажено производство бактериальных полисахаридов.

Производство аминокислот посредством микробных мутантов является наиболее перспективным среди других способов их получения. Аминокислоты — это не только питательные вещества, но также ароматические и вкусовые агенты, и потому они широко используются в пищевой промышленности. Например, как питательную добавку в пищу чаще всего вносят лизин и метионин. Глутамат натрия и глицин употребляют как ароматические вещества для усиления и улучшения вкуса пищи. У глицина освежающий, сладкий вкус. Его вводят в сладкие напитки, и, кроме того, он проявляет там бактериостатическое действие. Цистеин предотвращает подгорание пищи, улучшает пекарские процессы и качество хлеба. Производство микробного белка позволяет выпускать полноценные сбалансированные корма для выращивания птицы и скота. При этом микроорганизмы можно выращивать на различных питательных средах: на газах, нефти, отходах угольной, химической, пищевой, винно-водочной, деревообрабатывающей промышленности. Не менее важным достижением биотехнологии в этот период было получение чистых ферментов, промышленное использование иммобилизованных ферментов и клеток. Впервые был получен биогаз, налажено производство полисахаридов, открыты ферменты рестриктазы и лигазы, позволяющие разрезать и сшивать молекулу ДНК в нужных местах.

Также были такие открытия:

• — 1960 — С. Очоа и А. Корнберг выделили белки, которые могут «сшивать» или «склеивать» нуклеотиды в полимерные цепочки, синтезируя тем самым макромолекулы ДНК. Один из таких ферментов был выделен из кишечной палочки и назван ДНК-полимераза;
• — 1961 — М. Ниренберг прочитал первые три буквы генетического кода для аминокислоты фенилаланина;
• — 1962 — X. Корана синтезировал химическим способом функциональный ген;
• — 1969 — М. Беквит и С. Шапиро выделили ген асоперона у Е. colly;
• — 1970 — выделен фермент рестриктаза (рестриктирующая эндонуклеаза) [9].