Эра антибиотиков (1941-1960 гг.).

Открытие А. Флемингом, Х. Флори и Э. Чейном химиотерапевтической активности пенициллина стало важным этапом в развитии биотехнологии хозяйственно ценных веществ. Началась интенсивная работа по поиску активных продуцентов антибиотиков, получению мутантов с измененным наследственным материалом, обладающих способностью к сверхсинтезу, а также разработка методов культивирования грибов, создания технологических схем крупномасштабного производства.

Кроме того, существенную роль в эти годы сыграло использование клеток животных и растений. Например, культуры клеток человека при выращивании ряда вирусов для производства вакцин; при производстве высокоспецифических белков (антител и интерферонов); в исследованиях рака и в противовирусной химиотерапии. В 1943 г. С.Э. Лурия и М. Дельбрук определили наличие мутаций среди бактерий. Этот год является годом становления генетики бактерий, а впоследствии – развития генной инженерии. В этот период в СССР активно работают научные школы академиков Н.П. Дубинина, С.И. Алиханяна, И.А. Раппопорта, и др., исследующие вопросы генетики популяций, эволюционной, радиационной генетики, генетические основы селекции, различные аспекты химического мутагенеза. В 1953 г. Сенгер установил полную структуру белка инсулина, а Дж.Уотсон и Ф.Крик установили модель двойной спирали молекулы ДНК, был расшифрован механизм действия генетического аппарата. В 1957 г. А.Айсакс и И.Линдеман открыли интерферон. Широко используется культура растительной ткани: получение культуры из отдельных растительных клеток, обработка каллюса растительными гормонами. В 1958 г. молекула ДНК была впервые синтезирована в лаборатории. Эти открытия заложили фундамент молекулярной биологии и генной инженерии.

4. Эра управляемого биосинтеза (1961 – 1975 гг.).

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.