Микрооргаизмдердің табиғи штамдарының өздері өсіп тұрған ортаға қажетті өнімдерді бөлуі мен қорландыру қабілеті өте төмен. Сондықтан микробтардан белгілі бір затты өндіру үшін штамдардың табиғи қабілеттілігін күшейту қажеттілігі туындайды. Бұндай міндетті жүзеге асыру үшін табиғи штамдардың арасынан селекция әдісімен қажетті заттарды қарқынды түрде синтездеу немесе оларды жоғары дәрежеде түзуге қабілеті бар мутанттарды табу керек.
Бастапқы белгілі бір штамдарды таңдап алу олардың табиғи қасиеттеріне байланысты. Бұл микроорганизмдердің ортаға бірқатар мөлшерде алғашқылық және екіншілік деңгейдегі метаболиттерді түзу қабілеті немесе оларды түзбеуі, бірақ шамадан тыс жүретін синтез процесін тежеу үшін азғана мөлшерде болуымен анықталады. Егерде әртүрлі таксономиялық топтарға жататын табиғи штамдар бір затты бөліп шығаратын болса, онда олардың ішінен олашақ өндірісте техникалық жағынан қиындық келтірмейтіндерін таңдап алу керек. Микроорганизмдерді қоректік ортада белгілі бір мерзімде өсіргеннен кейін штамдарының сандық көрсеткіштері, олардың түзетін өнімдерімен және сол өнімдердің (антибиотиктердің, аминқышқылдарының) ортада жиналуы арқылы сипатталады. Ол қоректік ортаның көлеміне шаққандағы алынған препарат массасының өлшем бірлігімен белгіленеді. Егерде бұл метаболит фермент болса, штамның сандық сипаты ретінде тиісті өлшем бірлігіндегі фермент белсенділігі арқылы есептеледі.
Келесі селекциялық жұмысқа бастапқы штамды дайындау тәртібі мынадай: штамдарды Петри табақшасына себу, типті немесе типті емес пішінді штамдардың 100 және одан да көбірек колонияларының арасынан қиғаштала жасалған қоректік ортада оқшауланып алынған штамдарды талдау әдісінің көмегімен өнімділігін анықтап, оған баға беруі. Бұлардың ішінен өте жоғары деңгейде өнімділік көрсеткен клеткаларды, мутагендік әдістерді қолдана отырып келешек жұмыста пайдаланады. Мутаген ретінде әртүрлі физикалық және химиялық факторларды қолданады. Әсер етуші дозаны сәулелену өлшем бірлігімен немесе ортадағы мутаген концентрациясымен өлшейді. Микроорганизмдердің мутагендерге сезімталдығы олардың штамдарының түріне, мутагеннің дозасына, рН, температурамен әсер ету мерзіміне тікелей байланысты.
Мутагендермен өңдегенде тірі қалған бастапқы клеткалар арасындағы штамдардан қажетті қасиеттері бар мутанттарды сұрыптап алады. Бұл үшін екі тәсілді қолданады:
- Типті белгісіне сандық баға берілген соң (алдын-ала болжанбаған) кездейсоқ мутацияны оқшаулайды. Мақсатқа сай өнімінің синтезделуінің жолдары мен осы процестің басқа метаболиттер түзілуімен байланысын реттеу белгісіз болғанда ғана бұл тәсілді қолданады. Бұл тәсіл арқылы жұмыс бірнеше кезеңде атқарылатын болғандықтан, оны сатылық тәсіл деп атайды. Тәсілдің әрбір кезеңінде бірнеше мың клондардан сандық белгілеріне қарай, жоғары өнім алынатынатындарын сұрыптап, ақырғы үйлесімді продуценттерден таңдап алады. Мұндай селекцияның классикалық мысалы ретінде: Америкада физикалық және химиялық мутагендердің көмегімен Penicilliium chzysogenium-ның алғашқы штамының негізінде пенициллинді түзетін Висконсинскийдің белгілі сериясын келтіруге болады. Отыз жылдай жүргізілген зерттеу жұмысының нәтижесі пенициллин деңгейін бірнеше мың рет көбейтуге мүмкіндік берді.
- Белгілі бір фенотипті (фенотип – байқалатын белгілердің бүтіндей тобы) мутанттардың арасынан сандық белгілерге қарай сұрыптау, мақсатқа сай өнімді синтездеумен сол процесті реттеу жолдарын анықтап білу, осы тәсілдік негізі болып есептеледі. Бұл тәсіл көпшілік жағдайда алғашқы метаболиттерді алу да қолданылады.
Көптеген микроорганизмдерге минералдық элементтермен қоректену және көміртегі көздері мен қуаттан басқа өніп-өсуді қолдаушы факторлар деп аталатын, қосымша заттар қажет болатыны мәлім. Бұл заттарға дәрумендер, аминқышқылдары, пурин және пиримидин негіздері жатады. Осындай заттардың көпшілігін синтездей алмайтын және оған мұқтаж организмдерді өсіп-өнуі үшін, бұл заттарды талап етпейтін прототрофтыларға қарама-қарсыларды ауксотрофтылар деп атайды. өсу факторының биосинтезі процесіне қатысатын ферменттерді синтездейтін, кейбір белгілері бар қабілеттілік ауксотрофтылықтың негізі болып саналады.
Мутагендер көмегімен алынған ауксотрофты мутанттардың арасынан сұрыптау жүргізілуі мүмкін. Осы мутациялардың белгілі бір мақсатпен өндірілетін өнімдерді алудағы тигізетін әсері жөніндегі дәлелді түсінік, олардың сандық белгілерін анықтауға негізделген. Ауксотрофты мутанттардың ревертанттарының ішінен сұрыпталып алынса, өнімділік төмен болуы мүмкін. Бұндай ауксотрофтылық метаболиттерді синтездеу кезінде, белгілі бір ферменттің ақауының әсеріне байланысты болады. Бұл жағдайда реверсия тотықсызданған каталитикалық мутанттарды алуға мүмкіндік береді. Бірақ мұнда тиісті өнімді синтездеуді ктализдейтін ферменттердің реттеушілік қызметі жойылған болуы тиіс.
Келесі бір әдіс – морфологиялық мутанттар арасынан тек сандық белгілеріне қарай, морфологиялық өзгерістерді анықтауға негізделген, мол өнімді штамдарды мұрыптап алу. Осындай сұрыптауды жүргізу кезінде, колониялар арасынан мутагендермен әсер еткенде, тірі қалған мутанттардан морфологиялық жағынан өзгерген қатарынан бірнешеуін (жүздеген) таңдап алады да, олардың өнімділігін тексереді.
Антибиотиктер түзушлерді селекциялауда, оларға резистентті мутагендер арасынан сұрыптау тәсілін жиі қолданады. Антибиотиктерді қолдана отырып, жүзеге асырылатын мұндай сұрыптау препарат концентрациясын жоғарылата отырып бірнеше кезеңмен жүргізіледі.
Сонымен, әртүрлі мутанттар кластарының фенотиптері арасынан мол өнім беретін штамдарды сұрыптап алу, кездейсоқ мутанттарды сатылап сұрыптау тәсілімен салыстырғанда, “қажетті” мутантты іздестіруді азайтып, жұмысты жеңілдетеді де және істі саналы түрде меңгеруге көмектеседі.
Биологиялық активті заттарды түзетін продуценттерді селекциялаудың осы екі тәсілі бұрыннан қолданылып келе жатқан дәстүрлі әдістер қатарына жатады. Оларды қолдану, антибиотиктерді, аминқышқылдарын, дәрумендерді және басқа да заттарды алудың микробиологиялық өндірісін құрудың негізгі себебі болып есептеледі.