1. Wymień etapy opracowania procesu biotechnologicznego.
1. Screening  selekcja szczepów ze środowiska, które mogą być potencjalnie użyteczne
2. Wstępne ustalenie warunków ich hodowli  jak najlepszy wzrost na jak najtańszym podłożu
3. Doskonalenie cech produkcyjnych  ukierunkowana mutagenizacja lub fuzja protoplastów:
4. Optymalizacja warunków bioprocesu  ustalenie najlepszych parametrów
5. Powiększenie skali  przejście ze skali laboratoryjnej do przemysłowej
6. Uruchomienie produkcji
2. Metody przechowywania szczepu produkcyjnego.
o przechowywanie na skosach
o liofilizacja (wysuszenie w niskiej temperaturze pod obniżonym ciśnieniem)
o zamrożenie w ciekłym azocie (temp. -80 stopni)
3. Problemy, z jakimi stykają się hodowle biotechnologiczne prowadzone na skale przemysłową.
o uniknięcie zakażenia bakteriofagami  zachowanie aseptyczności hodowli
o efektywne napowietrzanie i mieszanie
o powstawanie piany -> koniecznie stosowanie środków przeciwpiennych (oleje i tłuszczem wyższe
alkohole, środki silikonowe), które hamują powstawanie piany z mąk zbóż i soi oraz hydrolizatów i
ekstraktów
4. Co może wpłynąć na obniżenie wydajności A. niger w produkcji kwasu cytrynowego?
·ð obecność soli metali (żelaza, manganu, cynku)  aktywujÄ… dehydrogenazy
·ð niedostateczne napowietrzanie podÅ‚oża
·ð za duże stężenie soli fosforowych i amonowych  niedostatek N i P limituje wzrost grzybni
·ð za maÅ‚a kwasowość pożywki  konieczne pH 2-3, w wyższym pH wzrasta udziaÅ‚ produktów ubocznych
5. Wyjaśnić pojęcie fermentacji w kontekście fizjologii bakterii i w kontekście przemysłowym.
Fermentacja (fizjologia bakterii)  beztlenowy proces zdobywania energii w procesie utleniania związków
organicznych z wykorzystaniem endogennego akceptora elektronów; fermentacja zachodzi bez udziału łańcucha
transportu elektronów; jest to proces mało wydajny, ilość uzyskiwanej energii jest dużo mniejsza od energii
wytwarzanej w oddychaniu tlenowym i beztlenowym.
Fermentacja (przemysł)  proces biotechnologiczny zachodzący z wykorzystaniem mikroorganizmów, także
tlenowy, np. fermentacja octowa (wytwarzanie octu z etanolu) zachodzi w warunkach tlenowych.
MIC (Minimal Inhhibitory Concentration) minimalne stężenie hamujące (uniemożliwiające wzrost) antybiotyku,
minimalne stężenie bakteriostatyczne
MBC (Minimal Bactericidal Concentration) odpowiada najmniejszemu stężeniu antybiotyku działającemu
bakteriobójczo
Moc antybiotyku  mikrogramy czystej substancji antybiotycznej zawartej w 1 mg preparatu
6. Podać przykład mikrobów stosowanych w fermentacji mlekowej i alkoholowej.
Fermentacja mlekowa:
o Homo: Lactobacillus delbrueckii, Pediococcus , Lactococcus lactis, Streptococcus thermophilus,
o Hetero: Leuconostoc mesenteroides Lactobacillus brevis
Fermentacja alkoholowa: Saccharomyces cerevisiae, Zymomonas mobilis (pulque)
7. Co to jest BIOAUGMENTACJA
Bioaugmentacja to zabieg bioremediacyjny, wykonywany w wypadku skażenia gleby i wód podziemnych, np.
produktami naftowymi. Bioaugmentacja polega na szczepieniu gleby specjalnymi szczepami mikroorganizmów,
które działają oczyszczająco na skażoną glebę.
8. Biorafinerie i 6 produktów wytwarzanych przez nie
Biorafinacja łączy technologie rafinacji oraz biokonwersji, produkuje biopaliwa ciekłe i gazowe oraz materiały z
produktów ubocznych procesów technologicznych. Produkcja biopaliw (etanol, wodór), biochemikaliów (witamin,
aminokwasów, enzymów), biomateriałów (polimleczan, polihydroksymaślan, celuloza bakteryjna).
9. fuzja protoplastów: co zwiększa wydajność; pozytywne jej cechy; do jakich organizmów używa się enzymu
ze ślimaka Helix i dlaczego
Fuzja protoplastów polega na hybrydyzacji komórek pozbawionych całkowicie ściany komórkowej.
Przygotowanie protoplastów
- enzymatyczna hydroliza ściany komórkowej (stosujemy lizozym w przypadku bakterii G+ i promieniowców, sok
żołądkowy Helix pommatia w przypadku trawienia chitynowej ściany grzybów), także wykorzystanie B-laktamów
(zahamowanie syntezy ściany)
- utrzymujemy środowisko hipertoniczne (siarczan magnezu, sacharoza, sorbitol) oraz pH 5-7 (bufory)
Jak zwiększyć wydajność fuzji ? Zalety fuzji protoplastów:
- 30% glikol polietylenowy - duża częstotliwość kariogamii i rekombinacji (10-20%)
- jony wapnia - rekombinacja międzygatunkowa oraz między szczepami o
- odczyn alkaliczny roztworu (pH = 9) tym samym typie płciowym (nie trzeba go uwzględniać)
- impulsy elektryczne - możliwa wymiana dużych fragmentów DNA
- fuzja protoplastów z liposomami zawierającymi obcy DNA
10. Jakie antybiotyki na Mycobacterium tuberculosis, mechanizm molekularny działania
Ryfamycyna  blokada polimerazy RNA
Streptomycyna  blokada translacji
Izoniazyd  hamuje syntezę kwasów mikolowych (odpowiadają za kwasooporność prątków, element ściany kom.)
11. narysowana struktura antybiotyku, rozpozać => tetracyklina; mechanizm i spektrum działania
12. parę gatunków Streptomyces, dopisać produkowany antybiotyk
Przeciwnowotworowe (cytostatyki):
Aktynomycyna, bleomycyna
13. 3 kwasy organiczne produkowane w biotransformacji + producent
Biotransformacja (biokonwersja) enzymatyczne przekształcenie egzogennych zw. organicznych, wprowadzające
tylko nieznaczne zmiany
kwas octowy CH3COOH  Acetobacter aceti, Gluconacetobacter xylinus, Gluconobacter oxydans
kwas L-jabłkowy  Brevibacterium flavum, Proteus vulgaris, Pseudomonas fluorescens
kwas 6-AP (6-aminopenicylinowy)  E. coli, grzyby
14. 3 aminokwasy produkowane metodÄ… enzymatycznÄ…, ich zastosowanie
L-Asparginian  produkcja z kwasu fumarowego i amoniaku (Aspartaza z E. coli i Brevibacterium flavum), dodatek
do żywności i detergentów, substrat do produkcji aspartamu
L-Alanina  otrzymywany z asparaginianu z użyciem dekarboksylazy aspartamu (Pseudomonas dacunhae),
stosowana jako dodatek do żywności
L-Cysteina  dodatek do żywności, stosowana w produkcji kosmetyków  preparatów do włosów
L-DOPA  amina biogenna katecholowa, lekarstwo w chorobie Parkinsona
Hyp (4-hydroksy-L-prolina)  substrat do syntez, produkcja kosmetyków i leków, dodatek do żywności
D-hydroksyfenyloglicyna (D-HPG) produkcja penicylin półsyntetycznych (amoksycylina) i cefalosporyn
(cefadoksel)
15. czym jest pirogronian w tlenowym i beztlenowym metabolizmie drożdży
Stosunek metabolizmów tlenowego i beztlenowego bywa różny, dla drożdży fermentacji dolnej (S. uvarum)
oddychanie ma mniejszy udział, dla drożdży fermentacji górnej (S. cerevisiae)  metabolizm tlenowy i fermentacyjny
występuje w równych proporcjach. W fermentacyjnym  pirogronian jest akceptorem elektronów (endogennym) i
jest przemieniany w aldehyd octowy, a nastepnie w etanol.
Efekt Pasteura fermentacja jest hamowana w obecności tlenu
Efekt Crabtree aktywność enzymów zw. z metabolizmem oddechowym jest hamowana przez wysokie stężenie
glukozy (zahamowanie biosyntezy tych enzymów to negatywny efekt Pasteura)
16. wykres produkcji glutaminianu w zależności od zawartości biotyny w podłożu
Niedobór biotyny w podłożu powoduje wzrost przepuszczalności błony komórkowej,
co skutkuje zwiększonym wydzielaniem biotyny na zewnątrz komórki (wyciek
biotyny). Podobny efekt możemy uzyskać dodając do podłoża detergenty.
17. inżynieria genetyczna subtilizyny
Subtylizyna  zasadowa bakteryjna proteaza serynowa, mało specyficzna, wiąże
jeden lub więcej jonów wapnia (stabilizacja enzymu)
Wprowadzane zmiany mają na celu utworzenie subtiliziny BPN Bacillus amyloliquefaciens  niezależnej od jonów
wapnia. Stosowano ukierunkowaną mutagenezę w obrębie fragmentu peptydu, gdzie wiązany jest jon wapnia.
18. co to jest cukier drzewny, jak powstaje
Ksyloza  pentoza, cukier prosty, używana do produkcji D-ksylitolu (reduktaza B. coagulans, Mycobacterium
smegmatis), który jest wykorzystywany jako naturalny słodzik dietetyczny. Chroni przed tworzeniem płytki
nazębnej oraz jest metabolizowany niezależnie od insuliny  jest bezpieczny dla diabetyków.
Ksylan  polimer, hemiceluloza, rozkładany jest przez ksylanazy
19. zastosowanie oksydazy glukozowej, reakcja
Utlenia glukozÄ™ do kwasu glukonowego i nadtlenku wodoru:
glukoza + O2 + H2O Ä…ð kwas glukonowy + nadtlenek wodoru
Zastosowania oksydazy glukozowej: do usuwania śladowych ilości glukozy z produktów spożywczych, do usuwania
resztek tlenu z soków owocowych, do szybkiego oznaczania glukozy w moczu lub krwi (testy), jako składnik
niektórych leków do leczenia ran i stanów zapalnych skóry.
20. aktywność biologiczna penicyliny G i ampicyliny
Penicylina hamuje syntezę peptydoglikanu wiążąc się z białkiem PBP, które jest związane z powstawaniem
mostków peptydowych łączących łańcuchy mureiny.
Ampicylina półsyntetyczna penicylina.
21. 2 enzymy kluczowe w syntezie L-lizyny
Aspartokinaza (kinaza asparaginianowa) hamowana przez jednoczesny nadmiar L-lizyny i L-treoniny, jeden z
produktów nie powoduje represji
Dehydrogenaza homoserynowa  odgałęzienie od drogi prowadzącej do otrzymania lizyny, hamowana przez
nadmiar treoniny i metioniny  można podać metioninę z zewnątrz
22. Od czego zależy dobrana metoda mieszania w procesie produkcyjnym
- od rodzaju organizmu producenckiego: w przypadku wrażliwych producentów jak grzyby i promieniowce
wybieramy łagodny sposób mieszania, np. mieszanie gazem (kolumna barbotażowa), mieszanie cieczą
(powodujemy przepływ cieczy w obrębie bioreaktora); mieszanie mechaniczne nie jest tak łagodne, stosujemy je,
gdy nie wpływa to negatywnie na wydajność organizmu producenckiego.
23. Co robi Rhizopus nigricans w syntezie kortyzonu? Przeprowadza 11Ä…-hydroksylacjÄ™ progesteronu.
Podstawowym surowcem do produkcji leków steroidowych są fitosterole (stigmasterol, sitosterole, diosgenina 
pochodzenia roślinnego). Ulegają one przekształceniom chemicznym oraz z wykorzystaniem drobnoustrojów:
- utlenianie fitosteroli i degradacja łańcuchów bocznych (Arthrobacter Simple, Corynebacterium spp., Mycobacterium
spp., Nocardia spp.)
- Rhizopus nigricans, Aspergillus ochraceus  11Ä…-hydroksylacja progesteronu oraz kolejne modyfikacje
chemiczne prowadzÄ… do otrzymania kortyzonu (hormon steroidowy)
- Saccharomyces cerevisiae, S. uvarum  redukcja grupy ketonowej androsteno-3,17-dionu Ä…ð testosteron
24. Opisać fermentację octową, schemat
25. Opisać etapy prowadzące do otrzymania amoksycyliny oraz podać wykorzystywanych w tych etapach
producentów.
26. Trzy zalety kolumny barbotażowej.
27. Kilka gatunków Bacillus i co produkują
B. brevis  gramicydyna, celulaza, D-hydantoinaza
B. amyloliquefaciens  alfa-amylaza, ksylanaza, metaloproteinaza, subtilizina BPN
B. licheniformis  bacytracyna, alfa-amylaza
B. coagulans  izomeraza glukozowa
B. polimyxa  polimyksyna, kolastyna, beta-amylaza, celulaza, ksylanaza
B. subtilis  polimyksyna, subtylizyna typu Carlsberg (proszki do prania), celulaza, alfa-glukozydaza, dekstranaza,
arabinaza
28. Abzymy przeciwciała o charakterze enzymatycznym, najczęściej monoklonalne, wykorzystywane w specyficznych
reakcjach.
Synzymy biokatalizatory otrzymane na drodze syntezy lub chemicznej modyfikacji enzymów.
Biotransformacja
D-glukoza Ä…ð D-fruktoza ---- Izomeraza glukozowa  Bacillus coagulans, Streptomyces olivaceus
D-sorbitol Ä…ð L-sorboza ----- Dehydrogenza sorbitolu  Gluconobacter oxydans Ä…ð synteza kwasu askorbinowego
D-ksyloza Ä…ð D-ksylitol ----- Reduktaza D-ksylozy  Bacillus coagulans, Mycobacterium smegmatis
Fumaran Ä…ð L-JabÅ‚czan ----- Hydrataza fumarowa  Brevibacterium Flaum, Proteus vulgaris, Pseudomonas fluorescens
EtOH Ä…ð Kwas octowy ----- Dehydrogenazy alkoholowa I aldehydowa  Acetobacteriaceae: Acetobacter aceti,
Gluconacetobacter xylinus (także produkcja celulozy), Gluconobacter oxydans
penicylina Ä…ð kwas 6-AP ----- Acylaza penicylinowa
 Celulaza Aspergillus niger, A. nidulans - scukrzanie celulozy (piwowartswo, wytwarzanie
Trichoderma viridae soków)
Stachybotrys chartarum - dodatek do pasz (zwiększa wartość odżywczą)
Bacillus brevis - składnik proszków do prania
Ksylanaza Streptomyces, Bacillus, Trichoderma, - piekarnictwo  dodatek poprawia jakość ciast i chleba
(pentozanaza) Thermatoga maritima (zatrzymanie CO2)
(termostabilna ksynalaza) - dodatek do pasz
- p. papierniczy  biobielenie masy makulaturowej
Laktaza A. niger, A. oryzae - rozkład laktozy w mleku
Pektynaza A. niger, A. went ii, Rhizopus sp. - klarowanie soków i win
- ekstrakcja barwników (flawonoidów)
Inwertaza Saccharomyces cerevisiae - otrzymywanie syropów HFCS (fruktoza-glukoza)
- produkcja cukierków z półpłynnym nadzieniem