Biokorekcja - naprawianie szkód poczynionych przez człowieka poprzez zastosowanie procesów biologicznych.

Biodegradacja - rozkład biologiczny. Biologicznie katalizowana redukcja materiałów odpadowych wprowadzanych do środowiska przez działania przyrody i człowieka. Zwykle chodzi o rozkład - mineralizację związków wielkocząsteczkowych do prostych, nieorganicznych postaci C, N, P, S. Rozkład związków organicznych przez organizmy żywe (bakterie, pierwotniaki, promieniowce, grzyby, glony, robaki) na prostsze składniki chemiczne. Rozkładowi ulegać może nawet 95% substancji organicznej.

Termin biodegradacja, w odróżnieniu od terminu mineralizacja, używany jest na ogół w odniesieniu do substancji szkodliwych, np. pestycydów. Biodegradację wykorzystuje się w biologicznych oczyszczalniach ścieków oraz w stawach biologicznych (służących do fermentacyjnego oczyszczania ścieków np. z cukrowni). Konieczna jest do tego odpowiednia temperatura oraz brak w ściekach substancji toksycznych dla mikroorganizmów (np. detergentów czy pestycydów).

Wnioski:

Czas w którym dany związek będzie rozkładany zależy od środowiska w którym zachodzi rozkład.

Zastosowanie odpowiednich warunków bioremediacji znacznie przyśpiesza procesy rozkładu.

Podział substancji w środowisku:

1. Rozkład częściowy.

2. Rozkład kompletny - mineralizacja.

3. Rozkład częściowy - aktywacja.

Czynniki wpływające na procesy Biodegradacji - rozkładu:

1. Natura czynnika rozkładanego

2. Koncentracja czynnika rozkładanego

3. Rozpuszczalność w wodzie

4. Obecność innych źródeł energii oraz N i P

5. Obecność tlenu, pH, temperatura

6. Budowa i struktura podłoża

7. Obecność odpowiednich drobnoustrojów

8. Brak organizmów niszczących mikroflorę (predators)

Diauksja - drobnoustroje najpierw rozkładają substrat łatwiej rozkładalny a następnie trudniej rozkładalny

PROCES AEROBOWY:

-Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (PAHs)

-Środki rezerwacji drewna

-Ftalany
PROCES CYKLICZNY AEROBOWY/ ANAEROBOWY

-Chloroorganiczne pestycydy i herbicydy

-Organiczne związki do produkcji materiałów wybuchowych

-Chlorowane rozpuszczalniki

UNIKALNE WŁAŚĆIWOŚCI EHC:

SKŁADNIK EHC:

-kompleksy węgla organicznego

-sproszkowane żelazo elementarne

-główne i śladowe związki biogenne

-organiczny agent wiążący o jakości spożywczej

EHC- stymuluje autochtoniczne bakterie przez dostarczanie substratów węgla organicznego i związków biogennych bez potrzeby na inokulację

STREFA REAKCJYJNA EHC:

STREFA BEZPOŚREDNIEGO KONTAKTU:

-Substrat węglowy zapewnia powierzchnię wzrostu dla bakterii

-Heterotroficzna dekompozycja substratu organicznego połączona z chemiczna redukcją przez żelazo stwarzają silne potencjalny redox

-Uwalnianie lotnych kwasów tłuszczowych, makro i mikro-elementów do konsumpcji przez drobnoustroje w dół gradientu hydraulicznego

ROZKŁAD W STREFIE W DÓŁ GRADIENTU HYDRAULICZNEGO:

-Konsumpcja kwasów tłuszczowych przez autochtoniczne mikroorganizmy

-Niskie poziomy redox podtrzymują rozkład ko metaboliczny. W zależności od typu substratu organicznego czas efektywnego działania EHC jest do 60 miesięcy

-Neutralne pH jest utrzymywane przez bilans między biologiczne wytwarzaną kwasowością i zasadowością wytwarzają przez żelazo.

Wpływ biosurfektantów wytwarzanych przez drobnoustroje

Biosurfaktanty - powierzchniowo - czynne związki produkowane przede wszystkim przez mikroorganizmy i wywierające wpływ na powierzchnie międzyfazowe

Część hydrofilowa:

-proste grupy karboksylowe

-mono-, di- lub polisacharydy

-estrowe lub alkoholowe grupy funkcyjne białek

-aminokwasy

-grupy fosforanowe

Część hydrofobowa:

-długi łańcuch kw. tłuszczowego

-alfa-alkilo-beta-hydroksykwasy tłuszczowe

Biofilmy to: zróżnicowana zbiorowość drobnoustrojów, występująca zwykle na powierzchniach stałych, zazwyczaj wielogatunkowa, chroniąca formy ją tworzące i sprzyjająca ich namnażaniu. Mikroorganizmy posiadają, zwykle, osłonkę syntezowanych przez siebie zewnątrzkomórkowych polisacharydów

Biofilmy tworzą drobnoustroje przytwierdzając się do powierzchni na styku dwóch faz. Biofilmy tworzone być mogą na, praktycznie, każdej wilgotnej powierzchni. Biofilmy tworzone są najszybciej w układach, gdzie jest stały dopływ składników odżywczych

Biofilmy mogą tworzyć się:

na stałych nawilżonych powierzchniach

na powierzchni tkanek żywych organizmów

na powierzchni styku: faza wodna - powietrze.

Jednymi z bardziej typowych miejsc powstawania biofilmów są: skały (rafy) i inne twarde powierzchnie (kamienie, kadłuby statków) w środowisku morskim i słodkowodnym.

Biofilmy towarzyszą żywym organizmom: roślinom, zwierzętom. Powierzchnie różnych tkanek ( zęby, nabłonek wyścielający jelita, itp.) omywane ciągle - bogatą w składniki odżywcze wydzieliną - szybko tworzą zróżnicowane kompleksy mikroorganizmów osłonięte warstwą polisacharydowych śluzów otoczkowych przez siebie wydzielanych.

Biofilm złożony z organizmów: auto- i heterotroficznych
* Glony (algi) czerpią energię z procesu fotosyntezy; źródłem C - CO2.
* Bakterie - głównie heterotrofy- czerpią energię z materii organicznej, której źródłem są glony lub materiał spłukiwany do jeziora z lądu.

Komórki + polisacharydowe śluzy = biofilm.

Do powierzchni, które bakterie mogą kolonizować zaliczają się również nasze ciała: zęby, migdałki czy wszelkiego rodzaju implanty, na przykład sztuczne zastawki serca.

Korzystne działanie biofilmów:

* uzdatnianie środowiska

** punkty uzdatniania wody

** oczyszczalnie ścieków, wód zrzutowych poprzez eliminację patogenów i materii organicznej

Drobnoustroje bytujące w biofilmach

•Są bardziej oporne na działanie antybiotyków i dezynfektantów

•Są bardziej oporne na niekorzystne warunki środowiskowe

•Są trudno usuwalne mechanicznie z powierzchni na której występują.

Niekorzystne działanie biofilmów - medyczne:

Zagrożenie dla zdrowia pacjentów z implantami, cewnikami, itp. powód nawracających infekcji - tworzenie się mieszanych biofilmów na sztucznych powierzchniach tworzonych przez implant, cewnik, itp..,

Glikokaliks, którym osłonięta jest bakteria: chroni ją przed działaniem antybiotyków jest powodem uporczywości infekcji nawet przy zmasowanej chemoterapii bakterie w osłonce biofilmu może być 50 - 1000 razy bardziej oporna na stosowane chemoterapeutyki niż ta sama - wolno żyjącą

Niekorzystne działanie biofilmów - technologiczne

•Powstawanie biofilmów w przetwórniach żywności powoduje uporczywe zanieczyszczanie produktów bakteriami z biofilmu,

Mechanizm zwiększonej oporności nie jest znany, której występują przez siebie zewnątrzkomórkowych polisacharydów

•Powstawanie biofilmów na powierzchniach metalowych jest powodem korozji mikrobiologicznej

Etapy powstawania biofilmu w środowisku wodnym:

* adsorbcja składników odżywczych

* wyszukanie i zbliżanie się komórki do zasiedlanej powierzchni (wici, pili)

* asocjacja- wstępna faza adhezji (faza odwracalna)

* adhezja (przytwierdzanie) - trwały związek między komórką a powierzchnią

* kolonizacja - tworzenie mikrokolonii

* produkcja egzopolimerycznych związków stanowiących osłonę przed niekorzystnymi czynnikami środowiska - tworzenie trójwymiarowego biofilmu

Egzopolisacharydy: Alginian - Pseudomonas, Kwas cholowy - E.coli

Osłabienie cechy hydrofobowej ściany na korzyść wytwarzanych biosurfaktantów. Zdolność tworzenia biofilmu jest cechą kodowaną genetycznie swoistość genów * przytwierdzanie się innych organizmów - tworzenie mikrośrodowisk.

Cechy biofilmu

Charakterystycznym dla biofilmów jest to, iż występuje w nich mieszanina stanów metabolicznych. Bakterie na obrzeżach wykazują przejawy życia, takie jak np. wzrost.

Komórki położone w głębszych warstwach są żywe, ale „uśpione” (znajdują się w stanie anabiozy). Główną przyczyną zmiany w metabolizmie komórki bakteryjnej jest zróżnicowanie środowiska chemicznego w obrębie biofilmu oraz ograniczony dostęp do składników odżywczych (np. odmienne stśżenie tlenu w miejscach odległych niż w warstwie zewnętrznej).

Wskutek tego, jedna komórka bakteryjna może wyglądać i zachowywać się zupełnie inaczej niż druga, nawet jeśli obie są genetycznie identyczne.

Miejscowe warunki wpływają również na wytwarzanie przez bakterie wielu toksyn i innych substancji wywołujących objawy choroby. Czasami bakterie jednego gatunku żywią się zbędnymi metabolitami bakterii innego gatunku, z korzyścią dla obu.

Inną charakterystyczną cechą bakterii tworzących biofilm, która odróżnia je od osobników niezwiązanych, jest ich ogromna odporność na antybiotyki.

Komunikacja interkomórkowa
Pozytywna - np. jakościowe i ilościowe zróżnicowanie substratu
Letalna - bakteriocyny, wyżeracze (E.coli i Micrococcus xanthus)
Podtrzymuje warunki fizyko-chemiczne sprzyjające rozwojowi biofilmu Wytwarzany egzopolisacharyd może być materiałem zapasowym i ochronnym
Nabywanie przechodnich składników genetycznych (Plazmidy Transpozony)
Drobnoustroje tworzące najczęściej biofilm E.coli Pseudomonas sp

Biofilm epilityczny = biofilm tworzony na powierzchni wód

Mikroorganizmy tworzące biofilm powierzchniowy
bakterie - algi - sinice -- grzyby
Rozmieszczenie mikroorganizmów w biofilmie zależy od:

* tolerancji na światło
* rodzaju powierzchni
* obecności POM i FPOM

Mikrobiologiczni mieszkańcy biofilmów tworzą wielokomórkowe zbiorowiska w których w zależności od miejsca występowania drobnoustroju w biofilmie odgrywają one różne funkcje.

Tworzenie biofilmów przez drożdżaki zależy od:

1. Szczepu (szczepy patogenne tworzą biofilmy łatwiej niż nie patogenne)

2. Struktury podłoża

3. Stabilności fazy płynnej ( gdy faza płynna jest ruchoma powstaje większy biofilm)

4. Składu pożywki

Powstawanie biofilmu

Pierwszy krok spontaniczne tworzenie się warstwy związków organicznych (aminokwasy i inne substraty pokarmowe).

Drugi krok - selektywne przytwierdzanie się bakterii cylindrycznych do pierwotnej powłoki organicznej.

* Rodzaj (skład) powłoki organicznej

* warunki w jakich powstaje decydują o:

* rodzaju bakterii je zasiedlających,

* szybkości z jaką tworzony jest biofilm

Pierwsze - zasiedlające bakterie mają (zwykle) -rzęski, -długie fimbrie

Biofilmy stwarzają liczne problemy medyczne, zanieczyszczając soczewki kontaktowe, cewniki, sztuczne implanty. Są przyczyną wielu zakażeń szpitalnych.

Wśród bakterii tworzących biofilm wymienia się:

• Staphylococcus epidermidis

• Pseudomonas aeruginosa

• Escherichia coli

• Enterococcus faecalis

Zwarta struktura biofilmu jest bardzo trudna do usunięcia, dlatego też mycie i dezynfekcja są ważnymi czynnikami mającymi na celu zapobieganie akumulacji materii mikrobiologicznej.

Bioreaktory - Są to urządzenia skonstruowane w sposób umożliwiający kontrolę procesu produkcyjnego jego optymalny przebieg (pomiar i regulację parametrów) w warunkach maksymalnego ograniczenia lub całkowitego wyeliminowania możliwości zakażeń. Pozwalają na prowadzenie procesów mikrobiologicznych, enzymatycznych oraz hodowli komórek organizmów wyższych.
Duże bioreaktory, o pojemności do 2 tys. m3 przeznaczone są do oczyszczania ścieków. Schemat produkcji polega na: wytrącanie, filtrowanie, Frakcjonowanie chromatograficzne, Frakcjonowanie elektroforetyczne, Ekstrakcja kolumnowa, Zatężanie, Utrwalanie.

Bioreaktor (dla fermentacji metanowej) - najczęściej urządzenia o ciągłym przepływie ścieków. Występują jako bioreaktory z beztlenowym osadem oraz beztlenową błoną biologiczną. Efektem pracy bioreaktora są wstępnie oczyszczone ścieki oraz biogaz wykorzystywany np. do ogrzewania budynków oczyszczalni ścieków. Bioreaktor posiada również wady, do głównych zaliczamy sporą wrażliwość na odczyn i temperaturę oraz często niewystarczające oczyszczenie zanieczyszczeń, które należy doczyszczać metodami tlenowymi. Fermentacja metanowa (czyli anaerobowe oczyszczanie) stosowana jest głównie do oczyszczania ścieków z przemysłu spożywczego, papierniczego, farmaceutycznego, celulozowego, a także ferm hodowlanych.

Do podstawowych wymogów stawianych bioreaktorom przeznaczonym do procesów tlenowych należy duża sprawność w zakresie wymiany masy (tlenu) oraz odprowadzania wydzielającego się ciepła.
Główne kryterium podziału jest kierunek zastosowania bioreaktora (biosynteza, fermentacja, procesy enzymatyczne). Konstrukcje bioreaktorów są uwarunkowane przede wszystkim rodzajem drobnoustrojów stosowanych w procesie i jego wymaganiami fizjologicznymi, głównie zapotrzebowaniem na światło słoneczne, tlen, rodzaj pożywki (substratu) także rodzajem produktu końcowego oraz przyjętą metodą ich namnażania.

Przygotowanie reaktoraPrzygotowanie inokulum propagacja(przygotowanie odżywki)BioreakcjaSeparacja drobnoustrojów(przetworzenie drobnoustrojów,porcjowanie produktu; Oczyszczanie produktu,zagęszczanie porcjioanie produktu

Oczyszczanie produktu

1. Wytrącanie 2. Filtrowanie 3. Frakcjonowanie chromatograficzne 4. Frakcjonowanie elektroforetyczne 5. Ekstrakcja kolumnowa

6. Zatężanie, Utrwalanie

Nową generację bioreaktorów stanowią reaktory membranowe lub ze zblokowanymi modułami membranowymi. Membrana w tym układzie pełni funkcję sita, które zatrzymuje komórki wewnątrz bioreaktora lub przez które następuje odpowiednio ukierunkowana wymiana masy.

W hodowlach komórkowych są stosowane również bioreaktory rotacyjne a nawet całe systemy do rotacji hodowli komórek.

Kryterium podziału ze względu na sposób dystrybucji gazu (powietrza):

*bioreaktory z rozprowadzaniem gazu przez mieszanie o dużej różnorodności konstrukcji

*bioreaktory z powietrzem (gazem) rozprowadzanym przez pompy

*bioreaktory rozprowadzające gaz n zasadzie rozpuszczania go pod ciśnieniem.

*bioreaktory w których pożywka bezpośrednio styka się z gazem.

Reaktor z celofanowym cylindrem Reaktor mieszadłowy z zastosowaniem powrotu biomasy

Reaktor rurowy z zastosowaniem powrotu biomasy Reaktor wielodziałowy z zastosowaniem powrotu biomasy

Kultura membranowa Reaktor membranowy z wypełnieniem

Reaktory przeznaczone do hodowli drobnoustrojów metodą ciągłą pracują na zasadzie chemostatu, tj. utrzymywania stężenia określonego substratu na stałym poziomie, lub turbidostatu - utrzymywania stałego zmętnienia pożywki lub gęstości optycznej mikroorganizmów. Konstrukcje fermentorów są uwarunkowane przede wszystkim rodzajem drobnoustroju stosowanego w procesie i jego wymaganiami fizjologicznymi, głównie zapotrzebowaniem na światło słoneczne i tlen, rodzajem pożywki (substratu) i produktu końcowego oraz przyjętą metodą ich namnażania. Najprostszymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi charakteryzują się kadzie fermentacyjne stosowane w hodowlach wgłębnych (w pożywkach ciekłych) i tace - kuwety o niewielkiej głębokości lecz dużej powierzchni (do hodowli powierzchniowych na pożywkach ciekłych, podłożach w postaci past, stałych lub sypkich) [2].
Typowy fermentor (rys. 2) jest zwykle cylindrycznym zbiornikiem wykonanym ze:
- szkła - w skali laboratoryjnej
- stali kwasoodpornej - w skali półtechnicznej i przemysłowej.
Fermentor zaopatrzony jest w urządzenia dozujące roztwory kwasów lub zasad (w celu utrzymania odpowiedniego zakresu pH), pożywkę lub jej składniki, środki odpieniające, sterylne powietrze i urządzenia odpowiednio je dyspergujące, elementy doprowadzające i odprowadzające czynnik grzejny i chłodzący, zawory umożliwiające okresowe pobieranie (w sposób jałowy) próbek, układ mieszający i pomiarowy (CO₂, O₂, zmętnienie i inne parametry) [1, 2].

Innym kryterium podziału reaktorów biochemicznych może być rodzaj prowadzonych w nich procesów technologicznych [1]. W tym ujęciu wyróżnia się bioreaktory:

- tlenowe (aerobowe), beztlenowe (anaerobowe);

- okresowe, półciągłe, ciągłe (z zasilaniem, z odpływem i inne);

- sterylne, względnie sterylne, niesterylne;

- przeznaczone do nagromadzenia biomasy drobmoustrojów, do otrzymywania produktów endo- i egzogennych;

- wgłębne, powierzchniowe (na pożywkach płynnych, w postaci past i na podłożach stałych), reaktory biokataliczne, w których wykorzystuje się unieruchomione komórki, ich elementy lub enzymy;

- idealnego wymieszania, częściowego wymieszania, przepływu tłokowego, pracujących w układzie reaktora pojedynczego, sekcyjnego lub w postaci odpowiedniego zestawu bioreaktorów - baterii;

- wgłębne z substratami rozpuszczalnymi i nierozpuszczalnymi (płynnymi, w postaci past lub stałymi, mineralnymi i organicznymi);

- wgłębne z udziałem różnych grup drobnoustrojów (bakterii, drożdży, grzybów mikroskopowych, glonów) lub z wykorzystaniem komórek lub tkanek (zwierzęcych lub roślinnych);

- laboratoryjne (badawcze), pilotowe (ćwierć- i półtechniczne), przemysłowe.

Rysunek 2. Schemat podstawowego typu fermentora [1]: 1- regulacja pH (dopływ kwasu lub ługu do regulacji pH), 2- dopływ pożywki, 3- wał z napędem, 4- dopływ środka odpieniającego, 5- odpowietrzanie, 6- odbojnik, 7- mieszadło trójtarczne,	8- płaszcz chłodzący, 9- dopływ wody chłodzącej, 10- odpływ wody chłodzącej, 11- sprężone powietrze lub gaz, 12- dyspergator powietrza, 13- kurek probierczy do autoanalizatora, 14- analizator stężenia CO2, 15- analizator zawartości rozpuszczonego tlenu, 16- zawór do opróżniania fermentora

Co to jest biotechnologia?

Biotechnologia jest interdyscyplinarną dziedzina nauki obejmującą różne kierunki technicznego wykorzystania materiałów i procesów biologicznych. Przyjmuje się podział na:

- biotechnologie tradycyjne, przebiegające z użyciem naturalnych enzymów lub drobnoustrojów i komórek organizmów wyższych nie zawierających obcego materiału genetycznego

- biotechnologie nowoczesne w których stosowane są szczepy drobnoustrojów lub linie komórkowe skonstuowane metodami inżynierii genetycznej, względnie enzymy modyfikowane technikami inżynierii białka.
W ochronie środowiska biotechnologia zajmuje się:

- oczyszczaniem ścieków z wykorzystaniem: złoża zraszanego, filtrów biologicznych, osadu czynnego

- bioutylizacją odpadów poprzez: namnażanie biomasy, procesy biosyntezy mikrobiologicznej, produkcję biogazu.

Bioterroryzm: „wykorzystywanie czynników biologicznych (lub broni biologicznej) w celach terrorystycznych” BROŃ MASOWEGO RAŻENIA UBOGICH Celowe użycie żywych organizmów (zwłaszcza mikroorganizmów chorobotwórczych) lub toksyn przez niewytwarzanych, powodujących schorzenia u ludzi, zwierząt i roślin. Użycie broni biologicznej może mieć na celu pogorszenie stanu zdrowia (zgon lub niezdolność do działania u ludzi), obniżenie własności użytkowych materiałów pochodzenia zwierzęcego i roślinnego (dotyczy zwłaszcza żywności). Istnieje wiele czynników wywołujących choroby zakaźne u ludzi i zwierząt, jednak stosunkowo nie wiele z nich można wykorzystać do produkcji skutecznej broni biologicznej. W przeciwieństwie do broni konwencjonalnej, chemicznej lub nuklearnej - broń biologiczna jest bardzo tania. Jej produkcja nie wymaga wysokich nakładów finansowych oraz wielkich ekspertyz. Ponadto, broń biologiczną można wyprodukować w stosunkowo krótkim czasie (nawet kilka tygodni - przypomnijcie sobie, jak krótki jest czas podziału komórek bakteryjnych) wykorzystując istniejące laboratoria mikrobiologiczne lub zakłady przemysłu farmaceutycznego.

Definicja bioterroryzmu. Istotą terroryzmu jest bezprawne i nielegalne użycie przemocy z zamiarem wymuszenia jakiegoś działania lub zastraszenia określonej społeczności lub rządu dla osiągnięcia celów politycznych, społecznych, religijnych bądź osobistych. W rękach bioterrorystów czynnikiem zastraszającym jest użycie lub groźba użycia biologicznie czynnych substancji toksycznych lub patogennych drobnoustrojów wywołujących choroby zakaźne. Cele ataku bioterrorystycznego, jakkolwiek jest on zawsze skierowany przeciw ludziom, mogą być różne.

Broń biologiczna

1. Łatwa i tania produkcja,

2. Duże zapasy w krajach „popierających terroryzm”,

3. Łatwość pozyskania, przenoszenia i gromadzenia.

4. Możliwość zarówno skrytego jak i jawnego ataku zrealizowanego w prosty sposób

5. Duży efekt psychologiczny, duże nakłady przy usuwaniu skutków ataku,

6. Wysoka podatność populacji cywilnej na działanie czynników biologicznych (brak szczepień przeciwko większości potencjalnych patogenów)

7. Przy skrytym ataku mogą wystąpić trudności w rozpoznania patogenu (nietypowość objawów dla rzadkich jednostek chorobowych)

8. Wymagana duża sprawność służb epidemiologicznych i sprawozdawczości zdrowotnej.

9. Masowość i zasięg rażenia oraz atak jest trudno wykrywalny.

Łatwa dostępność - Wiele z czynników zakaźnych ma naturalny rezerwuar w środowisku i łatwo jest je uzyskać z terenów endemicznych. Do takich patogenów należą bakterie: B. anthracis, F. tularensis, C. botulinum, Y. pestis oraz niektóre wirusy wywołujące gorączki krwotoczne.

Masowość i zasięg rażenia.- atak jest trudno wykrywalny. W przeciwieństwie do broni chemicznej, czynniki biologiczne są bezwonne i niewidzialne. W przypadku użycia broni biologicznej, pierwsze jego oznaki - niespodziewana liczba zachorowań pojawi się zwykle dopiero kilka dni po ataku łatwość transmisji Transmisji czynników zakaźnych sprzyja obecny styl życia: częste i dalekie podróże. Także wentylacja i zamknięty obieg powietrza w budynkach

Wady poza aspektami moralnymi użycia broni biologicznej, składają się na to kwestie czysto praktyczne:

1. Skuteczność

2. Trudności w przechowywaniu gotowej broni

3. Ryzyko przy produkcji

4. Brak kontroli nad użytymi patogenami

Wąglik, Dżuma, Tularemia, choroba indiańskich myśliwych. Ospa, Wirus gorączki krwotocznej, lasy tropikalne - ebola, żólta febra. Zatrucia rycyną - substancja ukryta w roślinach, Trucizna botulinowe - najsilniejsza trucizna powstająca w kiełbasie.

GEN- to fragment DNA, w którym zakodowana jest informacja o budowie łańcuch polipeptydowego. Jest jednostką dziedziczną

GENOM- wg. T. A. Browna jest to cała informacja genetyczna żywego organizmu

TRANSGEN- to wprowadzony dodatkowo do organizmu nowy gen. Jest on wbudowany na stałe do genomu i przekazywany następnym pokoleniom zgodnie z prawami genetyki.

INŻYNIERIA GENETYCZNA- To celowa ingerencja w organizm, która polega na

wprowadzeniu do genomu żywego organizmu nowych informacji genetycznych, czyli przenoszeniu genów z jednego organizmu do innego, bądź na zmodyfikowaniu

genomu poprzez izolowanie lub eliminację genów.

Jest to pojęcie do którego można zaliczyć m.in.:

_ klonowanie zwierząt,

_ namnażanie materiału genetycznego,

_ genetyczne modyfikacje roślin,

_ terapię genową,

_modyfikację bakterii, np. w celu produkcji

ludzkiej insuliny lub antybiotyków

ZAKRES MANIPULACJI GENETYCZNEJ:

Wyróżniamy trzy rodzaje metod modyfikacji genetycznych pozwalających uzyskać

pożądane cechy.

1.Zmieniona zostaje aktywność genów naturalnie występujących w danym organizmie

Metoda ta została wykorzystana w produkcji pomidorów Flavr Savr,, które jako pierwsze GMO zostały w 1994 roku dopuszczone do obrotu w USA. Zmniejszono w nich aktywność genu, który odpowiada za

proces dojrzewania i mięknięcia pomidora. Otrzymano odmianę zmienioną genetycznie,

choć w komórkach rośliny nie pojawił się żaden nowy element, żaden obcy gen.

2. Do organizmu wprowadzone zostają dodatkowe kopie jego własnych genów

Powielenie genu - powoduje "namnażanie" pożądanej cechy (barwa, zawartość cukru). Dotychczas nie wprowadzono do obrotu takich produktów

3.Wprowadzony gen pochodzi z organizmu innego gatunku

Włączenie materiału genetycznego (DNA) do genomu innych organizmów roślin lub zwierząt, niezależnie od gatunku. Najbardziej powszechne zastosowanie tego rodzaju modyfikacji to przeniesienie genu z bakterii glebowej Bacillus thuringensis do roślin uprawnych. Dzięki temu wytwarzają one toksynę chroniącą je przed owadami. Tak zmodyfikowane rośliny zostały wprowadzone do obrotu.

INŻYNIERIA GENETYCZNA- Dotychczas najszersze zastosowanie inżynieria

genetyczna osiągnęła na polu produkcji żywności

GMO, czyli organizmy zmodyfikowane genetycznie to rośliny, zwierzęta i drobnoustroje, których geny zostały celowo zmienione przez człowieka. Rekombinacja DNA i inne pokrewne techniki pozwalają tworzyć organizmy o odmiennych właściwościach niż macierzysty gatunek.

TWORZENIE: Modyfikacje genetyczne to przeważnie wprowadzenie genów pochodzących z innych gatunków, które nadają modyfikowanemu organizmowi pożądaną cechę, niewystępującą u niego naturalnie. Główne zastosowania modyfikacji:

• Zmodyfikowane mikroorganizmy są używane do produkcji pewnych substancji chemicznych, takich jak np. insulina,

• Modyfikowanie roślin pozwala dodać/wzmocnić cechy zwiększające opłacalność produkcji.

PO CO GMO: Główne modyfikacje genetyczne obecnie uprawianych roślin polegają na uodpornieniu ich na konkretne herbicydy, które są zabójcze dla chwastów. Innym powodem jest uodpornienie roślin na owady Odpowiednio manipulacje mogą również sprawić, że rośliny będą wymagać np. mniej wody do prawidłowego wzrostu lub niższych temperatur do uprawy niż ich naturalne odpowiedniki.

Zalety GMO

1. Lepsza odporność na "stres": na gradacje szkodników, niebezpieczeństwo niskich plonów, z lepszej odporności na mróz, wyjątkowe gorąco albo suszę.

2. Zdrowsze jedzenie: podnosić ich wartość odżywczą. Na przykład, geny odpowiedzialne za przenoszenie prekursora witaminy A zostały wstawione do ryżu. Naukowcy otrzymali genetycznie zmodyfikowaną odmianę tzw. złotego ryżu (Golden rice), która produkuje nawet 20 razy więcej β-karotenu, niż zwykły ryż.

3. Wydajniejsze gospodarstwa rolne: nowe geny u bydła mogą zwiększyć produkcję mleka. Prowadzi się badania nad bydłem dającym mleko z ludzkimi białkami (takie mleko nie powoduje uczuleń u dzieci).

4. Więcej jedzenia z mniejszej powierzchni: poprawiona wydajność, nie będzie trzeba zajmować coraz większych obszarów pod uprawy.

5. GMO może redukować oddziaływanie na środowisko produkcji żywności i procesów przemysłowych: odporność na szkodniki i choroby, znacznie redukuje potrzebę stosowania substancji chemicznych do ochrony upraw. Naukowcy rozwijają drzewa, które mają niższą zawartość ligniny. To może zredukować potrzebę stosowania trujących substancji chemicznych w produkcji papieru.

6. Rekultywacja zanieczyszczonej gleby lub ziemi: Dzięki inżynierii genetycznej możemy otrzymać gatunki roślin, które będą w stanie pochłaniać znaczne ilości toksycznych substancji.

7. Dłuższe okresy przechowywania.

8. Biopaliwa: rośliny mogą służyć do produkcji biopaliw.
   Szczepionki i leki: zmodyfikowane rośliny i zwierzęta mogą posłużyć do produkcji tanich szczepionek i lekarstw.

Wady GMO:

1. Ekolodzy alarmują, że niekontrolowane wprowadzanie genetycznie zmodyfikowanych organizmów do środowiska może w zupełnie nieprzewidywalny i wielostronny sposób zaburzyć równowagę ekosystemów

2. W roślinach transgenicznych tworzą się nowe rodzaje protein oraz występuje duża koncentracja endotoksyn BT które mogą powodować alergie i szkodliwie wpływać na zdrowie, wywołują alergie.

3. Szkodliwość roślin z modyfikacją, umożliwiającą im produkcję endogennych środków owadobójczych, dla gatunków nieszkodliwych lub wręcz pożytecznych, co niebezpiecznie zakłóca sieci troficzne ekosystemów.

4. Niekontrolowane rozprzestrzenianie się pyłków roślin zmodyfikowanych i zapylanie nimi nawet bardzo odległych upraw roślin niezmodyfikowanych, czyli de facto ich skażenie genetyczne. Jest to szczególnie niebezpieczne dla rolników ekologicznych, którzy nie mogą sprzedawać zanieczyszczonego ziarna, jako wolnego od genetycznych modyfikacji.

5. Wprowadzenie GMO do środowiska jest praktycznie nieodwracalne i z biologicznego punktu widzenia zuboża globalną bioróżnorodność i naturalną pulę genową biosfery na równi ze zjawiskiem wymierania gatunków. Powstaje pytanie czy mamy prawo do ingerowania w naturę na niespotykaną dotąd skalę. Prawdą bowiem jest, że tworzenie nowych odmian hodowlanych wpisane jest w historię rolnictwa i rozpoczęło się na dobrą sprawę od rewolucji neolitycznej. Nowe odmiany powstawały jednak na drodze długotrwałych krzyżówek blisko spokrewnionych organizmów, a wymiana genów nie przekraczała granic gatunkowej puli genowej i stanowiła jakoby akcelerację naturalnego procesu ewolucji. W przypadku GMO mamy do czynienia z niemal dowolnymi przetasowaniami genów różnych gatunków, co kłóci się z fundamentalnymi zasadami biologii i etyki. Należy w tym miejscu rozróżnić dwa podstawowe aspekty problemu - jednym z nich są zamknięte, laboratoryjne i doświadczalne prace nad wykorzystaniem GMO do celów medycznych, farmaceutycznych, czy sozologicznych, a drugim uwalnianie do środowiska zmodyfikowanych genetycznie organizmów, ich uprawa na szeroką skalę oraz wykorzystanie do produkcji żywności i pasz.

Kategoria	Min °C	Optim °C	Max °C
Psychrofile	- 10	- 5	25
Psychrotrofy	0	20	40
Mezofile	10	30	45
Termotrofy	25	45	75
Termofile	30	50	80
Ekstremalne termofile		100-110	130

Fermentacja alkoholowa jako proces biochemiczny

Fermentacja alkoholowa jako proces biochemiczny pozwala organizmom działającym w warunkach beztlenowych na regenerację NAD zużytego w procesie glikolizy. Produkt ostatniego etapu wspomnianej glikolizy - pirogronian jest w dwóch etapach redukowany do etanolu (alkoholu etylowego) przy jednoczesnym utlenieniu NADH powstałego w procesie glikolizy do NAD i wydzieleniu dwutlenku węgla. W pierwszym etapie pirogronian jest przekształcany w etanal (aldehyd octowy) oraz dwutlenek węgla przy pomocy dekarboksylazy pirogronianowej. W drugim etapie etanal jest redukowany do etanolu (z jednoczesnym utlenieniem NADH do NAD) przez dehydrogenazę alkoholową (ADH - alcool deshydrogenase

Fermentacja mlekowa jako proces biochemiczny

Fermentacja mlekowa jako proces biochemiczny pozwala organizmom (bądź też organom takim jak mięśnie szkieletowe) działającym w warunkach beztlenowych na regenerację NAD zużytego w procesie glikolizy. Produkt ostatniego etapu wspomnianej glikolizy - Pirogronian jest redukowany w mleczan przy jednoczesnym utlenieniu NADH powstałego w procesie glikolizy do NAD przy pomocy dehydrogenazy mleczanowej (LDH - Lactate Deshydrogenase). Warto dodać, że reakcja może przebiegać też w drugą stronę - i tak kwas mlekowy jest jednym z podstawowych substratów energetycznych dla mięśnia sercowego (po przekształceniu w pirogronian włączany jest do cyklu Krebsa).

Prebiotyki

Składniki Żywności nie ulegające strawieniu przez enzymy jelitowe i które mogą korzystnie oddziaływać na organizm człowieka na drodze selektywnej stymulacji w okrężnicy, wzrostu i/lub aktywności jednego lub określonej liczby gatunków (szczepów) korzystnych dla zdrowia gospodarza bakterii.

Kryteria, które muszą spełniać substancje prebiotyczne

*Nie mogą być hydrolizowane, ani wchłaniane w górnych odcinkach przewodu pokarmowego, Muszą podlegać selektywnej* fermentacji przez potencjalnie korzystne bakterie, bytujące w jelicie grubym,

*Muszą korzystnie modyfikować układ mikroflory jelita grubego. Uzyskany efekt musi być* korzystny dla zdrowia gospodarza

Synbiotyki

Mieszanina probiotyków i prebiotyków korzystnie wpływających na zdrowie człowieka poprzez poprawę przeżywalności i kolonizacji Żywych mikroorganizmów w przewodzie pokarmowym, osiągniętą na drodze selektywnej stymulacji ich wzrostu i aktywności.

Probiotyki - Żywe lub pozostające w stanie anabiozy kultury z rodzaju Lactobacillus, Propionibacterium,

Pediococcus, Lactococcus, Enterococcus i Leuconostoc oraz niektóre grzyby Aspergillus i drożdze, głównie

z rodzaju Saccharomyces, Candida, zdolne do trwałego zasiedlania organizmu lub przechodzenia w stanie żywym przez przewód pokarmowy. Wiele firm na świecie jest w posiadaniu szczepów mikroorganizmów o właściwościach probiotycznych.

Aby bakterie zaliczyć do probiotyków powinny one odznaczać się:

*Zdolnością do zasiedlania i namnażania w przewodzie pokarmowym;

*Synteza substancji antybiotycznych; *Odpornością na niskie pH i żółć; *Aktywowaniem systemu immunologicznego; *Zdolnością usuwania mikroflory patogennej z przewodu pokarmowego; Powodować wzrost odporności* na kolonizację przewodu pokarmowego przez mikroflorę chorobotwórczą.

Mechanizm działania probiotyków:

*Adhezja do nabłonka przewodu pokarmowego, *Konkurencja o substancje odżywcze, *Produkcja substancji antybakteryjnych

Warunki jakie spełniać powinny szczepy probiotyczne:

- szczep jednoznacznie saprofityczny,

- zdolny do przeżycia niekorzystnych warunków panujących w przewodzie pokarmowym (niskie pH, sole żółciowe),

- zdolny do produkcji egzogennych substancji w organizmie konsumenta

- charakteryzuje się aktywnością antagonistyczną w stosunku do mikroflory patogennej i toksynotwórczej,

Do najbardziej znanych należą:

L.acidophilus LA1, L.acidophilus NCFB 1748,

L.acidophilus NFCM, L.acidophilus Gilliland L-1,

L.casei shirota, L.rhamnosus GG, L.gasseri ADH

BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ

(LAB, ang. Lactic Acid Bacteria)

- gramdodatnie

- beztlenowe bądź względnie beztlenowe

- katalazoujemne

- nie zawierają enzym cyklu Krebsa i łańcucha oddechowego, a energię uzyskują na drodze fosforylacji

substratowej

- nieprzetwarnikujące

- nieurzęsione

- pH 5,5-5,8 i niższe

Naturalnym środowiskiem występowania bakterii fermentacji mlekowej jest mleko, rośliny, a także

błony śluzowe oraz przewód pokarmowy człowieka i zwierząt.

Bakterie fermentacji mlekowej różnią się:

ilością produkowanego kwasu- mlekowego zależnie od gatunku od 0,6 do 3%;

tolerancją na niskie pH- środowiska;

optymalnymi temperaturami- rozwoju;

-sposobem metabolizowania cukrów;

-środowiskiem bytowania.

Podział bakterii fermentacji mlekowej

*paciorkowce

25C do 1% kwasu mlekowego

mleko: Streptococcus lactis, S.cremoris środowisko roślinne: Streptococcus diacetylactis, L.citrovorum

*pałeczki

35C do 2% kwasu mlekowego

mleko: Lactobacillus casei środowisko roślinne: Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis

*pałeczki i paciorkowce termofilne

45C-50C do 3% kwasu mlekowego mleko: L.bulgaris,L.helveticus, L.thermophilus środowisko roślinne: L.delbrueckii, Streptococcus thermophilus

Podział bakterii fermentacji mlekowej ze względu na wymagania temperaturowe:

mezofile - optymalna- temp.20-28ｰC, produkcja do 1,5% kwasu mlekowego;

Lactococcus lactis, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum, Leuconostoc.

-termofile - optymalna temp. 40-45ｰC, produkcja do 3% kwasu mlekowego; Lactobacillus delbrueckii, Streptococcus thermophilus

Podział bakterii mlekowych ze względu na szlaki przemian cukrów:

homofermentatywne- (produkt końcowy: kwas mlekowy)

(Lactococcus lactis, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus acidophilus).

heterofermentatywne- (produkt końcowy: kwas mlekowy, kwas octowy i alkohol etylowy)

(Leuconostoc, niektóre z rodzaju Lactobacillus, np.:Lactobacillus brevis, Lactobacillus fermentum). Bakterie pseudomlekowe (Micrococcus i Microbacterium) np.: Bacterium gracile, Bacterium mannitopeum- biologiczne odkwaszanie wina; zmętnienie, nieprzyjemny zapach i smak

Homofermentacja mlekowa

Homofermentacja mlekowa jest procesem przemiany glukozy w szlaku EMP, w wyniku którego tworzone są 2 cząsteczki pirogronianu. Powstały kwas pirogronowy pod wpływem dehydrogenazy mleczanowej i w obecności NADH podlega redukcji do kwasu mlekowego. Niewielka część pirogronianu ulega dekarboksylacji i powstają uboczne metabolity węglowe i CO2.

Typowymi przedstawicielami są:

- Lactococcus lactis,

- Lactobacillus delbrueckii

- Lactobacillus plantarum,

- Lactobacillus acidophilus.

Homofermentacja mlekowa

Podstawowym substratem jest laktoza. Wolna laktoza (u bakterii termofilnych) hydrolizowana wewnątrz

komórki do glukozy i galaktozy (β-galaktozydaza), glukoza wchodzi w szlak glikolityczny (EMP) bezpośrednio, galaktoza jest przekształcana w ufosforylowaną glukozę w szlaku Leloira. Ufosforylowana laktoza (u bakterii mezofilnych) jest hydrolizowana przez fosfo-β-galaktozydazę do glukozy i

galaktozo-6-fosforanu, który następnie jest przekształcany do fosfodihydroksyacetonu i aldehydu trifosfoglecerynowego (szlak tagatozowy) i w takiej postaci są włączane do szlaku EMP. Heterofermentacja mlekowa Jest procesem przemiany glukozy w szlaku fosfoketolazy pentozowej, który jest odgałęzieniem cyklu heksozomonofosforanowego (HMP).

W wyniku tych przemian z 1 mola glukozy powstaje 1 mol kwasu mlekowego, 1 mol kwasu octowego

(warunki tlenowe) lub etanolu (warunki beztlenowe) oraz 1 mol CO2. Substratem jest laktoza, która do

komórek przechodzi w postaci ufosforylowanej.

Typowymi przedstawicielami są:

-Lactobacillus brevis,

-Lactobacillus fermentumoraz

-bakterie z rodzaju Leuconostoc.

-Lotne metabolity

Bakterie mlekowe oprócz kwasu mlekowego produkują wiele związków nadających wyrobom fermentowanym specyficzny aromat. Do najważniejszych lotnych związków tworzonych

przez bakterie fermentacji mlekowej należą:

•diacetyl

•aldehyd octowy

•kwas octowy

•alkohol etylowy

•w mniejszych ilościach: kwasy lotne(propionowy, mrówkowy), lotne kwasy tłuszczowe, alkohole,

aceton i estry

Charakterystyka bakterii fermentacji mlekowej

Występowanie: rośliny, kiszonki, błony śluzowe jamy ustnej, dróg rodnych, przewodu pokarmowego człowieka i zwierząt; stanowią zanieczyszczenia produktów fermentacji alkoholowej (piwo, wino), produktów mleczarskich i przetworów mięsnych)

Rodzaj Lactobacillus:

L. acidophilus

L. amylovorus

L. casei

L. crispatus

L. gasseri

L. johnsonii

L. paracasei

L. plantarum

L. reuteri

L. rhamnosus

Charakterystyka bakterii z rodzaju Lactobacillus

*Grupa I bezwzględnie homofermentatywne (fermentują heksozy do kwasu mlekowego, pentozy i glukonian nie fermentują). Obejmuje 15 gatunków, z których tylko: L.delbrueckii, L.helveticus, L.acidophilus są wykorzystywane w mleczarstwie.

*Grupa II względnie heterofermentatywne (fermentują heksozy do kwasu mlekowego, pentozy do kwasu mlekowego i kwasu octowego z udziałem indukowanej fosfoketolazy). Obejmuje 11 gatunków, z których tylko L.casei jest wykorzystywany w mleczarstwie.

*Grupa III bezwzględne heterofermentatywne (fermentują heksozy do kwasu mlekowego, kwasu octowego lub etanolu i CO2; pentozy do kwasu mlekowego i kwasu octowego. W obu drogach metabolicznych uczestniczy fosfoketolaza.

Obejmuje 18 gatunk, spośr ktych: L.brevis, L.fermentum, L. kefir często wykorzystywane w

mleczarstwie. Optymalna temp. wzrostu 20-30ｰC

Wykorzystanie:

-L.lactis ssp. lactis zdolne do fermentowania cytrynianu i tworzenia diacetylu-istotne znaczenie dla uzyskania aromatu masła.

-składnik szczepionek mleczarskich wykorzystywanych w produkcji serów dojrzewających, twarogowych, masła, napojów fermentowanych.

Rodzaj Leuconostoc Optymalna temp.wzrostu 20-30ｰC; heterofermentatywne (produkcja kwasu mlekowego i etanolu)

Wykorzystanie:

-produkcja ser typu holenderskiego (edam, gouda) - tworzenie CO, zdolność tworzenia diacetylu

-produkcja kiszonek roślinnych- odpowiada za pierwsze etapy fermentacji

-produkcja dekstranu (L.dextranicum)

Rodzaj Bifidobacterium

Naturalnym środowiskiem ich występowania jest przewód pokarmowy człowieka i zwierząt.

Wykorzystanie:

-składnik szczepionek

-do produkcji mlecznych napojów fermentowanych, mieszanek mlecznych przeznaczonych dla dzieci.

Właściwości Bifidobacterium bifidum:

*Hamują rozwój bakterii Salmonella i Shigella, E.coli, odpowiedzialnych za biegunki u niemowląt i dzieci, a także Campylobacter i Helicobacter pylori wywołujących stany zapalne i owrzodzenia żołądka i dwunastnicy;

*Regulują nieprawidłowości fizjologiczne;

*Eliminują wzdęcia, zaparcia, niestrawność;

*Obniżają zawartość cholesterolu we krwi;

*Przywracają równowagę biologiczną po leczeniu antybiotykami;

*Nie wywołują reakcji alergicznych;

*Nie syntetyzują związków toksycznych.

Bakteriocyny produkowane przez bakterie fermentacji mlekowej

Lantybiotyki Polipeptydy nie zawierają lantioniny

Nizyna A Laktokocyny A, B, M, F

Nizyna Z Leukocyna A

Laktycyna 481 Sakacyna A i P

Karnocyna UJ-49 Kurwacyna A

Laktocyna S Helwetycyna J i V-1829

Subtilina Acidofilina A

Epidermina Plantarycyna S

Nizyna

*Wytwarzana przez Lactococus lactis

*Aktywna przeciw Listeria, Bacillus, Clostridium, Staphylococus

Hamuje kiełkowanie spor* Clostridium

GRAS*

Zawierają do 34 aminokwasów* w tym lantioninę, metylolantioninę, dehydroalaninę, dehydrobutyrynę.

żywność probiotyczna, prebiotyczna i synbiotyczna jest rodzajem żywności funkcjonalnej.

Termin „żywność funkcjonalna” pojawił się po raz pierwszy w Japonii w 1984 roku. W 1991 roku ustanowiono przepisy prawne i specjalną procedurę umożliwiającą przyznawanie produktom statusu Żywności FOSHU (Foods for Specified Health Use).

żywność FOSHU jest normalną Żywnością, z której usunięto szkodliwe składniki (np. alergeny), bądź wzbogacono w substancje aktywne fizjologicznie, tak aby otrzymać produkt posiadający odpowiednią wartość odżywczą i podnoszący kondycję człowieka. Jest to Żywność podobna wyglądem do Żywności tradycyjnej i przeznaczona do konsumpcji jako część normalnej diety.

Składniki Żywności przebadane pod kątem ich funkcjonalnych właściwości

Składnik Korzyści zdrowotne

1) Witaminy (E, C, B6,biotyna, kwas foliowy) Składniki mineralne (wapń, magnez, cynk) Kwasy tłuszczowe, Wielonienasycone -Zapobiegawcze w chorobach układu krążenia, raka, katarakty, zapaleń, uszkodzeń układu nerwowego Zmniejszają ryzyko osteoporozy, wspomaga funkcje serca oraz pracę mięśni i mózgu, wspomagają system immunologiczny Zmniejszają ryzyko chorób układu krążenia. Niezbędne dla funkcjonowania układu nerwowego

2) Błonnik pokarmowy (prebiotyki) - Obniżają poziom cholesterolu, zapobiegają pewnym typom nowotworów (jelita grubego)

3) Oligosacharydy(prebiotyki)- Stymulują korzystną mikroflorę jelita grubego, wspomagają zapobieganie próchnicy, zmniejszają wykorzystanie energii

4) Bakterie kwasu mlekowego (probiotyki)- Korzystnie wpływają na układ mikroflory jelitowej człowieka, stymulują system immunologiczny, zmniejszają ryzyko zachorowania na nowotwory jelita, zmniejszają częstotliwość i skracają czas trwania biegunek

Oligosacharydy (NDO) a-glukany (produkty hydrolizy skrobi), fruktooligosacharydy, galaktooligosacharydy, ksylooligosacharydy, izomaltooligosacharydy, oligosacharydy sojowe.

Funkcje:

Stymulują wzrost bakterii* fermentacji mlekowej w przewodzie pokarmowym (korzystna regulacja składu flory jelitowej)

Obniżają wykorzystanie* energii z pożywienia (leczenie otyłości)

Wpływają korzystnie na* perystaltykę jelit

*Nie powodują próchnicy zębów

*Oligosacharydy sojowe, takie jak rafinoza i stachioza, wspomagają absorpcję wapnia z pożywienia

Fermentowane produkty mleczarskie

Lactococcus lactis ssp.lactis Lactoccocus lactis ssp.cremoris Lactococcus lactis ssp.lactisbiovar.diacetylactis

Leuconostoc mesenteroides ssp.cremoris Streptococcus thermophilus Lactobacillus delbrueckii ssp.bulgaricus Lactobacillus helveticus Lactobacillus casei

Fermentowane produkty owocowowarzywne

Leuconostoc mesenteroides Lactobacillus plantarum Lactobacillus brevis Lactobacillus pentosus

Fermentacja mięsa i ryb

Lactobacillus plantarum Lactobacillus brevis Pediococcus acidilactis Lactobacillus curvatus Lactobacillus sakei

Napoje: -alkoholowe -kawa, kakao

Oenococcus oeni, Lactobacillus delbrueckii

Różne gatunki bakterii mlekowych Sosy sojowe Lactobacillus delbrueckii, Pediococcus sp.

Fermentowane pieczywo

Lactobacillus plantarum Lactobacillus fermentum Lactobacillus brevis Lactobacillus sanfranciscensis

Produkcja kwasu mlekowego

Lactobacillus delbrueckii ssp.delbrueckii

Produkcja dekstranu

Leuconostoc mesenteroides ssp.dextranicum

Produkcja nizyny

Lactococcus lactis ssp.lactis

Produkty i preparaty probiotyczne

Lactobacillus sp. Bifidobacterium sp.

Bakterie fermentacji mlekowej w produkcji Żywności orientalnej

*Sos sojowy - rodzaj hydrolizatu białkowego tworzącego się podczas zacierania namoczonego ziarna soi. W wyniku działania bakterii mlekowych z rodzaju Lactobacillus, drożdży Zygosaccharomyces rouxii i

grzybów strzępkowych Aspergillus oryzae lub A.soyae powstają substancje aromatyczne tworzące specyficzny smak i zapach.

*Pasta sojowa - otrzymywane z parowanego ziarna soi, ryżu, jęczmienia. Wykorzystuje się bakterie z rodzaju Lactobacillus i drożdże Torulopsis etchellsi, oraz szczepy grzybów strzępkowych Aspergillus oryzae lub Rhizopus oligosporus.

*Tempeh - otrzymywany z odtłuszczonego ziarna soi lub roślin strączkowych (fasola, groch). Proces fermentacjiz udziałem bakterii fermentacji mlekowych i pleśni Rhizopus oligosporus, rzadziej Rhizopus oryzae lub Mucom indicus.

*Produkt o nazwie ogi - otrzymywany z kukurydzy, w procesie fermentacji uczestniczą szczepy

bakterii Lactobacillus plantarum oraz drożdże Candida mycoderma, Saccharomyces cereviseae

i Rhodotorula oraz grzyby z rodzaju: Fusarium, Penicillium i Aspergillus.

Mikroorganizmy wykorzystywane w produkcji wędlin fermentowanych i ich funkcja

Bakterie fermentacji mlekowej (LAB)

L.plantarum L.sakei L.curvatus Pediococcus acidilactici P.pentosaceus

Właściwości : produkcja kwasu mlekowego

-hamowanie rozwoju mikroflory chorobotwórczej i technologicznie szkodliwej,

-wydłużenie okresu trwałości,

-przyspieszenie formowania barwy,

-przyspieszenie suszenia,

-tworzenie aromatu i smaku

Katalazododatnie ziarniaki

S.carnosus S.xylosus Micrococcus varians

Właściwości: Redukcja azotanów (V) Redukcja azotanów (III)

Wykorzystanie O2

- tworzenie i stabilizacja barwy, usunięcie nadmiaru azotan (III), opóźnienie jełczenia, stabilizacja koloru, tworzenie aromatu i 2 smaku.

Mikroorganizmy wykorzystywane w produkcji wędlin fermentowanych i ich funkcja

Drożdże

Debaryomyces hanseni, Candida farnata

Właściwości : wykorzystanie O2

-Opóźnienie jełczenia tłuszczu, stabilizacja barwy, tworzenie aromatu i smaku

Pleśnie

Penicillium nalgiovense Penicillium chrysogenum

Właściwości: Porost powierzchniowy, wykorzystanie O2 utlenianie mleczanu, rozkład białek i aminokwasów

-Hamowanie niepożądanej mikroflory na powierzchni kiełbas, jednolite osuszanie kiełbas,

Opóźnienie jełczenia, stabilizacja barwy, tworzenie aromatu i smaku

Mleczne napoje fermentowane

(definicja wg Międzynarodowej Federacji Mleczarskiej)

*Produkty otrzymane na drodze fermentacji mleka pod wpływem odpowiednich mikroorganizmów, które powodują obniżenie pH z lub bez koagulacji. Mikroorganizmy powinny być Żywe i aktywne w produkcie (w ilości powyżej 107/g) do końca okresu trwałości.

Jeżeli* produkt jest pasteryzowany lub terminowany wymagania dla żywej mikroflory nie obowiązują. Produkt taki powinien być jednak oznakowany „fermentowane mleko poddane pasteryzacji (lub termizacji)”.

Do mlecznych napojów fermentowanych (PN 83/A-86061 Mleko i przetwory mleczarskie Napoje mleczne fermentowane) zaliczane są:

-jogurt

-mleko jogurtowe

-mleko ukwaszone

-maślanka spożywcza

-kefir.

Klasyfikacja technologiczna wyróżnia 4 typy szczepionek mleczarskich

1. Szczepionki typu N (O) przeznaczone do produkcji sera cheddar, feta i innych ser bez oczek, o zwartej

strukturze. W składzie tych szczepionek znajdują się szczepy gatunku Lactococcus lactis ssp. cremoris oraz

ssp.lactis niezdolne do fermentacji cytrynianów.

2. Szczepionki typu B (L) przeznaczone do produkcji twarogów, serów topionych i innych serów z niewielką liczbą oczek lub bez nich. W składzie tych szczepionek poza bakteriami Lactococcus lactis znajdują się także aromatyzujące szczepy z gatunku Leuconostoc mesenteroides ssp.cremoris i Ln.mesenteroides ssp.dextranicum.

3. Szczepionki typu D o wysokiej aktywności aromatotwórczej, przeznaczone szczególnie do produkcji

śmietany. W składzie, poza bakteriami kwaszącymi, znajdują się także szczepy odmiany diacetylactis.

4. Szczepionki typu BD (LD) przeznaczone do różnych

mlecznych produktów fermentowanych, szczególnie masła

oraz serów twarogowych i półtwardych. W składzie tych szczepionek występują zarówno szczepy kwaszące Lactococcus lactis, wraz z odmianą diacetylactis, jak i gatunków Leuconostoc cremoris ssp. cremoris

i ssp.dextranicum.

Skład szczepionek przeznaczonych do produkcji mleczarskiej

masło, śmietana, niektóre mleczne napoje fermentowane, sery twarogowe, sery dojrzewające miękkie i półtwarde (z oczkowaniem):

L.lactis ssp. Lactis , L.lactis ssp. lactis cremoris, L.lactis ssp. lactis var.disacetylactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. Cremoris, Leuconostoc mesenteroides ssp. dextranicum

jogurt Streptococcus thermophilus , Lactobacillus delbrueckii ssp.bulgaricus

kefir :

Ziarna kefirowe, Szczepionka kefirowa

FUNKCJA SZCZEPIONEK W PRODUKCJI MLECZNYCH WYROBÓW FERMENTOWANYCH:

*Wytworzenie kwasy mlekowego i innych metabolitów nadających produktom odpowiednie cechy

organoleptyczne;

*Koagulacja białek mleka;

*Przyspieszenie synerezy skrzepu mleka;

*Tworzenie gazu podczas produkcji serów (oczkowanie serów);

*Przemiany proteolityczne;

*Hamowanie rozwoju mikroorganizmów niepożądanych, co warunkuje trwałość i bezpieczeństwo zdrowotne produktów;

*Ograniczenie zawartości laktozy oraz przemiany innych składników mleka zwiększających wartość odżywczą tego surowca.

Probiotyki - Żywe lub pozostające w stanie anabiozy kultury z rodzaju Lactobacillus, Propionibacterium,

Pediococcus, Lactococcus, Enterococcus i Leuconostoc oraz niektóre grzyby Aspergillus i drożdze, głównie

z rodzaju Saccharomyces, Candida, zdolne do trwałego zasiedlania organizmu lub przechodzenia w stanie żywym przez przewód pokarmowy. Wiele firm na świecie jest w posiadaniu szczepów mikroorganizmów o właściwościach probiotycznych.

Aby bakterie zaliczyć do probiotyków powinny one odznaczać się:

*Zdolnością do zasiedlania i namnażania w przewodzie pokarmowym;

*Synteza substancji antybiotycznych;

*Odpornością na niskie pH i żółć;

*Aktywowaniem systemu immunologicznego;

*Zdolnością usuwania mikroflory patogennej z przewodu pokarmowego;

Powodować wzrost odporności* na kolonizację przewodu pokarmowego przez mikroflorę chorobotwórczą.

Mechanizm działania probiotyków:

*Adhezja do nabłonka przewodu pokarmowego

*Konkurencja o substancje odżywcze

*Produkcja substancji antybakteryjnych

Warunki jakie spełniać powinny szczepy probiotyczne:

- szczep jednoznacznie saprofityczny,

- zdolny do przeżycia niekorzystnych warunków panujących w przewodzie pokarmowym (niskie

pH, sole żółciowe),

- zdolny do produkcji egzogennych substancji w organizmie konsumenta

- charakteryzuje się aktywnością antagonistyczną w stosunku do mikroflory patogennej i toksynotwórczej,

Do najbardziej znanych należą:

L.acidophilus LA1, L.acidophilus NCFB 1748,

L.acidophilus NFCM, L.acidophilus Gilliland L-1,

L.casei shirota, L.rhamnosus GG, L.gasseri ADH

Gatunki mikroorganizmów wykorzystywane w preparatach i produktach probiotycznych

Rodzaj Lactobacillus

L.acidophilus, L.amylovorus, L.casei, L.crispatus, L.gallinarium, L.gasseri, L.johnsonii,

L.paracasei, L.plantarum, L.reuteri, L.rhamnosus

Rodzaj Bifidobacterium

B.adolescentis, B.animalis, B.bifidum, B.breve, B.infantis, B.longum

Inne bakterie fermentacji mlekowej

Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Sporolactobacillus inulinus

Inne mikroorganizmy

Bacillus cereus, E.coli Nissle 1917, Propionibacterium freudenreichii, Saccharomyces boulardii

Szczepy o udokumentowanych właściwościach probiotycznych

* Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53013)

Kolonizacja przewodu pokarmowego, obniżenie

aktywności enzymów fekalnych, ochrona przed biegunkami po antybiotykoterapii, leczenie i zapobieganie

biegunkom rotawirusowym, leczenie powracających biegunek spowodowanych przez Clostridium difficile,

ochrona przed ostrymi biegunkami, leczenie choroby Crohna i dziecięcego artretyzmu reumatoidalnego, właściwości antagonistyczne w stosunku do bakterii wywołujących próchnicę zębów.

*Lactobacillus casei Sirota

Ochrona przed zaburzeniami jelitowymi, leczenie biegunek rotawirusowych, utrzymywanie w równowadze mikroflory jelitowej, obniżanie aktywności enzymów fekalnych, ochrona przed mutagenami pokarmowymi, pozytywne efekty w leczeniu raka pęcherza moczowego, wspomaganie układu odpornościowego we wczesnych stadiach raka okrężnicy, brak wpływu na system immunologiczny zdrowych osobników, leczenie obstrukcji

*Lactobacillus acidophilus NCFB 1748

Obniżanie aktywności enzymów fekalnych, zapobieganie biegunkom po radioterapii, leczenie obstrukcji

*Lactobacillus casei defensis DN 114 001

Stymulacja układu odpornościowego, zapobieganie i leczenie infekcji jelitowych, zmniejszenie częstości i

skrócenie czasu trwania ostrych biegunek u dzieci, dobra przeżywalność w żołądku i dwunastnicy

*Bifidobacterium animalis DN 173 010

Wysoka przeżywalność w żołądku i dwunastnicy. Pozytywne efekty w skróceniu pasażu jelitowego pokarmu, szczególnie u osób starszych.

*Lactobacillus Johnsonie (La1) (NCC533)

Adherencja do komórek ludzkiego jelita, stymulacja układu odpornościowego, pozytywne efekty w leczeniu

nieżytów przewodu pokarmowego, antagonizm w stosunku do Helicobacter pylori

* Bifidobacterium breve Yakult

Ochrona przed mutagenami pokarmowymi, utrzymanie w równowadze mikroflory jelitowej, ochrona przed

biegunkami

*Lactobacillus acidophilus NCFM

Obniżenie aktywności enzymów fekalnych, wysoka

aktywność BETA-galaktozydazy, dobra przeżywalność w przewodzie pokarmowym

Generacje mlecznych napojów fermentowanych

Generacja (Opis)

I -Fermentacja spontaniczna, prowadzona przez mikroorganizmy stanowiące zanieczyszczenie

mleka, stosowana od 4000 do 9000 lat, zależnie od rejonu świata

II- Fermentacja w wyniku zaszczepienia mleka szczepionką zawierającą określone mikroorganizmy, stosowana od około 1900 r.

III- Fermentacja w wyniku zaszczepienia mleka szczepionką zawierająca wyłącznie lub

dodatkowo bakterie izolowane z jelit i należące do rodzajów Lactobacillus i Bifidobacterium,

stosowana od około 1980 r.

IV- Fermentacja z udziałem bakterii probiotycznych o, udokumentowanych w badaniach klinicznych,

właściwościach poprawy zdrowia człowieka, stosowana od około 1990 r.

Technologia produkcji napojów fermentowanych IV generacji

System I. Oddzielna hodowla zakwasów

A - zakwas tradycyjny, np. jogurtowy

B - zakwas bakterii probiotycznych

A +B= Fermentacja =Produkt

Technologia produkcji napojów fermentowanych IV generacji

System II. Oddzielna fermentacja i mieszanie gotowych produktów

A= Fermentacja

B= Fermentacja

A+B =Produkt

Technologia produkcji napojów fermentowanych IV generacji

System III. Dodatek zagęszczonej szczepionki do produktu po

A = Fermentacja +B = produkt

Podział fermentowanych napojów mlecznych w zależności od wykorzystanej mikroflory czynnej:

*TYP I produkowane z Użyciem mezofilnych paciorkowców z rodzaju Lactococcus (produkcja kwasu mlekowego) i Leuconostoc (biosynteza związków aromatu, głównie diacetylu); (kwaśne mleko, maślanka, skandynawskie napoje fermentowane). Produkty typowe dla krajów skandynawskich oraz Europy Środkowej i Wschodniej. Charakteryzują się łagodnym, lekko kwaśnym smakiem, maślanym aromatem, konsystencją zwartą, niekiedy ciągliwą.

*TYP II szczepy wykorzystywane w ich produkcji to najczęściej Lactobacillus delbrueckii ssp.bulgaricus izolowane ze spontanicznie ukwaszonego mleka. Produkty popularne w Bułgarii i w Azji Mniejszej (bułgarskie kwaśne mleko, syuzuma). Podział fermentowanych napojów mlecznych

w zależności od wykorzystanej mikroflory czynnej:

*TYP III produkowane z użyciem termofilnych paciorkowców i pałeczek mlekowych (Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus). Napoje tego typu były tradycyjnie produkowane w Azji Wschodniej i południowo-wschodniej Europie (jogurt, leben, ayran, dahi, gioddu itp.).

*TYP IV produkowane z wykorzystaniem mieszanych populacji różnych mezofilnych lub termofilnych bakterii mlekowych w połączeniu z drożdżami (głównie należą do rodzajów Kluyveromyces, Candida i Sacharomyces) (kefir, kumys, brano, huślanka, Żętyca).

Funkcje bakterii fermentacji mlekowej w wyrobach mleczarskich:

*Obniżenie zawartości laktozy;

*Wzrost zawartości wolnych aminokwasów i witamin z grupy B;

*Zwiększenie przyswajalności białek, Ca, Zn, Fe, Cu i P;

*Obniżenie zawartości cholesterolu w wyrobach mleczarskich do 50 %;

*Obniżenie własności immunogennych mleka.

Funkcje bakterii fermentacji mlekowej w innych wyrobach spożywczych:

Eliminowanie naturalnych* związków spożywczych w surowcach; hemaglutynina fasoli

*Rozkład oligosacharydów powodujących wzdęcia np. stachioza roślin strączkowych

*Wzrost zawartości wit. B2 i niacyny

*Wzrost zawartości wolnych aminokwasów

*Poprawa przyswajalności Fe, Zn, Ca.

Lody jako nośnik dla probiotycznych bakterii mlekowych

Skład mieszanki lodowej powinien być tak dobrany, aby po okresie przynajmniej 12 miesięcy

przechowywania uzyskać wysoką aktywność i przeżywalność bakterii probiotycznych, zapewniając oprócz efektów zdrowotnych, zwiększenie bezpieczeństwa higienicznego lodów w całym łańcuchu chłodniczym

Podczas zamrażania lodów dochodzi do poważnych zmian powodujących śmierć lub

zakłócenia subletalne skutkujące utratą korzystnych cech metabolicznych!

Krioprotektanty redukują uszkodzenia komórek podczas ich zamrażania i rozmrażania.

*Efekt ochronny polega na ograniczeniu krystalizacji wody i przeciwdziałaniu wzrostowi stężenia soli w zamrażanych komórkach.

Do krioprotektantów należą:*

-glukoza;

-disacharydy-sacharoza, laktoza, trehaloza;

-polisacharydy-skrobia, guaran, karagen, inulina,

-aminokwasy;

-kwasy karboksylowe-kwas cytrynowy

-syntetyczne polimery-polidekstroza.

Szanse, perspektywy i zagrożenia stosowania mikroflory przewodu pokarmowego w produkcji Żywności

Z dokonanej analizy danych* dotyczących bezpieczeństwa spożywania produktów zawierających Lactobacillus i Bifidobacterium wynika, że bakterie te mają małe zdolności patogenne (brak jakichkolwiek sygnałów o wywoływaniu infekcji).

*Na rynku jest coraz więcej produktów probiotycznych. Są one powszechniej akceptowane przez konsumentów jako nieodzowny składnik diety współczesnego człowieka.

Znaczenie bakterii fermentacji mlekowej:

1. Antagonizm w stosunku do patogenów człowieka

2. Znoszenie nietolerancji laktozy

3. Działanie antycholesterolowe

4. Aktywność antynowotworowa

5. Działanie immunomodulacyjne

6. Działanie antyalergiczne

7. Zapobieganie osteoroporozie

8. Zapobieganie próchnicy

Przekonanie konsumentów o korzystnym wpływie Żywności probiotycznej na organizm człowieka

powoduje, że producenci żywności wprowadzają na rynek nowe produkty o właściwościach prozdrowotnych. W Polsce do niedawna w bakterie probiotyczne najczęściej wzbogacane były mleczne napoje fermentowane. Ostatnio probiotyki można znaleźć w sokach owocowych, mleku i kaszkach dla niemowląt, a nawet czekoladzie.

METODY OTRZYMYWANIA GMO:

1.Zwierzęta transgeniczne uzyskuje się miedzy innymi przez mikroiniekcję do zapłodnionego jaja lub komórki z wczesnego etapu rozwoju embrionalnego.

Zmienione zarodki wszczepia się do macicy matki zastępczej, gdzie rozwija się genetycznie zmodyfikowane potomstwo.

2.Inną metodą jest pobranie i hodowanie komórki z wczesnego stadium rozwoju zarodkowego -blastocysty. Są to komórki linii zarodkowej ES

/embryonic stem/.Mają one zdolność różnicowania się we wszystkie inne typy komórek. Można je zmienić genetycznie w laboratorium, wszczepić do blastocysty i implantować do macicymatki zastępczej.

3. „Wycinanie" genów i przenoszenie ich do genomów "gospodarza". „Nożycami" genetycznymi są enzymy restrykcyjne - restryktazy. Mają one zdolność rozpoznawania charakterystycznych miejsc DNA /określonych sekwencji zasad/ i przecinania go w tych punktach, zostawiając tzw. "lepkie końce", do których mogą być przyłączane dodatkowe geny.

Aby przenieść gen do organizmu biorcy, potrzebny jest środek transportu, tzw. wektor.

U roślin doskonałym wektorem okazał się plazmid Ti bakterii Agrobacterium tumefaciens, wywołującej guzowatość u roślin z rodziny różowatych.

W laboratorium można usunąć z plazmidu gen wywołujący narośla i wprowadzić do niego nowy gen, który ma być przeniesiony do rośliny. W ten sposób plazmid Ti jest wykorzystywany w celu przenoszenia

dodatkowych genów do roślin. Zakażenie roślin dodatkowym genem to transfekcja.

Metoda pokrycia małych kuleczek złota lub wolframu cząsteczkami DNA a następnie wstrzeliwanie ich do jąder komórek tkanki roślinnej z użyciem tzw. "armatki genowej" /gaz pod dużymciśnieniem/.

Technikę tę nazwano biolistyką i stosuje się ją zwłaszcza przy wprowadzaniu nowych genów do roślin jednoliściennych /zboża/.

Dwie najpopularniejsze metody modyfikacji genetycznych organizmów roślinnych. Wybrany gen może być dostarczony za pośrednictwem Agrobacterium (po lewej), albo poprzez związanie go do mikroskopijnych kuleczek złota lub wolframu i ostrzeliwanie nimi tkanek roślinnych. Na pożywkach przeprowadza się selekcję tych osobników, u których gen na stałe włączył się do chromosomu roślinnego, następnie rozpoczyna się

eksperymentalną uprawę.

Bezwektorowe metodymodyfikacji roślin:

-chemiczne

-fizyczne

Z użyciem PEG, chemiczna - polega na wykorzystaniu glikolu polietylenowego (PEG od ang. polyethylene glycol), który powoduje zwiększenie przepuszczalności błony

komórkowej, poprzez prowadzenie do jej chwilowej, odwracalnej dezorganizacji. To pozwala na wniknięcie transgenu do komórek, wraz z DNA nośnikowym.

Fizyczną metodą mogą być krótkotrwałe ,wysokonapięciowe impulsy elektryczne lub mikroiniekcja, czyli wprowadzenie genu za pomocą igły do komórek roślinnych.

GMO- PRZYKŁADY

_-Pierwszą zmodyfikowaną genetycznie rośliną był tytoń - 1984 rok.

_ Wroku 1986 modyfikacji poddano pomidora.

_ Od tego czasu zmodyfikowana została już większość roślin mających znaczenie

gospodarcze.

CELEM MODYFIKACJI ORGANIZMÓW JEST:

-uodpornienie ich na działanie niekorzystnych warunków, np. mróz, suszę

lub zasoloną glebę

-uodpornienie na choroby wirusowe, bakteryjne, grzybice

-uodpornienie roślin na herbicydy, czyli środki chwastobójcze

-uodpornienie roślin na owady żerujące najczęściej na liściach, zarówno w stadium dorosłym- imago, jak i larwalnym

-opóźnienie dojrzewania co ułatwia przechowywanie i transport

-szybszy przyrost masy ciała zwierząt

-zwiększenie wydajności mlecznej

-Transgeniczne zwierzęta gospodarcze otrzymuje się z myślą o wykorzystaniu ich jako producentów zrekombinowanych białek

o znaczeniu farmaceutycznym(np. czynnik krzepliwości krwi, erytropoetynę leczącą anemię, ß interferon zwalczający infekcje wirusowe i nowotwory oraz hormon wzrostu)

ŻYWNOŚĆ MODYFIKOWANA GENETYCZNIE:

Genetycznie Modyfikowana Żywność (Żywność GM) to żywność:

-zawierająca GMO,

-składająca się z GMO lub

-wytworzona z GMO

W PRACACH GENETYCZNYCH PROWADZONYCH W CELU UZYSKANIA ŻYWNOŚCI TRANSGENICZNEJ DOMINUJĄ 3 KIERUNKI:

1.Wzbogacenie żywności w składniki podnoszące jej wartość żywieniową

2.Usuwanie substancji szkodliwych i niepożądanych

3. Poprawa cech funkcjonalnych związanych z procesami przetwórczymi

GDZIE SIĘ UPRAWIA:

-Największy areał upraw roślin genetycznie zmodyfikowanych znajduje się w: USA, Argentynie, Kanadzie, Brazylii, Chinach, Paragwaju, Indiach i RPA. Największe ilości roślin GM uprawiane są w Stanach Zjednoczonych Ameryki Płn. ( 47,6 mln ha).

- Spośród skomercjalizowanych roślin GM, najwięcej uprawia się soi, kukurydzy, bawełny i rzepaku. Ponad 50% wszystkich upraw soi na świecie stanowi soja zmodyfikowana genetycznie. W USA i Japonii uprawiane są także m.in. genetycznie zmodyfikowane pomidory, ziemniaki, buraki cukrowe.

- Obecnie w Unii Europejskiej, w tym także w Polsce, stosować można jako żywność lub składniki żywności zmodyfikowaną genetycznie soję, kukurydzę, rzepak (ściśle określone linie). W Europie rośliny genetycznie zmodyfikowane uprawiane są w Rumunii, Hiszpanii i Niemczech.

REGULAMINY PRAWNE DOTYCZĄCE GMO NA TERENIE UE.

Dyrektywa Rady nr 219 z dnia 23 kwietnia 1990 roku w sprawie zamkniętego użycia genetycznie zmodyfikowanych mikroorganizmów. Dyrektywa ta została zmieniona Dyrektywą Rady nr 81 z dnia 26 października 1998 roku;

Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady Europy 2001/18/EC z dnia 12 marca 2001 roku uchylającej Dyrektywę Rady 90/220/EWG w sprawie zamierzonego uwalniania do środowiska organizmów genetycznie zmodyfikowanych;

Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady Nr 1829/2003 z dnia 15 lipca 2003 roku w sprawie genetycznie zmodyfikowanej żywności i pasz;

Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady Nr 1830/2003 z dnia 22 września 2003 roku w sprawie identyfikacji i oznakowania organizmów genetycznie zmodyfikowanych oraz

identyfikacji produktów żywnościowych i paszowych wytworzonych z organizmów genetycznie zmodyfikowanych, zmieniającym Dyrektywę 2001/18/WE; Rozporządzenie

Parlamentu Europejskiego i Rady Nr 1846/2003z dnia 15 lipca 2003 roku w sprawie trans granicznego przemieszczania organizmów genetycznie zmodyfikowanych.

REGULAMINY NA TERENIE POLSKI

Ustawa z dnia 22 czerwca 2001 roku o organizmach genetycznie zmodyfikowanych (GMO) (Dz. U. Nr 76, poz. 811 z późn. zm.), która weszła w życie z dniem 26 października 2001 roku

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 8 lipca 2002 roku w sprawie określenia szczegółowego sposobu przeprowadzenia oceny zagrożeń dla zdrowia ludzi i środowiska w związku z podjęciem działań polegających na zamkniętym użyciu GMO, zamierzonym uwolnieniu GMO do środowiska, w tym

wprowadzeniu do obrotu produktów GMO oraz wymagań jakie powinna spełniać dokumentacja zawierająca ustalenia takiej oceny (Dz. U. Nr 107, poz.944).

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 21 lutego 2002 roku w sprawie określenia szczegółowego sposobu funkcjonowania Komisji do spraw organizmów genetycznie zmodyfikowanych

(Dz. U. Nr 19, poz. 196).

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 29 listopada 2002 roku w sprawie określenia listy organizmów patogennych oraz ich klasyfikacji, a także niezbędnych środków dla poszczególnych

stopni hermetyczności (Dz. U. Nr 212, poz. 1798).

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 6 czerwca 2002 roku w sprawie określenia wzorów wniosków dotyczących zgód zezwoleń na działania w zakresie organizmów genetycznie

zmodyfikowanych (Dz. U. Nr 87, poz. 797).

Rozporządzenie Ministra Finansów z dnia 19 kwietnia 2002 roku w sprawie urzędów celnych właściwych dla przywozu i wywozu produktów GMO (Dz. U. Nr 43, poz. 406 z późn .zm.).

ZASADY WPROWADZENIA GMO NA RYNEK:

-WHO wraz z Organizacją Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) i Programem Narodów Zjednoczonych do spraw Środowiska (UNEP) wspólnie pomagają krajom wprowadzającym produkty GM przeprowadzić

badaniach pod każdym kątem ich wpływu na ludzkie zdrowie i środowisko naturalne.

- Żaden podmiot nie może wprowadzać do obrotu GMO przeznaczonego do użycia jako żywność/środki żywienia zwierząt, jeśli nie są one objęte zezwoleniem udzielonym zgodnie z postanowieniami rozporządzenia.

- W celu uzyskania zezwolenia, należy złożyć wniosek do właściwego organu krajowego państwa członkowskiego. W Polsce funkcję tę pełni Główny Inspektor Sanitarny, który przekazuje wniosek wraz ze wszystkimi dodatkowymi informacjami do Europejskiego Urzędu

Bezpieczeństwa Żywności.

- Zezwolenia dla GMO przeznaczonego do użycia nie udziela się, jeśli podmiot występujący o takie zezwolenie nie udowodni w wystarczający sposób, że spełnia ona wymagania dotyczące bezpieczeństwa.

- Nowe przepisy w zakresie GMO uwzględniają także dotychczasowe doświadczenie z którego wynika, iż nie powinno udzielać się zezwolenia dla jednego rodzaju użytkowania produktu, kiedy prawdopodobnie będzie on użytkowany zarówno jako produkt żywnościowy, jak i środek żywienia zwierząt.

- Dlatego też przyjęto zasadę, iż zezwolenia dla takich produktów powinno się udzielać tylko wtedy, kiedy spełniają standardy bezpieczeństwa zarówno dla ludzi jaki

i zwierząt oraz środowiska

- identyfikacja potencjalnie szkodliwych skutków, jakie mogą wyniknąć z użycia GMO

- dokonanie oceny możliwości wystąpienia tych skutków

- dokonanie oceny dotkliwości potencjalnej szkody

Żywność GM zgodnie z obowiązującymi przepisami prawa UE nie może

-mieć niekorzystnego wpływu na zdrowie ludzi i zwierząt oraz na środowisko, wprowadzać w błąd konsumenta,

-różnić się pod względem wartości odżywczych (nie może zawierać mniej składników konwencjonalnego odpowiednika, tzn. niezmodyfikowanego genetycznie produktu spożywczego.

TRACEABILITY MOŻLIWOŚĆ ŚLEDZENIA ŻYWNOŚCI GMO

- jest ułatwieniem kontroli i weryfikacji wymaganego przepisami prawnymi znakowania

- umożliwia sprawne wycofanie produktów spożywczych zawierających lub składających się z GMO, w przypadku kiedy zaistnieje ryzyko zagrożenia dla zdrowia ludzi lub bezpieczeństwa środowiska.

Wymóg wdrożenia systemu traceability obowiązuje wszystkich operatorów żywności, to znaczy wszystkie osoby, które umieszczają produkt GM na rynku lub otrzymują taki produkt od dostawców wewnątrz Unii Europejskiej

Dokumentacja powinna być przechowywana przez 5 lat od daty każdej

transakcji zarówno przez podmiot udostępniający, jak i otrzymujący genetycznie zmodyfikowany produkt spożywczy. Każdy operator żywności jest zobligowany do udostępnienia informacji, zawartych w prowadzonym przez niego rejestrze, na życzenie kompetentnego urzędu

Polskie przepisy zobowiązują do etykietowania żywności i pełnej informacji

o modyfikacjach

ZNAKOWANIA I INDETYFIKACJA PRODUKTÓW GMO:

Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady Europy nr 1829/2003 z dnia 22 września 2003 roku w sprawie genetycznie zmodyfikowanej żywności i środków żywienia zwierząt nakłada na producentów obowiązek znakowania żywności, jeśli udział składnika wywodzącego się z organizmów modyfikowanych genetycznie w środku spożywczym przekracza 0,9%tego składnika w produkcie

W kwietniu 2004 roku Unia Europejska wprowadziła ścisłe zasady dotyczące odpowiedniego znakowania

produktów. Opakowanie wymaga odpowiedniego oznakowania, jeśli produkt zawiera więcej niż 0,9%

składników modyfikowanych genetycznie. Jeśli składniki oczekują na końcową akceptację, wskaźnik ten obniża się do 0,5%.

ZGODNIE Z ARTYKUŁEM 47 USTAWY O ORGANIZMACH GENETYCZNIE ZMODYFIKOWANYCH OZNAKOWANIE PRODUKTU GMO POWINNO ZAWIERAĆ NASTĘPUJĄCE INFORMACJE:

- nazwę produktu GMO i nazwy zawartych w nim GMO

- imię i nazwisko lub nazwę producenta lub importera oraz adres

- przewidywany obszar stosowania produktu GMO: przemysł, rolnictwo, leśnictwo, powszechne użytkowanie przez konsumentów lub inne specjalistyczne zastosowanie

- zastosowanie produktu GMO i dokładne warunki użytkowania wraz z informacją, w uzasadnionych przypadkach, o rodzaju środowiska, dla którego produkt jest odpowiedni,

- szczególne wymagania dotyczące magazynowania i transportu, jeżeli zostały określone w zezwoleniu,

- informacje o różnicy wartości użytkowej, między produktem GMO, a jego tradycyjnym

odpowiednikiem

- środki, jakie powinny być podjęte w przypadku niezamierzonego uwolnienia GMO, niezgodnego z wymaganiami dotyczącymi wprowadzenia produktu GMO do obrotu, jeżeli zostały określone w zezwoleniu

- numer uzyskanego pozwolenia na wprowadzenie produktu GMO

ZNAKOWANIE I INDENTYFIKALNOŚĆ PRODUKTÓW GMO

W przypadku gdy cały produkt jest genetycznie zmodyfikowany oznakowanie powinno być uzupełnione informacją: produkt genetycznie zmodyfikowany. Jeśli tylko niektóre składniki są genetycznie zmodyfikowane, obok nazwy składnika należy umieścić napis: genetycznie zmodyfikowany.

Napis i informacja powinny być czytelne i zapisane czcionką tej samej wielkości co nazwa składnika lub produktu.

GIS- Urzędem właściwym na terenie Polski, do przyjmowania wniosków o wprowadzenie do obrotu żywności GM pochodzenia roślinnego jest Główny

Inspektorat Sanitarny, natomiast decyzje o wprowadzeniu ww. żywności do obrotu podejmowane są przez Instytucje Unii Europejskiej.

Kontrolę nad przestrzeganiem przepisów aktów

prawnych z zakresu żywności GM sprawują:

1) Ministerstwo Środowiska

2) Państwowa Inspekcja Sanitarna,

3) Państwowa Inspekcja Ochrony Roślin i Nasiennictwa,

4) Inspekcja Ochrony Środowiska,

5) Inspekcja Weterynaryjna,

6) UOKIK,

7) Państwowa Inspekcja Pracy,

8) organy administracji celnej w zakresie kontroli legalnego

obrotu GMO,

9) Inspekcja Jakości Handlowej Artykułów Rolno-Spożywczych.

Kontrola żywności GM polega na:

_ weryfikacji dokumentacji (traceablilty),

_ sprawdzeniu znakowania,

_ próbkobraniu.

WSPÓLNOTOWY REJESTR GENETYCZNIE ZMODYFIKOWANEJ ŻYWNOŚCI I PASZ

Rozporządzenie 1829/2003 jest podstawą prawą do prowadzenia 'Wspólnotowego Rejestru genetycznie zmodyfikowanej żywności i pasz'. Rejestr administrowany jest przez Komisję Europejską ima formę elektroniczną.

GMO TO PROBLEM?

Produkty nowoczesnej biotechnologii (organizmy genetycznie zmodyfikowane) coraz częściej pojawiają się na rynku, budząc wiele kontrowersji, szczególnie w odniesieniu do problematyki bezpieczeństwa tych produktów dla zdrowia człowieka i ewentualnego ich wpływu na inne organizmy w środowisku.

W związku z tym wprowadza się i udoskonala procedury i mechanizmy oceny ryzyka związanego z wykorzystywaniem genetycznie zmodyfikowanych organizmów. Unia Europejska poświęca wiele uwagi

ocenie zagrożeń wynikających z użycia GMO.

Hipotetyczne zagrożenia:

1. Zdrowie -możliwość wystąpienia:

_ alergenów

_ toksyn (kumulacja w organizmie)

_ oporności na antybiotyki

2. Środowisko - brak barier w środowisku naturalnym do nierozprzestrzeniania się pyłku genetycznie modyfikowanych roślin (zagrożenie dla bioróżnorodności)

3. Badania:

_ niedokładność metod rekombinacji DNA

4. Etyka - wprowadzanie genów zwierząt do komórek roślinnych (wegetarianie)

GMO KORZYŚCI:

- Możliwość uzyskiwania większych zbiorów, o lepszej jakości (odporność na szkodliwe motyle, stonkę ziemniaczaną, wirusy, bakterie, odporność na herbicydy)

- Zwiększenie bioróżnorodności roślin

- Obniżenie kosztów produkcji

- Wzrost wartości żywieniowej produktów

- Poprawa walorów estetycznych plonów (np. barwa kwiatów)

- Podniesienie standardu życia ludzi na terenach gdzie brakuje żywności

- Ułatwienie produkcji np. szczepionek

WNIOSKI:
- niezbędna jest jawność badań;

- konieczna jest informacja i oznakowanie żywności modyfikowanej genetycznie

- gwarantowane musi być prawo konsumenta do wyboru między żywnością modyfikowaną a niemodyfikowaną

1) AKTYWNOŚĆ WODY- krytyczny parametr kontroli jakości

Aktywność wody ma wpływ na wygląd, konsystencję, zapach i smak oraz podatność wyrobu na zepsucie. Kontrola optymalnej aktywności wody, charakterystycznej dla danego produktu, umożliwia uzyskanie najwyższej jakości, maksymalnej trwałości i zminimalizowanie zawartości substancji konserwujących. Dlatego też aktywność wody odgrywa kluczową rolę w procesie kontroli jakości produktów żywnościowych, farmaceutycznych, kosmetycznych i innych.

Water Activity (ang.) Aktywność wody (a_w) w żywności jest definiowana jako stosunek ciśnienia pary wodnej nad żywnością do ciśnienia pary wodnej nad czystą wodą w tej samej temperaturze. Wartość tę przyjęto w celu dokładniejszego określenia zapotrzebowania drobnoustrojów na wodę. Czysta chemicznie woda ma aktywność a_w=1. Ze wzrostem stężenia związków rozpuszczalnych aktywność wody spada poniżej wartości 1. Większość drobnoustrojów może rosnąć w środowiskach, których aktywność wody wynosi powyżej 0,95 jakkolwiek wzrost niektórych z nich można stwierdzić w środowiskach o aktywności wody wynoszącej 0,6. Drobnoustroje zdolne do wzrostu przy niskiej wilgotności środowiska zaliczane są do kserofilnych, wykazujące natomiast wzrost w środowiskach o dużym stężeniu cukrów do osmofilnych, w dużych stężeniach soli do halofilnych.

W technologii żywności są stosowane różne metody utrwalania żywności oparte na regulacji aktywności wody. Można je podzielić na:

*metody oparte na dodawaniu substancji osmoaktywnych do żywności (głównie soli kuchennej lub cukru),

*metody oparte na usuwaniu wody z żywności,

*metody kombinowane, stosujące jednocześnie odwadnianie i dodawanie substancji podwyższających ciśnienie osmotyczne.

Rozwój większości bakterii jest zahamowany już przy stężeniu cukru w środowisku wynoszącym 25-35%, natomiast większość drożdży nie rozwija się dopiero przy stężeniu ponad 65% cukru (sacharozy). Do zahamowania rozwoju pleśni jest wymagane jeszcze większe stężenie cukru - ok. 75-80%. Dopiero przy dawce 18-20% soli kuchennej uzyskuje się pełniejsze zakonserwowanie żywności. Spożywane przez człowieka potrawy zawierają przeciętnie ok. 1% NaCl.

2) BIODEGRADACJA (gr. bios - życie, łac. degradatio - obniżenie) to biochemiczny rozkład związków organicznych przez organizmy żywe (bakterie, pierwotniaki, promieniowce, grzyby, glony, robaki) na prostsze składniki chemiczne.
Termin biodegradacja, w odróżnieniu od terminu mineralizacja, używany jest na ogół w odniesieniu do substancji szkodliwych, np. pestycydów. Rozkładowi ulegać może nawet 95% substancji organicznej. Biodegradację wykorzystuje się w biologicznych oczyszczalniach ścieków oraz w stawach biologicznych (służących do fermentacyjnego oczyszczania ścieków np. z cukrowni). Konieczna jest do tego odpowiednia temperatura oraz brak w ściekach substancji toksycznych dla mikroorganizmów (np. detergentów czy pestycydów).

3) BIOFILM, forma agregacji bakterii, grzybów i innych mikroskopijnych organizmów w postaci cienkich osadów tworzących się na różnych powierzchniach, mających kontakt z niesterylną wodą lub innymi płynami. Powstają we wszystkich środowiskach.
W zależności od miejsca powstawania i składu gatunkowego biofilmy mogą być przyczyną wielu chorób lub mieć pozytywne znaczenie dla człowieka. Mikroorganizmy tworzące biofilmy są odpowiedzialne np. za degradację zanieczyszczeń organicznych gleby i wód. Inne, tworzące nazębną płytkę bakteryjną, są przyczyną próchnicy zębów. Jeszcze inne powodują groźne choroby prostaty, nerek, gruźlicę, infekcje ucha środkowego.
Zastosowanie nowoczesnych technik skaningowych i laserowych umożliwiających "cięcie na plastry" obserwowanej powierzchni i analizę poszczególnych warstw z osobna, pozwoliło ustalić proces powstawania i budowy biofilmów. Okazało się, że bakterie (lub inne mikroorganizmy) tworzące biofilmy rosną w mikrokoloniach. Stanowią one zaledwie 30% masy mikrokolonii, reszta to pozakomórkowa matrix zespalająca organizmy oraz szereg innych substancji. Biofilm jest agregatem takich mikrokolonii oddzielonych od siebie kanałami, przez które przepływa woda, dostarczająca koloniom substancji odżywczych oraz usuwająca resztki przemiany materii. Rozrost mikrokolonii powoduje zróżnicowanie chemicznego środowiska kolonii umożliwiające koegzystencję różnych gatunków i stadiów metabolicznych bakterii (replikujących i niereplikujących).
Bakterie tworzące biofilmy są znacznie bardziej odporne na działanie antybiotyków, przykładowo penicylina penetrująca biofilm rozkładana jest przez beta-laktamazy, degradujące antybiotyk szybciej niż jest on w stanie przedostać się do głębszych warstw biofilmu. Nawet jeśli antybiotyk nie zostanie rozłożony w czasie jego wędrówki przez biofilm to współistnienie bakterii replikujących i niereplikujących zapewni przetrwanie takiej mikrokolonii. Niereplikujące bakterie przetrwają działanie antybiotyku i dadzą początek nowej kolonii.
Biofilmy stwarzają liczne problemy medyczne, zanieczyszczjąc soczewki kontaktowe, cewniki, sztuczne implanty. Są przyczyną wielu zakażeń szpitalnych.

Wśród bakterii tworzących biofilm wymienia się:

*Staphylococcus epidermidis

*Pseudomonas aeruginosa

*Escherichia coli

*Enterococcus faecalis

Zwarta struktura biofilmu jest bardzo trudna do usunięcia, dlatego też mycie i dezynfekcja są ważnymi czynnikami mającymi na celu zapobieganie akumulacji materii mikrobiologicznej.

4) BIOREAKTOR (dla fermentacji metanowej) - najczęściej urządzenia o ciągłym przepływie ścieków. Występują jako bioreaktory z beztlenowym osadem oraz beztlenową błoną biologiczną. Efektem pracy bioreaktora są wstępnie oczyszczone ścieki oraz biogaz wykorzystywany np. do ogrzewania budynków oczyszczalni ścieków. Bioreaktor posiada również wady, do głównych zaliczamy sporą wrażliwość na odczyn i temperaturę oraz często niewystarczające oczyszczenie zanieczyszczeń, które należy doczyszczać metodami tlenowymi. Fermentacja metanowa (czyli anaerobowe oczyszczanie) stosowana jest głównie do oczyszczania ścieków z przemysłu spożywczego, papierniczego, farmaceutycznego, celulozowego, a także ferm hodowlanych.

Bioreaktory - Są to urządzenia skonstruowane w sposób umożliwiający kontrolę procesu produkcyjnego jego optymalny przebieg (pomiar i regulację parametrów) w warunkach maksymalnego ograniczenia lub całkowitego wyeliminowania możliwości zakażeń. Pozwalają na prowadzenie procesów mikrobiologicznych, enzymatycznych oraz hodowli komórek organizmów wyższych.
Duże bioreaktory, o pojemności do 2 tys. m3 przeznaczone są do oczyszczania ścieków.
5) DEZYNFEKCJA (nie mylić z odkażaniem) - postępowanie mające na celu maksymalne zmniejszenie liczby drobnoustrojów w odkażanym materiale. Dezynfekcja niszczy formy wegetatywne mikroorganizmów, a nie zawsze usuwa formy przetrwalnikowe. Zdezynfekowany materiał nie musi być jałowy. Dezynfekcja, w przeciwieństwie do antyseptyki dotyczy przedmiotów i powierzchni użytkowych.

Wyniki dezynfekcji zależą od trzech czynników:

*drobnoustroju - gatunek, liczba, aktywność fizjologiczna,

*środka dezynfekcyjnego - właściwości chemiczne i fizyczne, stężenie, czas działania,

*środowiska - temperatura, wilgotność, pH, obecność materii organicznej, poziom kationów Ca²⁺ i Mn²⁺ itp.

Do dezynfekcji stosuje się metody fizyczne i chemiczne.

Czynniki fizyczne używane do dezynfekcji:

*Para wodna - do dezynfekcji wcześniej oczyszczonego sprzętu, odzieży, unieszkodliwiania odpadów, używa się pary wodnej w temperaturze 100-105°C pod zmniejszonym ciśnieniem (0,5 - 0,45 atm). Pary wodnej pod normalnym ciśnieniem używa się od odkażania m.in. wyposażenia sanitarnego.

*Promieniowanie - do odkażania używa się promieni UV o długości fali 256 nm, które niszczą drobnoustroje w powietrzu i na nie zasłoniętych powierzchniach.

Im dłuższy jest czas działania i stężenie środka dezynfekcyjnego, tym większa liczba drobnoustrojów zostanie zniszczona. Ze względu na to, iż środki chemiczne zwykle nie działają w środowisku suchym, ważny jest również stopień ich wilgotności, co jest szczególnie ważne w dezynfekcji powietrza.

Sterylizacja, wyjaławianie - jednostkowy proces technologiczny polegający na zniszczeniu wszystkich, zarówno wegetatywnych, jak i przetrwalnikowych form mikroorganizmów. Sterylizacji można dokonać mechanicznie, fizycznie, bądź chemicznie, najczęściej używa się metod fizycznych. Prawidłowo wysterylizowany materiał jest jałowy - nie zawiera żadnych żywych drobnoustrojów (także wirusów) oraz ich form przetrwalnikowych. Metody sterylizacji

Wyróżnia się następujące metody wyjaławiania:

*Wyżarzanie lub spalanie

*Sterylizacja suchym gorącym powietrzem

*Sterylizacja nasyconą parą wodną pod ciśnieniem

*Sterylizacja przez sączenie

*Sterylizacja promieniowaniem

-jonizującym

-UV

-mikrofalowym

*Sterylizacja gazami

-tlenkiem etylenu

-formaldehydem

-ozonem

*Sterylizacja roztworami środków chemicznych

-aldehydu glutarowego

-kwasu nadoctowego

*Sterylizacja plazmowa

Wyżarzanie przedmiotu poddawanego wyjaławianiu w płomieniu palnika powoduje spalenie komórek drobnoustrojów. Metoda ta jest stosowana tylko do drobnych przedmiotów metalowych - na przykład do sterylizacji ez stosowanych do posiewów mikrobiologicznych.

Spalanie stosujemy wówczas, gdy chcemy zniszczyć skażony materiał - na przykład odpady szpitalne.

Sterylizacja suchym gorącym powietrzem

Suche gorące powietrze powoduje utlenianie, a co za tym idzie inaktywację i degradację składników komórkowych drobnoustrojów.

Wyjaławianie suchym gorącym powietrzem prowadzi się w sterylizatorach powietrznych, stanowiących zamknięte komory z termoregulacją, stosując temperatury 160-200°C utrzymywane w czasie od dwóch godzin do kilkunastu minut. Warunki sterylizacji zależą w głównej mierze od wyjaławianego materiału i jego wytrzymałości termicznej. Materiał powinien być suchy, czysty i zabezpieczony przed ponownym skażeniem, na przykład za pomocą termoodpornej folii z tworzywa sztucznego.

Aby materiał został wyjałowiony, suche gorące powietrze musi przeniknąć do jego wnętrza - czas potrzebny na zajście tego procesu nazywany jest czasem przenikania. Gdy materiał osiągnie odpowiednią temperaturę, rozpoczyna się czas utrzymywania się, będący właściwym procesem sterylizacji. Zwykle dla bezpieczeństwa oba czasy wydłuża się o połowę. Materiał powinien być ułożony w sterylizatorze tak, by nie utrudniać dostępu gorącego powietrza.

Sterylizacja parą wodną pod ciśnieniem

Nasycona para wodna powoduje gwałtowną hydrolizę, denaturację i koagulację enzymów i struktur komórkowych. Wyjaławianie jest rezultatem zarówno wysokiej temperatury, jak i aktywności cząsteczek wody. Zwykle stosowane temperatury sięgają 108-134 °C, zaś czas wyjaławiania wynosi 15-30 minut. Aby osiągnąć taką temperaturę pary, podnosi się ciśnienie o wartość od jednej atmosfery w górę. Wzrost ciśnienia o jedną atmosferę powoduje podniesienie temperatury wrzenia wody o około 10 stopni.

Wyjaławianie parą wodną przeprowadza się w autoklawach (aparatach ciśnieniowych), wyposażonych w przyrządy do pomiaru temperatury i ciśnienia oraz odpowiednie elementy zabezpieczające (zawory).

Wyjaławianie hermetycznie zamkniętych pojemników z roztworami możliwe jest dzięki temu, że doprowadzona do autoklawu nasycona para wodna oddaje im swoje ciepło utajone, ogrzewając je do własnej temperatury. Roztwór w pojemniku paruje, wytwarzając "własną" parę, która jest faktycznym czynnikiem sterylizującym.

Proces sterylizacji parą wodną składa się z następujących etapów:

*Czas nagrzewania - ciepło przenika wówczas w głąb materiału. Czas ten jest różny dla różnych obiektów, dlatego np. różne rodzaje pojemników należy wyjaławiać oddzielnie.

*Czas wyrównania temperatury - para wodna oddaje swoje ciepło utajone materiałowi aż do chwili, gdy temperatury wyrównają się i wymiana ciepła ustąpi.

*Czas wyjaławiania - właściwa sterylizacja, podczas której staramy się utrzymywać temperaturę przez stosowny okres. Zwykle dla bezpieczeństwa wydłuża się go o połowę.

*Czas schładzania autoklawu - czas od chwili przerwania ogrzewania do momentu, gdy manometr wskaże, że ciśnienie wewnątrz autoklawu jest równe atmosferycznemu.

Wyjaławianie parą wodną nie może być, rzecz jasna, stosowane do płynów niebędących układami wodnymi oraz do pustych pojemników, gdyż nie ma w nich z czego powstawać para. Uzyskane wówczas warunki sprowadzają się do podwyższenia temperatury (jak w przypadku sterylizacji suchym gorącym powietrzem). Jest ona jednak zbyt niska, by proces osiągnął wymaganą skuteczność.

W hermetycznie zamkniętych pojemnikach wytwarza się nadciśnienie, którego wielkość zależy od stopnia wypełnienia - jeśli roztwór zajmuje ponad 90% pojemności, ciśnienie może rozerwać pojemnik. Dlatego też zaleca się, by pojemnik nie był wypełniony w więcej niż 85 procentach.

Drugim istotnym zjawiskiem jest to, że płyn w pojemniku stygnie wolniej, niż komora autoklawu. Powstaje więc nadciśnienie, które grozi implozją pojemnika. Aby się przed nią ustrzec, nie należy wyjmować zawartości autoklawu tuż po jego otwarciu. Można też zastosować chłodzenie cieczą, aby temperatury wyrównywały się szybciej.

Nasyconą parą wodną możemy wyjaławiać zarówno roztwory wodne, jak i odzież ochronną, opatrunki, narzędzia. Materiały należy zabezpieczyć przed powtórnym skażeniem.

Sączenie

Istotą tego procesu jest fizyczne usuwanie drobnoustrojów z roztworu lub gazu przez zatrzymanie ich na jałowym sączku membranowym ( wykonanym z estrów nitrocelulozy) o średnicy porów mniejszej niż 0,2 μm (mikrometra). Sączki te to cienkie błony o grubości około 70-140 μm, mające kształt krążków lub arkuszy. Średnica porów 0,45 mikrometra zatrzymuje bakterie i przetrwalniki a 0,22 mikrona wirusy.

Korzyści wynikające z tej metody są znaczące - nie zmienia się pH roztworu, nie rozpadają się jego składniki wrażliwe na temperaturę (termolabilne, na przykład witaminy), substancje nie ulegają adsorpcji na materiale sączka.

Zestawy do sączenia należy wyjałowić za pomocą pary lub suchego gorącego powietrza. Koniecznie jałowy musi być też pojemnik, do którego zbieramy roztwór, a dozowanie do opakowań jednostkowych musi odbywać się w warunkach aseptycznych.

Ten typ wyjaławiania, z racji zagrożenia wtórnym skażeniem podczas dozowania, stosujemy tylko wówczas, gdy roztworu nie można wyjałowić termicznie - na przykład gdy jest to roztwór zawierający witaminy lub preparat biologiczny (enzymy, roztwory toksyn, surowica). Metodą sączenia wyjaławia się również powietrze - rolę filtra pełnią arkusze z włókien szklanych (filtry HEPA).

Sterylizacja promieniowaniem

Ultrafiolet jest efektywną metodą sterylizacji powierzchni nieosłoniętych przez szkło lub papier.

Promieniowanie UV

Wyjaławianie polega na naświetlaniu materiału promieniowaniem ultrafioletowym. Promieniowanie to zmienia strukturę kwasów nukleinowych, dlatego najsilniej działa na formy wegetatywne drobnoustrojów. Używa się fal o długości 210-328 nm (najbardziej aktywne jest promieniowanie o długości fali 254 nm), emitowanych np. przez lampy rtęciowe (niskociśnieniowa rura z kwarcu, wypełniona parami rtęci).

Promieniowanie ultrafioletowe jest szkodliwe dla ludzi - może powodować między innymi stany zapalne skóry i zapalenie spojówek.

Promieniowanie ultrafioletowe nie przenika w głąb płynów i ciał stałych, jest absorbowane przez szkło i tworzywa sztuczne. Dlatego też wyjaławiamy w ten sposób na ogół tylko powietrze lub powierzchnię przedmiotów. Jest to metoda pomocnicza.

Promieniowanie jonizujące

Sterylizacja promieniowaniem jonizującym przebiega zarówno w sposób bezpośredni, jak i pośredni, przez produkty radiolizy wody. Źródłem tego promieniowania mogą być na przykład izotopy - zwykle używa się izotopu kobaltu ⁶⁰Co lub wiązka elektronów i promieniowanie X, wytworzone w akceleratorze.

Zwykle stosowaną dawką minimalna jest 25 kGy, dawniej stosowaną jednostką był (2,5 Mrad).

Metodę tę stosujemy do wyjaławiania materiałów termolabilnych - wyrobów medycznych jednorazowego użytku, produktów leczniczych, kosmetyków oraz materiałów transplantacyjnych.

Wyjaławianie gazami

Stosujemy je w szczególnych przypadkach, gdyż z reguły stosowane gazy są agresywnymi reagentami i zachodzi ryzyko zajścia niekorzystnych zmian chemicznych w materiale poddawanym wyjaławianiu lub sorpcji gazów.

Tlenek etylenu

Jest to czynnik o działaniu alkilującym, bakterio- i wirusobójczy. W wyższych stężeniach niszczy też przetrwalniki.

Tlenek etylenu może powodować u ludzi podrażnienie błon śluzowych, nudności i wymioty. Jest też łatwopalny, a z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchową - ryzyko wybuchu zmniejsza się, mieszając 10% lub 20% tlenku etylenu z dwutlenkiem węgla lub azotem.

Do sterylizacji używany jest czysty tlenek etylenu lub jego mieszanina z dwutlenkiem węgla (w proporcji 1:9). Sterylizację prowadzi się w komorze gazoszczelnej w temperaturze 30-65°C, przy wilgotności względnej 40-60%. Stężenie gazu nie powinno przekraczać 1200 mg/l. Skuteczność procesu bardzo zależy od tych warunków.

Zaletą tlenku etylenu jest jego przenikliwość - gaz ten przedostaje się przez tworzywa sztuczne, którymi owija się wyjaławiane przedmioty, dzięki czemu po wyjęciu są one od razu zabezpieczone przed wtórnym zakażeniem. Jednocześnie, ze względu na możliwość sorpcji gazu przez wyjaławiany materiał, konieczne jest zachowanie tzw. okresu resorpcji.

Tlenkiem etylenu wyjaławiamy materiały i sprzęt medyczny z tworzyw sztucznych, które mogą odkształcać się po wpływem temperatury, np. cewniki.

Formaldehyd jest czynnikiem alkilującym, aktywnym względem form wegetatywnych i przetrwalników. Ma jednak ograniczone zastosowanie ze względu na toksyczność. Do wyjaławiania używa się sterylizatorów.

Sterylizacja roztworami środków chemicznych

Metoda stosowana tylko w szczególnych przypadkach, gdy wyjaławianie innymi metodami jest niemożliwe. Wyjaławianie prowadzimy w temperaturze pokojowej w zbiornikach pełnych roztworu środka chemicznego. Po zakończeniu sterylizacji materiały opłukuje się jałową wodą, suszy na jałowej serwecie i zabezpiecza przed wtórnym skażeniem.

Aldehyd glutarowy jest aktywny w stosunku do form wegetatywnych bakterii, wirusów, przetrwalników, i grzybów. Nie powoduje korozji metali i nie uszkadza wyrobów gumowych.

Do wyjaławiania stosowany jest przeważnie roztwór 2% o pH 7,5-8,5 (o największej aktywności w stosunku do przetrwalników), do którego dodaje się 0,3% wodorowęglanu sodu. Materiał zanurza się w nim na trzy godziny.

Aldehyd glutarowy może powodować podrażnienie skóry, oczu i błon śluzowych. Stosowany do dezynfekcji wysokiego stopnia narzędzi chirurgicznych i endoskopów o szerokim spektrum działania włącznie z prątkami gruźlicy^{[potrzebne źródło]}. Działający skutecznie już w ciągu 20 minut w temp. 20 stopni Celsjusza^{[potrzebne źródło]}.

Kwas nadoctowy jest silnie utleniający, toksyczny i reaktywny. Wykazuje aktywność w stosunku do form wegetatywnych i przetrwalników. W roztworach wodnych łatwo rozkłada się do tlenu i kwasu octowego.

Do wyjaławiania stosuje się roztwory 0,1-0,5%.

Sanityzacja - proces dążący do eliminacji możliwie dużej liczby mikroorganizmów na przedmiotach codziennego użytku, powierzchniach płaskich itp. w gospodarstwie domowym i miejscach publicznych. Sanityzację przeprowadza sie za pomocą zwykłych środków myjących. Proces ten nie daje gwarancji jałowości czyszczonego obiektu.W najbliższej przyszłości nanopowłoki ze srebrem ,miedzią i TiO2 mogą zastąpić standardowe środki sanityzujące. Srebro nie wymaga dostępu światła w przeciwieństwie do nano dwutlenku tytanu ,który w procesie fotokatalizy wykazuje właściwości sanityzujące ,dezodoryzujące i samoczyszczące.

Dezynsekcja - tępienie szkodliwych owadów (zwłaszcza pasożytniczych stawonogów jak muchy, komary, pchły, wszy i karaluchy), ich jaj i larw, ze względów sanitarnych i gospodarczych. W szerszym znaczeniu niszczenie stawonogów w ogóle.

Dezynsekcję można wykonać przez zastosowanie środków fizycznych (para, ogień, gorące powietrze, promieniowanie ultrafioletowe), mechanicznych (wyłapywanie, trzepanie, oczyszczanie), chemicznych (środki owadobójcze) i biologicznych (zwalczanie za pomocą innych organizmów żywych).

6) FERMENTACJA MLEKOWA - fermentacja węglowodanów do kwasu mlekowego odbywająca się pod wpływem działania bakterii mlekowych. Fermentacja ta odgrywa kluczowe znaczenie przy produkcji wielu przetworów mlecznych.

Rola różnych grup bakterii mlekowych w przetwórstwie żywności [edytuj]

Właściwą fermentację mlekową wywołują bakterie mlekowe zaliczane do rodzajów:

*Lactococcus - paciorkowce homofermentatywne (Lactococcus lactis paciorkowiec mlekowy, Lactococcus cremoris - paciorkowiec śmietanowy)

*Leuconostoc - paciorkowce heterofermentatywne (Leuconostoc citrovorum - bywa używany jako dodatek do zakwasów przy wyrobie masła)

*Lactobacillus - pałeczki homo- i heterofermentatywne (Lactobacillus bulgaricus - pałeczka bułgarska występująca w jogurcie, Lactobacillus viridescens - powoduje zielenienie mięsa peklowanego i surowych kiełbas).

Bakterie właściwej fermentacji mlekowej dzieli się na:

*homofermentatywne - fermentują cukrowce wytwarzając głównie kwas mlekowy

*heterofermentatywne - fermentują cukrowce wytwarzając obok kwasu mlekowego produkty uboczne

Nie wszystkie gatunki bakterii mlekowych odgrywają rolę dodatnią, niektóre są szkodliwe, a inne nawet chorobotwórcze.

Równanie sumaryczne właściwej fermentacji mlekowej [edytuj]

*C₆H₁₂O₆ + bakterie mlekowe → 2CH₃CHOHCOOH + 22,5 kcal

(cukier prosty → kwas mlekowy + energia)

Zastosowanie bakterii mlekowych w przemyśle spożywczym [edytuj]

*w przemyśle mleczarskim (produkcja napojów mlecznych fermentowanych, ukwaszanie mleka, śmietanki, dojrzewanie serów)

*w przemyśle warzywnym (kwaszenie ogórków i kapusty)

*w przemyśle mięsnym (produkcja wędlin surowych, np. Metka (wędlina), salami)

*w przemyśle piekarskim (wchodzą w skład zakwasów chlebowych, używanych przy produkcji pieczywa żytniego)

Szkodliwe działanie bakterii mlekowych w przemyśle spożywczym

*we wszystkich przemysłach opartych na fermentacji alkoholowej (przemysł piwowarski, winiarski, gorzelniczy),

*w cukrownictwie (powodują śluzowacenie soków dyfuzyjnych),

*w przemyśle drożdżowym,

*w przemyśle mięsnym.

Fermentacja pseudomlekowa

Obok bakterii właściwej fermentacji mlekowej wyróżnia się bakterie fermentacji pseudomlekowej, jak np.:

*Escherichia coli - pałeczki okrężnicy (wywołują różne wady mleka, wczesne wzdęcie sera, wady masła)

*mikrokoki - (wywołują różne wady mleka i serów)

Fermentacja pseudomlekowa charakteryzuje się tym, że kwas mlekowy jest tylko jednym z produktów, a ponadto powstaje dwutlenek węgla, kwas octowy, alkohol etylowy i inne. Fermentacja pseudomlekowa występuje w mleku zakażonym bakteriami pseudomlekowymi łącznie z właściwą fementacją mlekową, a także przy fermentacji podłoża roślinnego (np. kwaszenie kapusty i ogórków) obniżając wartość końcową produktu. W mleku powoduje gazowanie oraz rozrywanie skrzepu.

Fermentacja mlekowa jako proces biochemiczny [edytuj]

Fermentacja mlekowa jako proces biochemiczny pozwala organizmom (bądź też organom takim jak mięśnie szkieletowe) działającym w warunkach beztlenowych na regenerację NAD zużytego w procesie glikolizy. Produkt ostatniego etapu wspomnianej glikolizy - pirogronian jest redukowany w mleczan przy jednoczesnym utlenieniu NADH powstałego w procesie glikolizy do NAD przy pomocy dehydrogenazy mleczanowej (LDH - Lactate Deshydrogenase). Warto dodać, że reakcja może przebiegać też w drugą stronę - i tak kwas mlekowy jest jednym z podstawowych substratów energetycznych dla mięśnia sercowego (po przekształceniu w pirogronian włączany jest do cyklu Krebsa).

7) IMMOBILIZACJA KOMÓREK

Immobilizowane białka - immobilizacja białka polega na unieruchomieniu go na stałym podłożu, przez co uzyskuje on właściwości fizyczne nośnika.

Immobilizacji poddać można: białko nieenzymatyczne, rozpuszczalny enzym, kompleks enzymów, martwe komórki, żywe komórki. Ze względu na typ immobilizacji, można wyróżnić:
unieruchamianie we wnętrzu nośnika (pułapkowanie) i osadzanie na powierzchni nośnika, które może zachodzić na zasadzie oddziaływań niekowalencyjnych lub z utworzeniem wiązań kowalencyjnych.
Złoże z katalizatorem może być umieszczone w kolumnie lub w zbiorniku do którego jest dodany substrat. Unieruchomienie preparatu umożliwia przeniesienie zalet katalizy heterogenicznej na rozpuszczalne enzymy.
Korzyści immobilizacji:
- zatrzymanie biokatalizatora na nośniku;
- wyższe stężenie biokatalizatora;
- możliwość kontroli mikrośrodowiska;
Ograniczenia wynikające z immobilizacji:
- utrata aktywności enzymu;
- możliwe utrudnienia w dopływie substratu i odpływie produktu;
- ograniczony czas życia układu w wyniku obniżania aktywności biokatalizatora i zmiany (degradacji) złoża, podczas użytkowania;

Immobilizacja polega na unieruchomieniu enzymu bądź też całych komórek na odpowiednim nośniku (żele alginianowe, karagenianowe lub pianka pouliretanowa). Zaletą immobilizacji jest uzyskanie wyższej wydajności procesu. Czasami, gdy zarówno substrat jak i produkt transportowane są przez błonę komórkową warto aktywnie namnażające się komórki z hodowli zawiesinowej immobilizować na kuleczkach żelu. . Wówczas inkubacja na odpowiednim podłożu pozwala na dalsze namnażanie komórek i podniesienie aktywności biotransformacji. Jak więc widać lokalizacja produktu ma istotne znaczenie dla procesu technologicznego z wielokrotnym użyciem komórek immobilizowanych.

Korzyści wynikające z użycia komórek roślinnych immobilizowanych w porównaniu z hodowlą komórek w zawiesinie przedstawia poniższe zestawienie:

*uzyskiwanie większego zagęszczenia komórek

*większa agregacja komórek (samoimmobilizacja)

*zwiększona wydajność procesu (wyższe stężenie końcowe produktu)

*zwiększona stabilność fizjologiczna

*łatwe oddzielenie biomasy od pożywki

*możliwe jest wielokrotne wykorzystanie komórek, przeprowadzanie procesów ciągłych

*łatwość wydzielania produktu.

Nie zawsze jednak zastosowanie metod immobilizacji w reakcjach biotransformacji jest efektywne. Okazuje się bowiem, że zwiększeniu wydajności niektórych przemian enzymatycznych może towarzyszyć równoczesne hamowanie innych (inhibicja). Kolejnym utrudnieniem jest czasochłonności i wysokie koszty procesu.

8) OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW - proces technologiczny polegający na usuwaniu ze ścieków zanieczyszczeń i osadów oraz substancji w nich rozpuszczonych, koloidów i zawiesin.

Przy niewielkim obciążeniu zanieczyszczeniami ścieków oczyszczanie dokonuje się samoistnie w wodach naturalnych, zwłaszcza w rzekach (samooczyszczanie wód).

Oczyszczanie ścieków realizowane jest w oczyszczalni ścieków za pomocą metod: mechanicznych, fizycznych, chemicznych i biologicznych, bądź też innymi sposobami i podzielone jest na kolejne etapy.

Pierwszy etap to oczyszczanie wstępne mechaniczne w którym usuwa się zanieczyszczenia stałe nierozpuszczalne za pomocą krat i sit, zawiesiny ziarniste usuwane są w piaskownikach, a tłuszcze i oleje w odtłuszczaczach, małe zawiesiny i koloidy usuwane są w osadnikach w procesie sedymentacji.

W kolejnych etapach realizuje się oczyszczanie wykorzystując procesy fizykochemiczne, takie jak np.: koagulacja, filtracja, adsorpcja, odwrócona osmoza, destylacja, neutralizacja, wytrącanie i strącanie metodami chemicznymi. Substancje organiczne usuwane są przy oczyszczaniu biologicznym realizowanym przez procesy biochemiczne takie jak: fermentacja i gnicie.

Proces przebiega pod wpływem działania mikroorganizmów osadu czynnego w komorach napowietrzania lub rowach cyrkulacyjnych. Drobnoustroje osadu czynnego (bakterie i grzyby) rozkładają związki organiczne występujące w ściekach na substancje proste, jak: dwutlenek węgla, wodę i amoniak, a bakterie mułu dennego w procesie gnicia wytwarzają np. siarkowodór.

Osady powstające w procesach oczyszczania ścieków poddaje się dalszej obróbce w celu wykorzystania lub utylizacji.

Oczyszczalnia ścieków- jest to zespół urządzeń do oczyszczania ścieków przemysłowych i komunalnych przed odprowadzeniem ich do rzeki, jeziora, morza, gruntu.

Oczyszczalnie dzieli się na:

*lokalne (służą do oczyszczanie niewielkich ilości ścieków)

*centralne (służą do oczyszczania dużych ilości ścieków)

*grupowe (służą do oczyszczania ścieków zbieranych z określonego regionu)

Metody oczyszczania ścieków

Mechaniczne

To tak zwany I stopień oczyszczania. Procesy te mają na celu usunięcie ze ścieków ciał stałych pływających i grubych zawiesin mineralnych oraz organicznych. Polegają na rozdrabnianiu, cedzeniu, sedymentacji, flotacji, wypienianiu i odwirowaniu. Metody mechaniczne mogą zapewnić redukcję zawiesin w granicach 60%-70%, BZT₅ do 20%.Urządzenia wykorzystywane w mechanicznym oczyszczaniu ścieków:

1).kraty, a) ręczne, b) mechaniczne, 2) sita, 3) piaskowniki, 4) osadniki, 5) flotatory.

W większości oczyszczalni ścieków stopień mechanicznego oczyszczania ścieków nie może wystepować samodzielnie z uwagi na niewystarczający stopień oczyszczania ścieków. Wyjątek stanowią tutaj podczyszczalnie ścieków przemysłowych, oraz przydomowe oczyszczalnie ścieków współpracujące z drenażem rozsączającym.

Biologiczne

Podstawowym celem biologicznego oczyszczania ścieków jest usunięcie ze ścieków biologicznie rozkładalnych zanieczyszczeń. Do prowadzenia procesów biologicznego rozkładu zanieczyszczeń organicznych wykorzystuje się populacje mikroorganizmów zawieszone w toni ścieków (metody osadu czynnego) i/lub mikroorganizmy tworzące utwierdzoną biomasę (złoża biologiczne).

Zanieczyszczenia organiczne podczas przemian biochemicznych są wykorzystywane przez mikroorganizmy jako pokarm przyczyniając się do przyrostu biomasy bakteryjnej. Pozostała część rozłożonych zanieczyszczeń uwalniania jest w warunkach tlenowych jako dwutlenek węgla (CO₂) i woda. W przypadku procesów beztlenowych produktami gazowymi rozkładu materii organicznej jest dwutlenek węgla oraz metan (CH₄).

Nadmiar masy organicznej wytworzonej podczas rozkładu biologicznego zanieczyszczeń zawartych w ściekach oddzielana jest od strumienia ścieków w osadnikach wtórnych.

W technologii biologicznego oczyszczania ścieków wyróżnia się procesy prowadzone w warunkach:

*tlenowych - biologiczne utlenianie, nitryfikacja

*beztlenowych - denitryfikacja

Chemiczne

To wspomaganie mechanicznego oczyszczania ścieków poprzez działanie koagulantów. Ścieki mieszane są z roztworem koagulanta, w wyniku czego wytwarzają się kłaczki wodorotlenku glinu lub żelaza, sorbujące zanieczyszczenia zawarte w ściekach i przyśpieszające proces sedymentacji zawiesin w osadniku. Metody chemiczne stosuje się do usuwania ze ścieków (głównie przemysłowych) substancji nie ulegających biologicznemu rozkładowi. Polegają one na koagulacji, sorpcji i chlorowaniu. Chlorowanie ma na celu zabicie bakterii chorobotwórczych i usunięcie przykrej woni ze ścieków.

10) QS2 Quorum sensing jest to sposób "porozumiewania" się między sobą bakterii za pomocą cząsteczek związków chemicznych.

Pierwsze organizmy u których zaobserwowano zjawisko Quorum były bakterie z rzędu: Myxobacteria oraz Streptomyces.
Pierwsze badania nad Qiorum sensing prowadzili w latach siedemdziesiątych XX wieku naukowcy na Uniwersytecie Harvarda. Badali oni szczepy bakterii Vibrio fischeri oraz Vibrio harvey, pospolite drobnoustroje mórz i oceanów. Zauważyli, że podczas hodowli w pewnym momencie bakterie zaczynają świecić. Zjawisko to miało miejsce dopiero w momencie dużego zagęszczenia szczepów. Dlaczego jednak zjawisko nie zachodziło w małym zagęszczeniu szczepów? Po przeprowadzeniu badań naukowcy doszli do wniosku, że gdy hodowla osiągnie duże zagęszczenie aby nie zginąć z powodu braku pokarmu lub samozatrucia metabolitami, wytwarza związki chemiczne które informują kolonię o potrzebie zaprzestania rozmnażania. W przypadku rodzaju Vibrio towarzyszy temu luminescencja.

Quorum sensing może także zachodzić między bakteriami, a tkankami roślinnymi czy zwierzęcymi.

Inne szczepy u których odkryto to zjawisko to między innymi:

*Escherichia coli

*Yersinia pestis - wywołująca dżumę, która "oszukuje" tkanki jelit dzięki czemu dostaje się do krwiobiegu.

11) WPŁYW TEMPERATURY NA DROBNOUSTROJE

Każdy gatunek namnaża się w określonych granicach temperatur

Temperatura optymalna - to taka w której drobnoustroje najlepiej się rozmnażają

Nie jest to jednak temperatura optymalna dla wszystkich procesów życiowych drobnoustrojów. Przykład: wytwarzanie enzymów przez Pseudomonas sp. Może zatem dochodzić do sytuacji że drobnoustroje się nie rozmnażają ale nadal produkują enzymy powodujące psucie się żywności. Listeria najlepiej rozmnaża się w temp. 30 st. C ale rzęski wytwarza tylko w temp. 20 st C.

Temperatura minimalna - temperatura poniżej której bakterie przestają się rozmnażać ale nie giną. W temperaturach takich przechodzą w stan częściowej anabiozy.

Temperatura maksymalna - temperatura powyżej której bakterie przestają się rozmnażać. Najczęściej powyżej tej temperatury giną. Nie odnosi to jednak do wszystkich grup bakterii. (Psychofile-min -10°C,optima -5°C, max25°C;Psychrotrofy-min 0°C,optim.20°C,max40°C;Mezofile-min.10°C,optim30°C,max45°C;Termotrofy-min25°C,optim.45°C,max75°C;Termofile-min.30°C,optim.50°Cmax80°C;Ekstremalne termofile-optim.100-110°C,max130°C)

Izolacja DNA

Zestaw do izolacji Genomic Mini AX (A&A BIOTECHNOLOGY, POLSKA)

1).Zwirować 1 mL hodowli bakteryjnej i zawiesić w 100µL buforu do zawieszania bakterii BS. dodać 10µL lizozymu i inkubować 15 min w 37^oC.

2).Całość zawiesić w 0,9 mL zawiesiny lizującej LS - Lysis Buffer

3).Do zawiesiny dodać 15 μL proteazy, całość wytrząsać 10-15 s na Vorteksie.

4).Inkubować w temp. 56^oC przez 30 (powtarzając wstrząsanie co 10 min).

5).Próbę intensywnie wytrząsać przez 20 s. i wirować 12000 obr/min przez 5 min.

6).W trakcie wirowania przygotować kolumnę i nanieść na nią 0,8 ml roztworu K1. Poczekać aż roztwór wypłynie z kolumny.

7).Powstały supernatant ostrożnie (aby nie naruszyć peletu) przenieść na kolumnę.

8).Po przejściu lizatu przez złoże kolumnę przepłukać przez dwukrotnie dodanie 1,5 mL roztworu płuczącego K2.

9).Dodać do kolumny 0,25 mL roztworu elucyjnego K3 i poczekać aż wypłynie z kolumny.

10).Przesącz odrzucić, kolumnę umieścić w nowych probówkach i dodać 1 mL roztworu elucyjnego K3.

11).Do uzyskanego eluatu zawierającego DNA, dodać 800 μL mieszaniny precypitacyjnej PM.

12).Całość wymieszać i wirować przez 10 min przy 12000 obr/min.

13).Zlać supernatant nie naruszając osadu DNA.

14).Wyekstrahowane DNA przemyć 500 μL 70% etanolu, wymieszać i wirować przez 3 min przy 12000 obr/min. Po odwirowaniu zlać alkohol, DNA osuszyć w temp. pokojowej przez ok. 10 min.

15).Osuszony osad DNA zawiesić w 40 μL buforu TE.

Reakcja łańcuchowa polimerazy, PCR (z angielskiego Polymerase Chain Reaction), technika umożliwiająca amplifikację (namnażanie) fragmentów DNA in vitro przy użyciu polimerazy DNA. Została opracowana przez Kary B. Mullis i M. Smitha, którzy za to otrzymali w 1993 Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
PCR zrewolucjonizowała współczesną biologię molekularną, umożliwiając wyprodukowanie milionów kopii fragmentu DNA w zaledwie kilka godzin. Stosuje się ją w diagnostyce chorób dziedzicznych, ustalaniu ojcostwa, w kryminalistyce przy ustalaniu pochodzenia śladów krwi, do powielania DNA ze szczątków organizmów wymarłych, wykrywania wirusów we krwi, np. wirusa HIV.

Do przeprowadzenia PCR potrzebne są:
1) substrat - matryca DNA (fragment DNA do skopiowania: wystarczy pojedyncza cząsteczka, może to być również fragment DNA nie oddzielony od genomu);
2) krótkie, jednoniciowe fragmenty DNA - oligonukleotydy, umożliwiające rozpoczęcie procesu replikacji (tzw. startery);
3) pozostałe substraty tej reakcji - nukleozydotrifosforany (ATP, GTP, CTP, TTP);
4) enzym katalizujący tę reakcję - polimeraza DNA.

PCR zachodzi w trzech etapach:
1) denaturacja - rozdzielenie nici DNA (temperatura 95°C);
2) renaturacja - hybrydyzacja komplementarnych oligonukleotydów z rozplecionymi nićmi DNA (temperatura 54°C);
3) replikacja DNA - polimeraza DNA, przyłączając ATP, GTP, CTP, TTP, buduje komplementarne nici DNA (temperatura 72°C).
Podwyższenie temperatury powoduje rozpoczęcie ponownej reakcji PCR. Każdorazowo zostaje podwojona liczba kopii DNA. Obecnie w reakcji PCR wykorzystuje się odporną na denaturację w wysokich temperaturach polimerazę DNA, wyizolowaną z termofilnych bakterii Thermus aquaticus - nazwaną Taq.

DNA fingerprinting, metoda „genetycznych odcisków palców”, metoda polegająca na izolowaniu i sporządzaniu obrazów fragmentów DNA. Opracowana przez Brytyjczyka Aleca Jeffreysa w 1984.
Pobrane z komórek DNA izoluje się, następnie trawi odpowiednimi enzymami restrykcyjnymi, które tną DNA w specyficznych miejscach. Pocięte fragmenty DNA sortuje i rozdziela się elektroforetecznie. Rozdzielone fragmenty DNA przenosi się na filtr nitrocelulozowy i hybrydyzuje się z radioaktywnymi sondami, następnie fotografuje. Dostaje się w ten sposób „genetyczne odciski palców” - obraz fragmentu DNA przypominający swoim wyglądem kod paskowy.
W przypadku zbyt małej wyjściowej ilości DNA - namnaża się DNA, stosując PCR. Ponieważ każdy osobnik posiada swój własny charakterystyczny wzór DNA, metodę tę określa się jako metodę genetycznych odcisków palców.
DNA fingerprinting stosuje się w diagnostyce chorób dziedzicznych (np. hemofilii, anemii sierpowatej, choroby Alzheimera, choroby Huntingtona), w kryminalistyce do identyfikacji przestępców na podstawie pozostawionych przez nich śladów biologicznych.

1. Budowa i zasady działania bioreaktrorów
2. Krzywa logarytmicznego wzrostu bakterii
3. Wpływ wysokich temperatur na drobnoustroje
4. Biodegradacja
5. Biofilmy
6. Tworzenie GMO
7. Zastosowanie GMO w produktach żywnościowych
8. QS
9. Etapy PCR
10. Rodzaje RNA
11. Budowa RNA i DNA
12. Biotechnologia- zastosowanie w zywnosci

13. organizmy gmo w zywnosci i technologii zyw
14 . zagrozenia gmo
15. RNA rodzaje i funkcje
16. wpływ antybiotyków na zwierzęta
17. techniki fingerprinting PCR [ RADP, AP-PCR, DAF ]
18. antybiotyki działające na zwierzęta
19. Wymien techniki analizy polimorfizmu dlugosci fragmentow restrykcyjnych RFLP, PFGE
20. Skutki dodawania antybiotykow do pasz :
- dysbakterioza
- wzrost zakażeń grzybami patogennymi, wirusami i chlamydiami
- hamują wzrost drobnoustrojów
21. Jakie antybiotyki dodawane byly do pasz dla zwierzat :
- flawomycyna
- monenzyna
- salinomycyna
- awiamycyna bądź awilamycyna

AD 1. Reaktory przeznaczone do hodowli drobnoustrojów metodą ciągłą pracują na zasadzie chemostatu, tj. utrzymywania stężenia określonego substratu na stałym poziomie, lub turbidostatu - utrzymywania stałego zmętnienia pożywki lub gęstości optycznej mikroorganizmów.
    Konstrukcje fermentorów są uwarunkowane przede wszystkim rodzajem drobnoustroju stosowanego w procesie i jego wymaganiami fizjologicznymi, głównie zapotrzebowaniem na światło słoneczne i tlen, rodzajem pożywki (substratu) i produktu końcowego oraz przyjętą metodą ich namnażania.
    Najprostszymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi charakteryzują się kadzie fermentacyjne stosowane w hodowlach wgłębnych (w pożywkach ciekłych) i tace - kuwety o niewielkiej głębokości lecz dużej powierzchni (do hodowli powierzchniowych na pożywkach ciekłych, podłożach w postaci past, stałych lub sypkich) [2].
Typowy fermentor jest zwykle cylindrycznym zbiornikiem wykonanym ze:
- szkła - w skali laboratoryjnej
- stali kwasoodpornej - w skali półtechnicznej i przemysłowej.
Fermentor zaopatrzony jest w urządzenia dozujące roztwory kwasów lub zasad (w celu utrzymania odpowiedniego zakresu pH), pożywkę lub jej składniki, środki odpieniające, sterylne powietrze i urządzenia odpowiednio je dyspergujące, elementy doprowadzające i odprowadzające czynnik grzejny i chłodzący, zawory umożliwiające okresowe pobieranie (w sposób jałowy) próbek, układ mieszający i pomiarowy (CO₂, O₂, zmętnienie i inne parametry) [1, 2].

Innym kryterium podziału reaktorów biochemicznych może być rodzaj prowadzonych w nich procesów technologicznych [1]. W tym ujęciu wyróżnia się bioreaktory:

- tlenowe (aerobowe), beztlenowe (anaerobowe);

- okresowe, półciągłe, ciągłe (z zasilaniem, z odpływem i inne);

- sterylne, względnie sterylne, niesterylne;

- przeznaczone do nagromadzenia biomasy drobmoustrojów, do otrzymywania produktów endo- i egzogennych;

- wgłębne, powierzchniowe (na pożywkach płynnych, w postaci past i na podłożach stałych), reaktory biokataliczne, w których wykorzystuje się unieruchomione komórki, ich elementy lub enzymy;

- idealnego wymieszania, częściowego wymieszania, przepływu tłokowego, pracujących w układzie reaktora pojedynczego, sekcyjnego lub w postaci odpowiedniego zestawu bioreaktorów - baterii;

- wgłębne z substratami rozpuszczalnymi i nierozpuszczalnymi (płynnymi, w postaci past lub stałymi, mineralnymi i organicznymi);

- wgłębne z udziałem różnych grup drobnoustrojów (bakterii, drożdży, grzybów mikroskopowych, glonów) lub z wykorzystaniem komórek lub tkanek (zwierzęcych lub roślinnych);

- laboratoryjne (badawcze), pilotowe (ćwierć- i półtechniczne), przemysłowe.

AD 2. Proces wzrostu drobnoustrojów w czasie można przedstawić za pomocą krzywej wzrostu bakterii. W określonych warunkach hodowli, krzywa wzrostu bakterii jest charakterystyczna dla danego gatunku. Na wykresie można wyróżnić 4 fazy:

1).Faza pierwotnego zahamowania (spoczynkowa, adaptacyjna)- okres początkowy po dostaniu się jednostki tworzącej kolonię (j.t.k.), np. komórki bakteryjnej, do nowego środowiska. W tej fazie komórki nie dzielą się; zachodzi adaptacja do nowych warunków środowiska. W zależności od rodzaju bakterii może trwać kilka do kilkunastu godzin.

2).Faza wzrostu logarytmicznego (intensywnego wzrostu)- liczba komórek gwałtownie rośnie, zachodzą intensywne podziały. Faza ta jest nazywana trofofazą.

3).Faza równowagi - dochodzi do zrównania się w przybliżeniu liczby komórek tworzących się i obumierających w danej chwili. Faza ta następuje gdy zaczynają się wyczerpywać źródła pokarmu i/lub stężenie produktów przemiany materii wzrasta do poziomu szkodliwego dla samych bakterii. Dla większości gatunków faza ta następuje po osiągnięciu stężenia komórek bakteryjnych na poziomie ok. 10⁷ - 10⁸ j.t.k./ml (cfu/ml). W czasie trwania fazy równowagi drobnoustroje zaczynają produkować wtórne produkty przemiany materii, substancje charakterystyczne dla danego gatunku. Etap ten nazywa się czasem idiofazą.

4).Faza wymierania (spadkowa)- dominują procesy obumierania komórek, bakterie wytwarzają formy inwolucyjne (zmienia się kształt komórek). Drobnoustroje przetrwalnikowe intensywnie wytwarzają przetrwalniki. W niektórych przypadkach, w podłożach płynnych, można mówić o samowyjałowianiu się środowiska.

AD 12. Biotechnologia jest dyscypliną nauk technicznych wykorzystującą procesy biologiczne na skalę przemysłową. Konwencja o różnorodności biologicznej ONZ podaje jedną z najszerszych definicji:

Biotechnologia oznacza zastosowanie technologiczne, które używa systemów biologicznych, organizmów żywych lub ich składników, żeby wytwarzać lub modyfikować produkty lub procesy w określonym zastosowaniu.

Metody z zakresu biotechnologii są wykorzystywane od tysięcy lat. Przykładowo: produkcja piwa jest procesem biotechnologicznym, w którym wykorzystuje się fermentację cukrów prostych przez drożdże. W wyniku niedostatecznej ilości tlenu, utlenianie jest niezupełne i następuje fermentacja. Innym przykładem jest produkcja przetworów mlecznych.

Zdolność części bakterii do koncentrowania w swoich komórkach niektórych metali wykorzystywana jest w górnictwie (bioekstrakcja ang. bioleaching). Biotechnologia znajduje także zastosowanie w recyklingu i oczyszczaniu środowiska z zanieszyszczeń bioremediacja oraz produkcji broni biologicznej. Produktami biotechnologii używanymi w genetyce i medycynie są także chipy DNA i znaczniki radioaktywne używane w medycynie.

Nowoczesna biotechnologia jest często związana z użyciem genetycznie zmodyfikowanych organizmów takich jak pałeczka okrężnicy lub drożdże do produkcji np. insuliny lub antybiotyków. Genetycznie zmienione komórki ssacze, takie jak komórki jajnikowe chomika chińskiego (ang. CHO - Chinese Hamster Ovarian) są stosowane w produkcji lekarstw.

Biotechnologia to także transgeniczne zwierzęta i transgeniczne rośliny. Przykładem jest projektowanie roślin mogących rosnąć w specyficznych warunkach np. w obecności lub braku pewnych związków chemicznych. Z zieloną biotechnologią wiązane są nadzieje, że może ona być bardziej przyjazna środowisku niż rolnictwo wysokotowarowe - np. uprawiając zaprojektowane rośliny produkujące pestycydy, co eliminuje potrzebę ich stosowania zewnętrznego (kukurydza Bt). Kwestia, czy takie rozwiązania są przyjaźniejsze środowisku jest tematem sporu. Ponieważ zmieniony materiał genetyczny podlega takim samym prawom, jak każdy inny, to istnieje np. możliwość mutacji np. niekontrolowanego przepływu genów.

Przykładem zastosowania biotechnologii w przemyśle jest projektowanie organizmów produkujących pożądane związki chemiczne.

AD 10. DNA

Kwas deoksyrybonukleinowy (dawn. kwas dezoksyrybonukleinowy), w skrócie DNA (od ang. Deoxyribonucleic acid) - wielkocząsteczkowy organiczny związek chemiczny należący do kwasów nukleinowych. Występuje w chromosomach i pełni rolę nośnika informacji genetycznej organizmów żywych. DNA jest liniowym, nierozgałęzionym polimerem, dla którego monomerem są nukleotydy. Nukleotydy zbudowane są z: pięciowęglowego cukru deoksyrybozy, którego grupa hydroksylowa znajdująca się przy ostatnim atomie węgla jest zestryfikowana resztą fosforanową, a pierwszy atom węgla połączony jest wiązaniem N-glikozydowym z jedną z czterech zasad azotowych: adeniny A i guaniny G (zasady purynowe) oraz cytozyny C i tyminy T (zasady pirymidynowe).
Powszechnie spotykaną modyfikacją DNA jest występowanie 5-metylocytozyny (m⁵C) w wyniku metylacji cytozyny. W DNA niektórych wirusów, np. bakteriofagów PBS2, zamiast tyminy występuje uracyl, (U), tworząc nukleozyd 2'-deoksyurydynę^[1]. 2'-Deoksyurydyna powstaje też w wyniku deaminacji C do U.

W skład cząsteczki DNA zwykle wchodzą dwa łańcuchy (DNA dwuniciowe), które biegną antyrównolegle (tzn. koniec jednego jest dokładnie naprzeciw początku drugiego). Łańcuchy owijają się wokół wspólnej osi i tworzą tzw. prawoskrętną podwójną helisę. Reszty cukrowe i fosforowe, połączone ze sobą wiązaniem fosfodiestrowym, znajdują się na zewnątrz helisy, natomiast zasady skierowane są do wnętrza i tworzą pary połączone według wzoru:

A-T (A-U)

G-C

T-A (U-A)

C-G

Zasady połączone są wiązaniami wodorowymi. Cząsteczki DNA mogą być bardzo długie. U Homo sapiens ich długość (po "rozkręceniu chromosomów") dochodzi w sumie do 2 m gdzie najdłuższa cząsteczka ma 23 cm. W ścisłym skręceniu DNA do postaci chromosomu biorą udział białka histonowe lub niehistonowe.

Każda z nici DNA ma na jednym końcu (oznaczanym jako koniec 5'), przy ostatnim nukleotydzie wolną grupę fosforanową przy węglu 5' deoksyrybozy, a na drugim końcu (oznaczanym jako koniec 3') ostatni nukleotyd posiada wolną grupę hydroksylową przy węglu 3' deoksyrybozy. Ze względu na to, że helisa dwóch nici DNA jest spleciona w ten sposób, że jedna z nici zaczyna się od końca 5' a druga od końca 3', mówi się, że obie nici są względem siebie antyrównoległe.

Łańcuch nici DNA zawiera informację genetyczną o kolejności aminokwasów w białkach kodowaną w postaci trójek nukleotydowych odpowiadających odpowiednim aminokwasom podczas syntezy białka. Nazywamy to kodem genetycznym.

DNA rozróżnia się pod względem:

*pochodzenia w czasie - aDNA

*funkcji: cDNA, mDNA, mtDNA, chlDNA, YDNA

*struktury

-jednoniciowy DNA inaczej ssDNA

-dwuniciowy DNA w formach: A-DNA, B-DNA, C-DNA^[2], E-DNA^[3], H-DNA^[4] P-DNA^[5], i Z-DNA^[6][7]

-trójniciowy DNA

-czteroniciowy DNA

Replikacja DNA to proces, w którym podwójna nić DNA (podwójna helisa) ulega skopiowaniu. Replikacja jest semikonserwatywna (półzachowawcza) - w każdej z dwóch uzyskanych podwójnych nici DNA będzie jedna nić macierzysta i jedna nowa. Nie licząc niewielkiego prawdopodobieństwa (ok. 1 błąd na 10⁹ nukleotydów, dla porównania błąd transkrypcji - 1 na 10⁴) wystąpienia błędu obie cząsteczki DNA będą identyczne.

Substratami tego procesu są:

*matryca DNA;

*trifosforany deoksyrybonukleotydów (dNTP);

*ATP - energia dla helikaz.

W procesie tym stwierdzono wiele aktywności enzymatycznych (udział enzymów) tj.:

*helikazy - rozrywają wiązania wodorowe między nićmi matrycowego DNA, rozkręcając helisę i umożliwiając rozpoczęcie procesu;

*prymaza - syntetyzuje starter;

*polimerazy DNA - polimeryzuje zgodnie z zasadą komplementarności fosforany deoksyrybonukleotydów;

*egzonukleaza - usuwa startery RNA z nici;

*ligaza DNA - uzupełnia brakujące wiązania fosfodiestrowe w szkielecie nowo-zsyntezowanej nici DNA;

*różne enzymy pomocnicze.

Zasady replikacji są podobne u wszystkich organizmów, przy czym największe różnice występują między bakteriami z jednej strony, a archea i eukariontami z drugiej.

U bakterii replikacja zaczyna się w ustalonym miejscu i postępuje bardzo szybko, z prędkością rzędu 1000 nukleotydów na sekundę. U eukariotów replikacja jest o wiele wolniejsza, ok. 50 nukleotydów na sekundę, jednak zachodzi równocześnie w wielu miejscach.

Polimeraza DNA działa jedynie w kierunku od końca 3' do końca 5' (czyli syntetyzuje nową nić w kierunku od 5' do 3'). Z tego powodu jedna z nici jest syntezowana w sposób ciągły, druga (ta, którą chcielibyśmy zsyntezować w przeciwną stronę) fragmentami (tzw. fragmenty Okazaki).

Kopiowanie podwójnej helisy DNA jest procesem złożonym. Proces dzieli się na fazy inicjalizacji, elongacji (wydłużania) i terminacji. W kolistych cząsteczkach DNA replikacja rozpoczyna się w miejscu inicjacji, o długości ok. 200-300 par nukleotydów. Miejsce to oznacza się skrótem ori od ang. origin. W liniowych chromosomach aktywnych przebiegać może wiele (tysiące) jednoczesnych procesów replikacji. Aby replikacja przebiegła prawidłowo, podczas rozdzielenia obu nici nie może dojść do zaburzenia ich struktury podstawowej (I-rzędowej). Muszą także zostać spełnione następujące warunki:

*matryca DNA musi zostać dokładnie odczytana,

*dostępna musi być odpowiednia ilość wolnych nukleotydów,

*podczas procesu musi zostać zachowana komplementarność nici.

Na koniec musi dojść do terminacji replikacji, ewentualnego uzupełnienia braków na końcu nowopowstałego łańcucha i połączenia nowego łańcucha z łańcuchem macierzystym w helisę. U bakterii zakończenie replikacji następuje niemal automatycznie (po skopiowaniu całego kolistego DNA, który jest pojedynczym replikonem). U eukariotów miejsc replikacji (replikonów) jest wiele. Terminacja replikacji następuje w momencie ukończenia procesów przebiegających jednocześnie w różnych miejscach replikujących się cząsteczek DNA. Do terminacji dochodzi, gdy widełki replikacyjne replikonu natkną się na specjalną sekwencję terminacyjną. Proces replikacji niekolistych (eukariotycznych) cząsteczek DNA wiąże się z problemem wolnych zakończeń powstających cząsteczek DNA. Zakończenia te, zwane telomerami składają się z krótkich wielokrotnie powtórzonych sekwencji. Replikazy wydłużają jedynie istniejące już nici, nie są natomiast w stanie zsyntetyzować końcowych odcinków telomerów. W rezultacie odcinki te narażone są na regularne skracanie. Skracaniu temu zapobiega obecność telomerazy, która przeprowadza odwrotną transkrypcję tych odcinków, posługując się jako "matrycą" nie DNA, ale RNA, będącym częścią składową tego enzymu. Zapobiega to usunięciu znaczących fragmentów DNA.

Grupa białek rozwijających widełki replikacyjne to prymosom.

RNA

Kwasy rybonukleinowe, RNA - polimery kondensacyjne rybonukleotydów, występujące zarówno w jądrze komórkowym, jak i w cytoplazmie. Nukleotydy połączone są typowym dla kwasów nukleinowych wiązaniem fosfodiestrowym. W komórce występuje wiele klas kwasów rybonukleinowych różniących się pełnioną funkcją, a także masą cząsteczkową i strukturą, m.in.:

*heterogenne jądrowe (hnRNA lub Pre-mRNA)- głównie produkty transkrypcji DNA i przetwarzania surowego transkryptu do mRNA

*antysensowne RNA albo interferencyjne RNA (siRNA i miRNA) - produkowane w celu precyzyjnej regulacji ekspresji genów kodujących białka (za pomocą mechanizmu wspólnego lub bardzo zbliżonego do systemu zwalczania wirusów RNA)

*małe jądrowe (snRNA) pełniące funkcje enzymatyczne przy wycinaniu intronów z transkryptów

*informacyjne zwane matrycowymi (mRNA)

*rybosomowe (rRNA)

*małe cytoplazmatyczne (w tym tRNA)

RNA jest zazwyczaj jednoniciowy; postać dwuniciowa, analogiczna do dwuniciowego DNA, występuje głównie jako materiał genetyczny niektórych wirusów i wiroidów (porównaj też Retrowirusy). Jednak w wypadku cząsteczek jednoniciowych, szczególnie pełniących funkcje enzymatyczne, lub współdziałających w tych funkcjach (np. rRNA, tRNA) tworzenie fragmentów dwuniciowych przez parowanie różnych odcinków tej samej nici decyduje o strukturze całej cząsteczki.

Ułożenie zasad azotowych w RNA nie jest dowolne. Ich kolejność jest lustrzanym odbiciem kolejności ułożenia zasad azotowych w jednej z nici DNA.

W przypadku wirusów RNA zawierających pojedynczą nić kwasu nukleinowego można mówić o polarności nici. Nić o dodatniej polarności to taka, która może pełnić funkcję mRNA, zaś nić o ujemnej polaryzacji to taka, która jest komplementarna do mRNA.

AD. 6. Na początku wyjaśnijmy znaczenie pojęcia „żywność transgeniczna” jest to żywność zmodyfikowana genetycznie na przykład Rośliny zawierające w swych komórkach włączony do chromosomów gen obcego organizmu. Organizmy te otrzymuje się metodami inżynierii genetycznej. Do roślin najczęściej wprowadza się Obcy gen za pomocą wektora plazmidowego z bakterii Agrobacterium tumefaciens i z transformowanej komórki regeneruje się całą roślinę. Wiadomo już, że za przenoszenie informacji genetycznej w organizmach żywych jest odpowiedzialny Kwas dezoksyrybonukleinowy, czyli tzw. DNA, które zlokalizowane jest głównie w jądrze każdej żywej komórki Kwas dezoksyrybonukleinowy zbudowany jest z dwóch nici nukleotydów, z których każdy składa się z cukru- dezoksyrybozy, reszty kwasu fosforowego oraz z jednej z czterech zasad azotowych (adeniny i guaniny, cytozyny i tyminy). Tak, więc w DNA obecne są 4 rodzaje nukleotydów, a jego strukturę określa ich sekwencja, czyli kolejność ułożenia. Kod genetyczny, czyli sposób zapisu (zaszyfrowania) informacji genetycznej, zbudowany jest z genów, czyli podstawowych jednostek (odcinków DNA, składających się z trzech nukleotydów). źywność transgeniczna powstaje w wyniku procesu, który najogólniej opisać można w taki sposób, iż naukowcy „rozrywają” strukturę DNA w konkretnych miejscach przy użyciu specjalnych enzymów i wkładają w nie Nowe geny. Mogą oni w ten sposób przemieścić dowolne Geny z jednego organizmu do drugiego- zmieniając w ten sposób strukturę DNA, a zatem także naturalne cechy i właściwości organizmu. Manipulacja tych Cech ma oczywiście ukierunkowany charakter. Proces ten dokładniej polega na wprowadzeniu do pojedynczych komórek roślin hodowlanych nowych, zmienionych genów. źywność transgeniczna wciąż budzi jednak ogromne wątpliwości, ze względu na brak całkowitej pewności, co do jej ewentualnych efektów ubocznych. Niebezpieczeństwo stanowi Fakt, że w takich eksperymentach dochodzi do zmieszania genów całkowicie nie spokrewnionych gatunków- Geny zwierząt trafiają do roślin, Geny bakterii - do zbóż a Geny ludzkie - do zwierząt. Zacznijmy od zalet żywności transgenicznej. Rośliny będą -odporne na Herbicydy (środki stosowane przeciwko chwastom), -wzrasta ich Wartość odżywcza, -poprawia się wygląd, -potrafią wytwarzać własne insektycydy(środki przeciwko owadom), - są odporne na choroby przenoszone przez mikroorganizmy, -wzrastają w niesprzyjających warunkach (np. w wysokiej / niskiej temperaturze), -nie potrzebują wysokiego nawożenia azotowego -potrafią same wiązać Azot atmosferyczny, -wolno dojrzewają, przez co wzrasta ich podatność na przechowywanie czy daleki transport. Rozpiszmy szerzej wymienione wyżej punkty. Rośliny odporne na Herbicydy ta Cecha bardzo ułatwiłaby rolnikom hodowanie ich gdyż, mogliby spryskiwać je środkami, które wcześniej były dla nich szkodliwe bez szkody dla nich, ale zniszczyliby Chwasty czy nawet Owady pasożytujące na tych roślinach. Wartość odżywcza jest bardzo ważna dla każdego człowieka, więc było by to nam „na rękę” bylibyśmy zdrowsi i bardziej odporni na mikroorganizmy. Poprawiłby się wygląd roślin, co pomogłoby rolnikom i sprzedawcom w sprzedawaniu ich, no i dzieci chętniej jadłyby smacznie wyglądające Warzywa Niż jakąś „papkę”, która nie ma wcale żadnych witamin no i nie smakuje zbyt dobrze. Gdyby potrafiły wytworzyć własne insektycydy nie trzeba by spryskiwać ich środkami szkodliwymi dla środowiska i nasza Ziemia byłaby mniej zanieczyszczona. Mogły by rosnąć w niesprzyjających warunkach, co rozwiązałoby problem wielu milionów ludzi na świecie chodzi tu o Głód można by zasiać w Afryce i na Grenlandii wiele roślin, które nigdy wcześniej tam nie rosły i Ludzie będą mogli siać Zboża i inne Rośliny dzięki czemu będą mieli pożywienie. Wolno dojrzewają, czyli będzie można je dłużej przechowywać bez konieczności konserwowania ich chemicznie. Będzie można stworzyć organizmy, które będą zdolne wytworzyć wiele substancji, które teraz trudno wytworzyć w warunkach laboratoryjnych takimi organizmami są już owce wytwarzające Mleko, w którym znajduje się jedno z białek odpowiedzialnych za Krzepnięcie krwi. Ludzki gen kodujący to Białko został wbudowany do DNA zapłodnionych komórek jajowych, z których rozwinęły się owce. Prowadzone są również Badania nad wytworzeniem organizmów zawierających np. szczepionkę przeciw żółtaczce czy Białko obniżające poziom cholesterolu we krwi. Stworzono już pomidory pozbawione genu odpowiedzialnego za ich mięknięcie po zerwaniu z krzaka, dzięki czemu sprzedawcy warzyw zyskali na tym, bo pomidory tak szybko się nie psują i nie muszą tak martwić się, że jeżeli nie sprzedadzą ich pierwszego dnia będą musieli je wyrzucić. Pracuje się również nad tym, aby zwiększyć mleczność krów czy tak zmodyfikować Zwierzęta rzeźne by miały jak największą ilość mięsa przy jak najmniejszej ilości tłuszczu. Rośliny transgeniczne Człowiek stara się również wykorzystać do wiązania z gleby toksycznych substancji, które znalazły się tam w wyniku katastrof czy wypadków i rozkładania ich do prostych, nieszkodliwych związków. Teraz niestety musimy przejść do wad żywności zmodyfikowanej genetycznie. Wprowadzenie żywności odpornej na Dane insekty może spowodować zagrożenie gatunku, który żywi się nim, wywoła to rekcję łańcuchową i po kolei będą wymierać gatunki, które znajdują się wyżej w piramidzie pokarmowej lub powstaną Nowe gatunki, przez co zachwieje się równowaga w przyrodzie. Genetycy zmieniają Charakter żywności - bez długich i dokładnych testów nie można jednoznacznie stwierdzić, czy zmodyfikowane Pożywienie jest w pełni bezpieczne. Wśród ewentualnych zagrożeń dla ludzkiego zdrowia wymienić należy: a)toksyczność, b)wzrost ryzyka zachorowalności na nowotwory, c)mniejsza Wartość odżywcza, Moim zdaniem żywność transgeniczna ma świetlaną przyszłość. Za kilkadziesiąt lat Inżynieria genetyczna będzie posunięta tak daleko, że organizmy modyfikowane genetycznie będą prawie idealne i będą stworzone takie Rośliny jak banany ze szczepionką przeciw żółtaczce, czy Marchew z właściwościami przeciw bólowymi.

Modyfikacje roślin - typy

1). Odporność na herbicydy - chemiczne środki ochrony roślin, środki chwastobójcze.

2). Odporność na choroby powodowane przez grzyby, wirusy, bakterie.

3). Odporność na owady - szkodniki.


4).

3. Odporność na niekorzystne warunki środowiska.

5).Poprawa cech jakościowych oraz użytkowych roślin.

Rośliny transgeniczne (modyfikowane genetycznie) - przykłady
Kukurydza- odporność na owady - wszczepiony został gen odpowiedzialny za wytwarzanie białka, które zjadane przez owada niszczy jego przewód pokarmowy co doprowadza do śmierci. Białko to "działa" tylko w organizmach niektórych, ściśle określonych gatunków owadów-szkodników, nie jest aktywne np. u człowieka.- wytwarzanie substancji używanych do wyrobu leków lub szczepionek,
Ziemniaki- wzrost zawartości skrobi, ponadto odmiany składające się wyłącznie z amylopektyny - u odmian tradycyjnych 20% skrobi to amyloza, którą usuwa się z ziemniaków przemysłowych co podnosi koszty, - odporność na herbicydy, stonkę ziemniaczaną, wirusy,- "słodkie ziemniaki" - wprowadzenie genu odpowiedzialnego za wytwarzanie słodkiego białka - taumatyny,- odporność na ciemnienie pouderzeniowe - większa trwałość,- mała zawartość glikoalkaloidów - substancji szkodliwych na człowieka, występujących w surowych ziemniakach.
Pomidory- spowolnienie dojrzewania, większa trwałość- większa zawartość suchej masy,- poprawa smaku (?),- intensywniejsza barwa, cieńsza skórka.

Truskawki- wyższa słodkość owoców,- spowolnienie dojrzewania,- odporność na mróz.
Soja- odporność na środki ochrony roślin - hrebicydy,- odporność na wirusy, herbicydy, szkodniki,- obniżona zawartość kwasu palmitynowego.
Rzepak- odporność na herbicydy,- zmniejszona zawartość nienasyconych kwasów tłuszczowych,- większa zawartość kwasu lauronowego.
Buraki cukrowe- odporność na herbicydy i szkodniki,- dłuższy okres przechowywania bez strat w zawartości cukru.
Ryż- zwiększona produkcja beta-karotenu, prekursora witaminy A - wszczepione został geny pochodzące z żonkila, modyfikacja w zamierzeniu miała rozwiązać problem braku witaminy A u dzieci w Azji Wschodniej.
Sałata- produkująca szczepionkę na zapalenie wątroby typu B - można się szczepić jedząc sałatę - została ona opracowana przez naukowców z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu pod kierownictwem prof. Legockiego.
Bawełna - odporność na herbicydy i szkodniki.
Pszenica- zwiększenie zawartości glutenu - lepsza mąka.
Dynia- odporność na grzyby
Winogron- odmiany bezpestkowe.
Banany- odporność na wirusy i grzyby - zakażają się poprzez uszkodzenia w transporcie.
Kapusta- odporność na szkodniki, mniejsze wymiary główek.
Seler-zwiększona kruchliwość.

Zwierzęta transgeniczne (modyfikowane genetycznie) - przykłady

1. Modyfikacje mające na celu wytwarzanie w organizmie zwierząt genetycznie zmienionych białek wykorzystywanych jako leki - czyli wykorzystywanie ich jako bioreaktorów.

2. Uzyskanie szybszego wzrostu zwierząt hodowlanych.

3. Krowy dające więcej mleka, oraz mleko specjalnie przystosowane do produkcji serów

4.

Odporność na choroby.

5. Modyfikowane świnie jako dawcy narządów.

6. Inne:
- modyfikacje do celów naukowych zwierząt laboratoryjnych - myszy, szczurów,
- owce wytwarzające wełnę toksycznaą dla moli i nie kurczącą się w praniu,
- lepsza jakość mięsa, mleka,
- transgeniczne koty dla alergików - ich sierść nie powoduje alergii,
- transgeniczne rybki akwariowe z genami z meduzy, dzięki którym fluoryzują w ciemności (rybki są bezpłodne - nie mogą się krzyżować w przypadku wydostania się do środowiska).

AD 16. a) działania na ścianę komórki (hamowanie syntezy ściany komórkowej), np. penicylina;
b) działania na błonę komórkową poprzez efekty powieszchniowe(zaburzenia w przepuszczalności) np. streptomycyna
c) działania na syntezę białek (hamowanie syntezy), np.chloramfenikol, tetracykliny.

Główne mechanizmy działania antybiotyków to:

*Zakłócanie syntezy ściany komórkowej bakterii np. penicylina

*Upośledzenie przepuszczalności błony komórkowej bakterii. np. Gramicydyna

*Zakłócanie syntezy kwasów nukleinowych:

-hamowanie biosyntezy folianów niezbędnych do syntezy DNA

-hamowanie na różnych etapach np. Trimetoprim

-hamowanie działania topoizomeraz np. Ciprofloksacyna

*Zakłócanie syntezy białek np. Streptomycyna

Osobnym problemem jest szkodliwość dla naturalnej flory bakteryjnej człowieka.

C wzwyż działająTemperatury wysokie tzn. od 70 zabójczo na drobnoustroje powodując ścięcie białka. Najbardziej wrażliwe na wysokie temperatury S.A. my wegetatywne drobnoustrojów bakterie, drożdże, pleśnie. Najbardziej odporne są przetrwalniki bakterii nieco mniej są zarodki drożdży i pleśni.

Biofilmy tworzą drobnoustroje przytwierdzając się do powierzchni na styku dwóch faz, mogą być tworzone na, praktycznie, każdej wilgotnej powierzchni, ale najszybciej tworzone są w układach, gdzie jest stały dopływ składników odżywczych. Biofilmy to: zróżnicowana zbiorowość drobnoustrojów, występująca zwykle na powierzchniach stałych, zazwyczaj wielogatunkowa, chroniąca formy ją tworzące i sprzyjająca ich namnażaniu Mikroorganizmy posiadają, zwykle, osłonkę syntezowanych przez siebie zewnątrzkomórkowych polisacharydów. komórki + polisacharydowe śluzy = biofilm.

TWORZENIE GMO: Modyfikacje genetyczne to przeważnie wprowadzenie genów pochodzących z innych gatunków, które nadają modyfikowanemu organizmowi pożądaną cechę, nie występującą u niego naturalnie. Główne zastosowania modyfikacji: zmodyfikowane mikroorganizmy są używane do produkcji pewnych substancji chemicznych, takich jak np. insulina,modyfikowanie roślin pozwala dodać/wzmocnić cechy zwiększające opłacalność produkcji. Aby otrzymany organizm był transgeniczny, należy do niego wprowadzić kawałek DNA, który pochodzi od obcego organizmu. Nim jakiś organizm zostanie genetycznie zmieniony, transformowany, należy posiadać fragment materiału genetycznego, który pochodzi z innego organizmu. Może on zostać wycięty z większego fragmentu DNA, dzięki enzymom restrykcyjnym. Są to cząsteczki białek, które potrafią przecinać nić DNA, częstokroć czynią to w specyficznym miejscu, dzięki czemu możliwe jest wycięcie takiego fragmentu jaki jest potrzebny. Tak przygotowany materiał jest wprowadzany do zwierząt bądź roślin. Ten fragment najczęściej zwiera informację (koduje) cząsteczki białka, które będą wykorzystane przez organizm. Samo wprowadzenie materiału genetycznego nie jest łatwe. Metody, którymi biotechnologowie się posługują by tego dokonać bywają odmienne w odniesieniu do roślin i zwierząt, dlatego omówione zostaną osobno.

GMO, czyli organizmy zmodyfikowane genetycznie to rośliny, zwierzęta i drobnoustroje, których geny zostały celowo zmienione przez człowieka. Rekombinacja DNA i inne pokrewne techniki pozwalają tworzyć organizmy o odmiennych właściwościach niż macierzy gatunek.

techniki fingerprinting PCR [ RADP, AP-PCR, DAF ] 3)

Wymien techniki analizy polimorfizmu dlugosci fragmentow restrykcyjnych RFLP, PFGE4)

Skutki dodawania antybiotykow do pasz : - dysbakterioza - wzrost zakażeń grzybami patogennymi, wirusami i chlamydiami - hamują wzrost drobnoustrojów 5)

Jakie antybiotyki dodawane byly do pasz dla zwierzat : - flawomycyna - monenzyna - salinomycyna - awiamycyna bądź awilamycyna

Bioreaktor (dla fermentacji metanowej) - najczęściej urządzenia o ciągłym przepływie ścieków. Występują jako bioreaktory z beztlenowym osadem oraz beztlenową błoną biologiczną. Efektem pracy bioreaktora są wstępnie oczyszczone ścieki oraz biogaz wykorzystywany np. do ogrzewania budynków oczyszczalni ścieków. Bioreaktor posiada również wady, do głównych zaliczamy sporą wrażliwość na odczyn i temperaturę oraz często niewystarczające oczyszczenie zanieczyszczeń, które należy doczyszczać metodami tlenowymi. Fermentacja metanowa (czyli anaerobowe oczyszczanie) stosowana jest głównie do oczyszczania ścieków z przemysłu spożywczego, papierniczego, farmaceutycznego, celulozowego, a także ferm hodowlanych.

Bioreaktory - Są to urządzenia skonstruowane w sposób umożliwiający kontrolę procesu produkcyjnego, jego optymalny przebieg (pomiar i regulację parametrów) w warunkach maksymalnego ograniczenia lub całkowitego wyeliminowania możliwości zakażeń.

Pozwalają na prowadzenie procesów mikrobiologicznych, enzymatycznych oraz hodowli komórek organizmów wyższych. Do podstawowych wymogów stawianych bioreaktorom przeznaczonym do procesów tlenowych należy duża sprawność w zakresie wymiany masy (tlenu) oraz odprowadzania wydzielającego się ciepła.
SKŁADNIKI PCR:

BUFOR, JONY Mg 2+, MATRYCOWY DNA, STARTERY OLIGONUKLEOTYDOWE, POLIMERAZA DNA, TRIFOSFORNA DEOKSYNUKLEOTYDÓW.

OGRANICZENIA PCR:

*trudności w izolacji DNA z prób żywności

*możliwość amplifikacji martwych komórek bakteryjnych

*powszechne występowanie w żywności lub podłożu hodowlanym inhibitorów zakłócających przebieg reakcji

*koszty analizy

PCR - multiplex jest wariantem techniki PCR, pozwalającym na jednoczesne powielenie wielu miejsc loci w jednej reakcji, wykorzystując więcej niż jedną parę starterów. każda nowo kopiowana cząsteczka staje się matrycą dla dwóch następnych kopii, co decyduje o lawinowym tempie reakcji. PCR typu multiplex, pozwalającą amplifikować nawet 15 odcinków genu jednocześnie.

GMO, czyli organizmy zmodyfikowane genetycznie to rośliny, zwierzęta i drobnoustroje, których geny zostały celowo zmienione przez człowieka. Rekombinacja DNA i inne pokrewne techniki pozwalają tworzyć organizmy o odmiennych właściwościach niż macierzy gatunek.

TWORZENIE: Modyfikacje genetyczne to przeważnie wprowadzenie genów pochodzących z innych gatunków, które nadają modyfikowanemu organizmowi pożądaną cechę, nie występującą u niego naturalnie. Główne zastosowania modyfikacji:

*zmodyfikowane mikroorganizmy są używane do produkcji pewnych substancji chemicznych, takich jak np. insulina,

*modyfikowanie roślin pozwala dodać/wzmocnić cechy zwiększające opłacalność produkcji.

PO CO GMO: Główne modyfikacje genetyczne obecnie uprawianych roślin polegają na uodpornieniu ich na konkretne herbicydy, które są zabójcze dla chwastów. Innym powodem jest uodpornienie roślin na owady Odpowiednio manipulacje mogą również sprawić, że rośliny będą wymagać np. mniej wody do prawidłowego wzrostu lub niższych temperatur do uprawy niż ich naturalne odpowiedniki.

.Zalety GMO
• Lepsza odporność na "stres": jeśli uprawy mogą być odporniejsze na gradacje szkodników, to zredukowałoby to niebezpieczeństwo niskich plonów. Podobne korzyści mogłyby wyniknąć z lepszej odporności na mróz, wyjątkowe gorąco albo suszę - pomimo, że to wymagałoby manipulacji złożonymi połączeniami genów.
• Zdrowsze jedzenie: przez wstawianie genów do upraw takich, jak ryż i pszenica, możemy podnosić ich wartość odżywczą. Na przykład, geny odpowiedzialne za przenoszenie prekursora witaminy A zostały wstawione do ryżu. Naukowcy otrzymali genetycznie zmodyfikowaną odmianę tzw. złotego ryżu (Golden rice), która produkuje nawet 20 razy więcej β-karotenu, niż zwykły ryż. Ponieważ ryż stanowi podstawę jadłospisu ponad połowy mieszkańców ziemi., nowa odmiana może stać się pomocna w uzupełnianiu beta karotenu i zapobiec np. dziecięcej ślepocie powszechnej w krajach rozwijających się.
• Wydajniejsze gospodarstwa rolne: nowe geny u bydła mogą zwiększyć produkcję mleka. Prowadzi się badania nad bydłem dającym mleko z ludzkimi białkami (takie mleko nie powoduje uczuleń u dzieci).
• Więcej jedzenia z mniejszej powierzchni: poprawiona wydajność GMO może oznaczać że rolnicy w następnych latach nie będą musieli zajmować coraz większych obszarów pod uprawy.
• GMO może redukować oddziaływanie na środowisko produkcji żywności i procesów przemysłowych: odporność na szkodniki i choroby otrzymana w wyniku manipulacji genetycznej znacznie redukuje potrzebę stosowania substancji chemicznych do ochrony upraw, i to już się zdarza. Rolnicy uprawiają kukurydzę, bawełnę i ziemniaki, które już nie muszą być opryskiwane bakteryjnym środkiem owadobójczym (zawierającym Bacillus thuringiensis) - ponieważ zmodyfikowane rośliny same produkują substancje owadobójcze. Naukowcy rozwijają drzewa, które mają niższą zawartość ligniny. To może zredukować potrzebę stosowania trujących substancji chemicznych w produkcji papieru.
• Rekultywacja zanieczyszczonej gleby lub ziemi: nowe gatunki mogą być pomocne w rekultywacji zanieczyszczonej gleby. Dzięki inżynierii genetycznej możemy otrzymać gatunki roślin, które będą w stanie pochłaniać znaczne ilości toksycznych substancji.
• Dłuższe okresy przechowywania: genetyczna modyfikacja owoców i warzyw może czynić je bardziej odporne na przechowywanie i transport. Istnieją już takie gatunki.
• Biopaliwa: Zmodyfikowane genetycznie rośliny mogą służyć do produkcji biopaliw.
Szczepionki i leki: zmodyfikowane rośliny i zwierzęta mogą posłużyć do produkcji tanich szczepionek i lekarstw.
4.Wady GMO:
• Ekolodzy alarmują, że niekontrolowane wprowadzanie genetycznie zmodyfikowanych organizmów do środowiska może w zupełnie nieprzewidywalny i wielostronny sposób zaburzyć równowagę ekosystemów
• W roślinach transgenicznych tworzą się nowe rodzaje protein oraz występuje duża koncentracja endotoksyn BT które mogą powodować alergie i szkodliwie wpływać na zdrowie. Klinicznie stwierdzono, że soja transgeniczna uzyskana przez transformację genu z orzeszka brazylijskiego do soi konwencjonalnej oraz niektóre odmiany kukurydzy transgenicznej wywołują alergie.
• Innym zagrożeniem jest szkodliwość roślin z modyfikacją, umożliwiającą im produkcję endogennych środków owadobójczych, dla gatunków nieszkodliwych lub wręcz pożytecznych, co niebezpiecznie zakłóca sieci troficzne ekosystemów.
• Bardzo niebezpiecznym zjawiskiem jest niekontrolowane rozprzestrzenianie się pyłków roślin zmodyfikowanych i zapylanie nimi nawet bardzo odległych upraw roślin niezmodyfikowanych, czyli de facto ich skażenie genetyczne. Jest to szczególnie niebezpieczne dla rolników ekologicznych, którzy nie mogą sprzedawać zanieczyszczonego ziarna, jako wolnego od genetycznych modyfikacji.
• Pamiętać należy, że wprowadzenie GMO do środowiska jest praktycznie nieodwracalne i z biologicznego punktu widzenia zuboża globalną bioróżnorodność i naturalną pulę genową biosfery na równi ze zjawiskiem wymierania gatunków.
• Powstaje pytanie czy mamy prawo do ingerowania w naturę na niespotykaną dotąd skalę. Prawdą bowiem jest, że tworzenie nowych odmian hodowlanych wpisane jest w historię rolnictwa i rozpoczęło się na dobrą sprawę od rewolucji neolitycznej. Nowe odmiany powstawały jednak na drodze długotrwałych krzyżówek blisko spokrewnionych organizmów, a wymiana genów nie przekraczała granic gatunkowej puli genowej i stanowiła jakoby akcelerację naturalnego procesu ewolucji. W przypadku GMO mamy do czynienia z niemal dowolnymi przetasowaniami genów różnych gatunków, co kłóci się z fundamentalnymi zasadami biologii i etyki. Należy w tym miejscu rozróżnić dwa podstawowe aspekty problemu - jednym z nich są zamknięte, laboratoryjne i doświadczalne prace nad wykorzystaniem GMO do celów medycznych, farmaceutycznych, czy sozologicznych, a drugim uwalnianie do środowiska zmodyfikowanych genetycznie organizmów, ich uprawa na szeroką skalę oraz wykorzystanie do produkcji żywności i pasz.

Bioterroryzm

Przez tysiąclecia, epidemie udowadniały ludziom jak niebezpieczny może być niekontrolowany rozwój chorób zakaźnych. Człowiek wykorzystywał czynniki biologiczne w walce z wrogiem niemal od zawsze. Plemiona zatruwały strzały wyciągami pewnych roślin lub zanurzały groty w rozkładających się szczątkach zwierząt. W starożytności także niejednokrotnie zatruwano wodę pitną np. sporyszem (ergotamina). Choroby zakaźne przesądziły nie tylko o wyniku niejednej bitwy, lecz również o losach całych cywilizacji. Przykładów w historii czasów nowożytnych można znaleźć wiele: choćby klęska wojsk Napoleońskich pod Moskwą, które toczyły bitwę nie tylko z carską Rosją, ale także z mikroskopijnej wielkości riketsją wywołującą tyfus plamisty (Rickettsia provazekii). Wielkie

cywilizacje Azteków i Inków ugięły się nie tylko pod naporem konkwistadorów, lecz także przybyłych wraz z nimi chorób Starego Świata. Definicja bioterroryzmu. Istotą terroryzmu jest bezprawne i nielegalne użycie przemocy z zamiarem wymuszenia jakiegoś

działania lub zastraszenia określonej społeczności lub rządu dla osiągnięcia celów politycznych, społecznych, religijnych bądź osobistych. W rękach bioterrorystów czynnikiem zastraszającym jest użycie lub groźba użycia biologicznie czynnych substancji toksycznych lub patogennych drobnoustrojów wywołujących choroby zakaźne. Cele ataku bioterrorystycznego, jakkolwiek jest on zawsze skierowany przeciw ludziom, mogą być różne.

Terroryzm i bioterroryzm wyrazy z codziennego słownika

-terror, -oris(łac.): „strach, trwoga, przerażenie”;„strasznesłowo, straszna wieść”

-terreo(łac.): „wywoływać przerażenie, straszyć” od gr.τρέω/tero: „drżeć, bać się”; „stchórzyć, uciec”

-Terroryzm: „nieuzasadnione lub bezprawne użycie siły bądź przemocy wobec osób lub mienia, aby zastraszyć lub wywrzeć przymus na rząd, ludność cywilną lub ich część, co zmierza do promocji celów politycznych lub społecznych” (terroryzm polityczny, kryminalny lub państwowy: np. Rewolucja Francuska).

-Bioterroryzm: „wykorzystywanie czynników biologicznych (lub broni biologicznej) w celach terrorystycznych”

BROŃ BIOLOGICZNA BROŃ MASOWEGO RAŻENIA UBOGICH

Celowe użycie żywych organizmów (zwłaszcza mikroorganizmów chorobotwórczych) lub toksyn przez nie wytwarzanych, powodujących schorzenia u ludzi, zwierząt i roślin. Użycie broni biologicznej może mieć na celu pogorszenie stanu zdrowia (zgon lub niezdolność do działania u ludzi), obniżenie własności użytkowych materiałów pochodzenia zwierzęcego i

roślinnego (dotyczy zwłaszcza żywności).

BROŃ BIOLOGICZNA

- Łatwa i tania produkcja, duże zapasy w krajach „popierających terroryzm”, łatwość pozyskania, przenoszenia i gromadzenia.

-możliwość zarówno skrytego jak i jawnego ataku zrealizowanego w prosty sposób

-duży efekt psychologiczny, duże nakłady przy usuwaniu skutków ataku,

-wysoka podatność populacji cywilnej na działanie czynników biologicznych (brak szczepień przeciwko większości potencjalnych patogenów)

-przy skrytym ataku mogą wystąpić trudności w rozpoznania patogenu (nietypowość objawów dla rzadkich jednostek chorobowych) -wymagana duża sprawność służb epidemiologicznych i sprawozdawczości zdrowotnej.

DLACZEGO BAKTERIE? Istnieje wiele czynników wywołujących choroby zakaźne u ludzi i zwierząt. Jednak stosunkowo niewiele z nich można wykorzystać do produkcji skutecznej broni biologicznej. W przeciwieństwie do broni konwencjonalnej, chemicznej lub nuklearnej - broń biologiczna jest bardzo tania. Jej produkcja nie wymaga wysokich nakładów finansowych oraz wielkich ekspertyz. Ponadto, broń biologiczną można wyprodukować w stosunkowo krótkim czasie (nawet kilka tygodni - przypomnijcie sobie, jak krótki jest czas podziału komórek bakteryjnych) wykorzystując istniejące laboratoria mikrobiologiczne lub zakłady przemysłu farmaceutycznegołatwa dostępność Wiele z czynników zakaźnych ma naturalny rezerwuar w środowisku i łatwo jest je uzyskać z terenów endemicznych. Do takich patogenów należą bakterie: B. anthracis, F. tularensis, C. botulinum, Y. pestis oraz niektóre wirusy wywołujące gorączki krwotoczne. masowość i zasięg rażenia. Ocenia się np., że 100 kg przetrwalników wąglika uwolnionych nad Waszyngtonem w sprzyjających warunkach atmosferycznych może zabić od 300 tysięcy do do 3 milionów ludzi. Dla porównania głowica nuklearna o ładunku 1 megatony zabiłaby od 750 tys. Do 1,9 miliona ludzi. (Bomba, która w sierpniu 1945 roku spadła na Hiroszimę niosła ładunek 20 kt ). atak jest trudno wykrywalny W przeciwieństwie do broni chemicznej, czynniki biologiczne są bezwonne i niewidzialne. W przypadku użycia broni biologicznej, pierwsze jego oznaki - niespodziewana liczba zachorowań pojawi się zwykle dopiero kilka dni po ataku łatwość transmisji Transmisji czynników zakaźnych sprzyja obecny styl życia: częste i dalekie podróże. Także wentylacja i zamknięty obieg powietrza w budynkach Pomimo wspomnianych cech, broń biologiczna ma szereg wad, które z wojskowego punktu widzenia czynią ją mniej przydatną niż broń konwencjonalną. Po zakończeniu II wojny światowej, pomimo trwania zimnej wojny i wielu konfliktów zbrojnych, państwa, które prowadziły intensywne i zaawansowane prace nad rozwojem broni biologicznej - na szczęście - nigdy jej nie zastosowały. Poza aspektami moralnymi użycia broni biologicznej, składają się na to kwestie czysto praktyczne:

BYŁOBY „PIĘKNIE” ALE...

-skuteczność

-trudności w przechowywaniu gotowej broni

-ryzyko przy produkcji

-brak kontroli nad użytymi patogenami

Niestety względy, które ograniczają przydatność broni biologicznej do celów wojskowych, nie stanowią większych przeszkód dla terrorystów. Terroryści produkujący broń biologiczną nie muszą się także przejmować ani obawą o stan zdrowia miejscowej ludności ani ryzykiem skażenia środowiska - ich "cel uświęca środki". Niektóre czynniki można uzyskiwać niemal "w warunkach domowych" lub w przeciętnie wyposażonym laboratorium, co ułatwia ukrycie całego przedsięwzięcia. Ponieważ celem bioterrorysty nie jest wywołanie strat wśród wojska przygotowanego na ewentualność użycia broni biologicznej, lecz zasianie paniki wśród ludności cywilnej, skuteczność ataku nie jest aż tak istotna. Nawet kilka przypadków zachorowań, o których dowie się cały świat, z punktu widzenia bioterrorysty może być sukcesem.

CDC BIOLOGICAL WARFARE DISEASES & AGENTS LISTING: CATEGORY A

Patogeny rzadko spostrzegane w USA, charakteryzujące się:

•wysoką zakaźnością, łatwą metodą rozsiewu i łatwą transmisją między ludźmi

•wysoka śmiertelnością i zagrożeniem zdrowia publicznego

•możliwością wywołania paniki i poważnych skutków społecznych

•wymagają specjalnych działań realizowanych przez rząd federalny

1.Wąglik (anthrax): Bacillus anthracis

2.Jad kiełbasiany (botulismus): toksyna Clostridium botulinum

3.Dżuma (pestis): Yersinia pestis

4.Ospa prawdziwa (variola maior): orthopoxvirus

5.Tularemia: Francisella tularensis

6.Wirusowe gorączki krwotoczne: filovira, np. Ebola, Marburg oraz arenavira, np., Lassa, Machupo)

Patogeny nowo pojawiające się, które mogą być obiektem manipulacji genetycznych oraz narzędziem ataku biologicznego ze względu na:

•dostępność, •łatwość rozsiewania, •duży potencjał powodowania wysokiej śmiertelności i znaczny wpływ na zdrowie publiczne.

1.gorączka krwotoczna z zespołem nerkowym: Hantaviruses

2.gruźlica oporna na leki: Mycoplasmasp.

3.Malajaskie (japońskie) zapalenie mózgu: Nipahvirus

4.kleszczowe zapalenia mózgu

5.kleszczowa gorączka krwotoczna

6.Ŝółta febra: Flavovirus

WĄGLIK (ANTHAX)

Obecny stan epidemiologiczny:

Choroba odzwierzęca rozpowszechniona na całym świecie, ok. 2000 przypadków rocznie (prawie wyłącznie postać skórna). W XIX w pojawiała się w postaci płucnej (strzyżenie chorych owiec i przeróbka wełny). Nie szerzy się epidemicznie wśród ludzi, zwierzęta zakażają się przetrwalnikami z gleby. W Polsce sporadyczne przypadki (choroba zawodowa). Patogeneza i główne postacie:

Przetrwalniki bakterii są fagocytowane przez makrofagi, gdzie są uwalniane bakterie, które wytwarzają egzotoksynę obrzękową (hamuje cyklazę adenylową) i egzotoksynę martwiczą (powoduje cytolizę makrofagów) postać skórna (czarna krosta), postać płucna, postać trzewna

Spojrzenie terrorystów na wąglik

+duża zakaźność: 2500 przetrwalników wchłoniętych z powietrza powoduje postać płucną,

+wysoka podatność populacji i śmiertelność przy ataku areozolowym z powietrza (ok. 90000 zgonów po rozpyleniu 50 kg zawiesiny nad półmilionowym miastem)

+Trwałość bakterii w postaci przetrwalnikowej (kilkadziesiąt lat w glebie)

+duża ilość zgromadzonych zapasów na świecie, łatwość pozyskania i produkcji

+trudności z wyprodukowaniem w pełni skutecznej szczepionki (nabycie odporności u ok. 70% szczepionych po kilkukrotnych szczepieniach), częste reakcje poszczepienne

-mała zaraźliwość: nie szerzy się epidemicznie (nie przenosi się z człowieka na człowieka)

WĄGLIK - postać płucna dawniej „ choroba sortowaczy wełny z Bradford”

Postać płucna wąglika występuje wtedy, gdy zakażenie zarodnikami następuje drogą wziewną. Jednak, aby doszło do zakażenia i rozwinięcia się choroby, musi być spełnionych

wiele warunków.

- Przede wszystkim zarodniki muszą znaleźć się we wdychanym powietrzu.

- Ponadto cząstki zawierające zarodniki powinny być odpowiednio małe, aby bez przeszkód przedostać się do pęcherzyków płucnych.

DŻUMA ( pestis )

choroba, która nie raz zmieniała historię świata Obecny stan epidemiologiczny: ostatnia większa epidemia w Mandżurii, w latach 1910-1911 (60 tys. zachorowań), w ostatnim pięćdziesięcioleciu na całym świecie jest notowanych ok. 1700 nowych przypadków zachorowań rocznie, z tego ok. 2 -3 % to dżuma płucna i pierwotna posocznica Patogeneza i główne postacie:

•hamowanie agregacji płytek krwi (czynnik YopM) oraz fagocytozy granulocytów (YopH iE)

•zmiany w węzłach chłonnych, ciężkie zapalenie

Spojrzenie terrorystów na dżumę:

+duża zakaźność100-500 bakterii wchłoniętych z powietrza stanowi dawkę zakaźną, ukłucie pchły wprowadza 24 000 komórek

+dość duża zaraźliwość dwutorowość szerzenia się

epidemii: przez pchły (możliwość skrytego ataku) i drogą kropelkową (typowy atak terrorystyczny)

+krótki okres wylęgania 1-4 dni,

+wysoka śmiertelność w postaci płucnej i posocznicowatej (50-100%)

-istnienie skutecznej szczepionki i antybiotyków

TULAREMIA CHOROBA INDIAŃSKICH MYŚLIWYCH

Obecny stan epidemiologiczny: choroba rozpowszechniona na całym świecie, głownie w Ameryce Płn. (kilkaset przypadków rocznie w USA, rozpoznana po raz pierwszy w Tulare w Kaliforni), przenoszona wśród dzikich zwierząt przez stawonogi (na człowieka bardzo rzadko), w Polsce sporadyczne zachorowania u myśliwych (zanieczyszczenie wydalinami) Patogeneza i główne postacie:

-objawy chorobowe wywołują składniki otoczki komórki bakteryjnej, bakteria namnaża się wewnątrz makrofagów

-postać wrzodziejącą- węzłowa (75%), postać oczno-węzłowa, postać anginowa, postać płucna, postać trzewna

Spojrzenie terrorystów na tularemię

+duża zakaźność: 10-50 bakterii wchłoniętych z powietrza stanowi dawkę zakaźną,

+wysoka podatność populacji przy ataku aerozolowym z powietrza (szacowane straty: ok. 100 000 poszkodowanych po rozpyleniu 50 kg zawiesiny nad półmilionowym miastem)

+nietypowość objawów, trudna diagnostyka mikrobiologiczna

-mała zaraźliwość: nie szerzy się epidemicznie (nie przenosi się z człowieka na człowieka)

-istnienie skutecznej szczepionki i antybiotyków, niezbyt duża śmiertelność (przy naturalnej tularemii ok. 1.4%, prawdopodobnie dużo wyższa przy ataku terrorystycznym)

TULAREMIA (choroba indiańskich myśliwych) Opalizujące kolonie Francisella tularensis hodowane na agarze z cysteiną oraz odczyn immunofluorescencyjny Powiększone węzły chłonne w przebiegu tularemii (tzw. dymienica) Postać gruczołowo-oczna tularemii-zdjęcie rogówki w lampie szczelinowej: owrzodzenie, ropniak i tworzenie się ziarniny

OSPA ( variola vera)

Ostatni wypadek zachorowania na ospę miał miejsce w 1977r. w Pakistanie. Obecnie chorobę uważa się za zwalczoną, człowiek jest jedynym organizmem, w którym wirus się ten może rozwijać. Aktualnie wirus ospy znajduje się oficjalnie jedynie w dwóch laboratoriach na świecie. Nie ma jednak pewności, że nie znajduje się on w nieznanych miejscach. Teoretycznie istnieje możliwość odtworzenia wirusa. Rozważanie przywrócenie szczepień. W dawnych planach militarnych była rozważana dla wywołania tzw. „last epidermy”- ataku biologicznego po ataku nuklearnym. Patogeneza:

*zakażenie głównie drogą kropelkową” wirusy są bezwzględnym pasożytem wewnątrzkomórkowym- namnażając się, powodują ich rozpad (zwłaszcza skóry, błon śluzowych, w węzłach chłonnych)

Spojrzenie terrorystów na ospę:

+duża zakaźność : ok. 100 cząsteczek wirusa wchłoniętych z powietrza powoduje chorobę.

+ rosnąca podatność populacji ( u nie szczepionych osób podatność wynosi 100%)

+wysoka zaraźliwość epidemiczna w postaci kropelkowej ( każdy chory stanowi źródło zakażenie 10-20 osób nie szczepionych), poza tym zakaźne są także przedmioty i pościel.

+wysokie prawdopodobieństwo wymknięcia się epidemii spod kontroli

+wysoka śmiertelność (ok. 30% populacji nie szczepionej)

+stabilność wirusa w postacie aerosolu

+budzący przerażenie wygląd chorych

+trudność w uzyskaniu wirusa.

Epidemia ospy we Wrocławiu -w 1963 Ostatnia w Polsce epidemia ospy prawdziwej, która wybuchła latem 1963 roku we Wrocławiu zawleczona tutaj przez osobę podróżującą wcześniej po Indiach. Zachorowało 99 osób, z których siedem zmarło. Miasto zostało na kilka tygodni sparaliżowane i odcięte od reszty kraju kordonem sanitarnym.

Wirusowe gorączki krwotoczne

Grupa rozmaitych schorzeń wirusowych, najczęściej przez stawonogi od chorych nosicieli ( ludzi i zwierząt) albo w postaci aerosolu lub drogą kontaktową (kategoria zagrożenia A), charakteryzujących się uszkodzeniem naczyń krwionośnych (>wybroczyny, krwawienia) i zwykle duża śmiertelnością przy epidemiach (5-90%)

*denga, żółta febra, tulska, krymska i omska, koreańska, argentyńska i boliwijska, Lassa, Marburg i Ebola

Zatrucie Rycyną tajemniczą substancją ukrytą w roślinie leczniczej

Mechanizm działania: Dwa łańcuchy białkowe które są wchłaniane do komórki drogą endocytozy i blokują wewnątrzkomórkową syntezę białek w aparacie Golgiego

Spojrzenie terrorystów na rycyną:

+Duża produkcja światowa (zanieczyszczenia paliwa roślinnego - ok. 50tys. Ton oleju rocznie) i łatwa dostępność

+wykorzystywana do mordowania ludzi ( drogą parenteralną)

+łatwość ataku aerozolowego

+przy skrytym ataku trudność identyfikacji, brak metod leczenia przyczynowego

-umiarkowana toksyczność (0,4mg/l powietrza)

Toksyna otulinowa (borulinismus) najsilniejsza trucizna powstająca w kiełbasie. Roczna zachorowalność w USA ok. 150-200 przypadków rocznie jest wytwarzana przez bakterię Clostridium botulinium. Mechanizm działania: -blokowanie połączeń nerwowa- mięśniowych (neurotransmisji) Główne objawy: tzw. opuszkowe porażenie mięśni, w tym także oddechowych

Spojrzenie terrorystów na toksynę otulinową:
+mała dawka śmiertelna: 0.09- 0.15 mikrogram domięśniowo, 0.70-0.90 mikg. Wziewnie i 70mikg. Doustnie

+duże ilości stabilizowanej botuliny dostępnej na „rynku”

+stosunkowo łatwy sposób ataku (aerosol , zanieczyszczenie żywności)

+szybki efekt toksyczny (kilka godzin do kilku dni)

- dość charakterystyczne objawy , leczenie przyczynowe i objawowe

Nowe toksyny roślinne i zwierzęce

Łatwość produkcji (toksyny roślinne i bakteryjne), możliwość wytwarzania technikami biologii molekularnej ( po określeniu sekwencji genowej) lub syntetycznie, a wiele znanych od dawna jako leki ( np. pochodne kurary) Przykłady (dawki śmiertelne od 0.5 mg do 500mg)

*saxitoksyna- wytwarzana przez mikroorganizmy żyjące w małżach Saxidomus giganeus : neurotoksyna porażająca mięśnie oddechowe

*konotoksyna- produkowana przez śliwaki Camus sp.blokuje knały sodowe i wapniowe w komórce

*Atlatoksyny- wytwarzane przez pelśnie Aspergillus flavus blokują biosynteze białek, są kancerogenne

*Mykotoksyny (trichocentenowe np. T-2) wywarzane przez grzyby Fusarium sp. Są silnie dermatotoksyczne

*tetra doktoksyny- wytwarzan przez niektóre ryby morskie, porażają ośrodek oddechowy.

Obecny problem rzadkich, niezwykłych i dawno wygasłych chorób wynika z:

*migracji i podróżowania ludzi oraz zwierząt, przenoszących lokalne patogeny do nieuodpornionych populacji (XV w. podobnie jak po odkryciu Ameryki)

*postępu metod diagnostycznych umożliwiających szczegółowsze różnicowania patogenów

*starzenia się populacji, wpływu leków i ksenobiotyków zwiększających podatność na patogeny.

*zmian w środowisku naturalnym ułatwiających rozplem i zwiększających wirulencję niektórych patogenów

*postępu technologii i nauki zwiększających dostępność i umożliwiających modyfikację patogenów dla celów zbrodniczych




Bioreaktory - Są to urządzenia skonstruowane w sposób umożliwiający kontrolę procesu produkcyjnego jego optymalny przebieg (pomiar i regulację parametrów) w warunkach maksymalnego ograniczenia lub całkowitego wyeliminowania możliwości zakażeń. Pozwalają na prowadzenie procesów mikrobiologicznych, enzymatycznych oraz hodowli komórek organizmów wyższych.
Duże bioreaktory, o pojemności do 2 tys. m3 przeznaczone są do oczyszczania ścieków.

Do podstawowych wymogów stawianych bioreaktorom przeznaczonym do procesów tlenowych należy duża sprawność w zakresie wymiany masy (tlenu) oraz odprowadzania wydzielającego się ciepła.
Główne kryterium podziału jest kierunek zastosowania bioreaktora (biosynteza, fermentacja, procesy enzymatyczne). Konstrukcje bioreaktorów są uwarunkowane przede wszystkim rodzajem drobnoustrojów stosowanych w procesie i jego wymaganiami fizjologicznymi, głównie zapotrzebowaniem na światło słoneczne, tlen, rodzaj pożywki (substratu) także rodzajem produktu końcowego oraz przyjętą metodą ich namnażania.

Przygotowanie reaktoraPrzygotowanie inokulum propagacja(przygotowanie odżywki)BioreakcjaSeparacja drobnoustrojów(przetworzenie drobnoustrojów,porcjowanie produktu; Oczyszczanie produktu,zagęszczanie porcjioanie produktu

Oczyszczanie produktu

1. Wytrącanie 2. Filtrowanie 3. Frakcjonowanie chromatograficzne 4. Frakcjonowanie elektroforetyczne 5. Ekstrakcja kolumnowa

6. Zatężanie, Utrwalanie

Innym kryterium podziału bioreaktorów może być rodzaj prowadzonych w nich procesów technologicznych lub też skala procesu:

*tlenowe, beztlenowe i względnie niedotlenowe

*okresowe, półciągłe, ciągłe

*sterylne, względnie sterylne, niesterylne

*przeznaczone do nagromadzenia biomasy drobnoustrojów

*wgłębne powierzchniowe, reaktory biokatalityczne

*całkowitego wymieszania i częściowego, przepływu tłokowego

*wgłębne z substancjami rozpuszczalnymi i nierozpuszczalnymi

*wgłębne z udziałem różnych grup drobnoustrojów

*laboratoryjne, pilotowe, przemysłowe.

Nową generację bioreaktorów stanowią reaktory membranowe lub ze zblokowanymi modułami membranowymi. Membrana w tym układzie pełni funkcję sita, które zatrzymuje komórki wewnątrz bioreaktora lub przez które następuje odpowiednio ukierunkowana wymiana masy.

W hodowlach komórkowych są stosowane również bioreaktory rotacyjne a nawet całe systemy do rotacji hodowli komórek.

Kryterium podziału ze względu na sposób dystrybucji gazu (powietrza):

*bioreaktory z rozprowadzaniem gazu przez mieszanie o dużej różnorodności konstrukcji

*bioreaktory z powietrzem (gazem) rozprowadzanym przez pompy

*bioreaktory rozprowadzające gaz n zasadzie rozpuszczania go pod ciśnieniem.

*bioreaktory w których pożywka bezpośrednio styka się z gazem.

BIOFILM, forma agregacji bakterii, grzybów i innych mikroskopijnych organizmów w postaci cienkich osadów tworzących się na różnych powierzchniach, mających kontakt z niesterylną wodą lub innymi płynami. Powstają we wszystkich środowiskach.
W zależności od miejsca powstawania i składu gatunkowego biofilmy mogą być przyczyną wielu chorób lub mieć pozytywne znaczenie dla człowieka. Mikroorganizmy tworzące biofilmy są odpowiedzialne np. za degradację zanieczyszczeń organicznych gleby i wód. Inne, tworzące nazębną płytkę bakteryjną, są przyczyną próchnicy zębów. Jeszcze inne powodują groźne choroby prostaty, nerek, gruźlicę, infekcje ucha środkowego.
Zastosowanie nowoczesnych technik skaningowych i laserowych umożliwiających "cięcie na plastry" obserwowanej powierzchni i analizę poszczególnych warstw z osobna, pozwoliło ustalić proces powstawania i budowy biofilmów. Okazało się, że bakterie (lub inne mikroorganizmy) tworzące biofilmy rosną w mikrokoloniach. Stanowią one zaledwie 30% masy mikrokoloni, reszta to pozakomórkowa matrix zespalająca organizmy oraz szereg innych substancji. Biofilm jest agregatem takich mikrokoloni oddzielonych od siebie kanałami, przez które przepływa woda, dostarczająca koloniom substancji odżywczych oraz usuwająca resztki przemiany materii. Rozrost mikrokolonii powoduje zróżnicowanie chemicznego środowiska kolonii umożliwiające koegzystencję różnych gatunków i stadiów metabolicznych bakterii (replikujących i niereplikujących).
Bakterie tworzące biofilmy są znacznie bardziej odporne na działanie antybiotyków, przykładowo penicylina penetrująca biofilm rozkładana jest przez beta-laktamazy, degradujące antybiotyk szybciej niż jest on w stanie przedostać się do głębszych warstw biofilmu. Nawet jeśli antybiotyk nie zostanie rozłożony w czasie jego wędrówki przez biofilm to współistnienie bakterii replikujących i niereplikujących zapewni przetrwanie takiej mikrokolonii. Niereplikujące bakterie przetrwają działanie antybiotyku i dadzą początek nowej kolonii.
Biofilmy stwarzają liczne problemy medyczne, zanieczyszczając soczewki kontaktowe, cewniki, sztuczne implanty. Są przyczyną wielu zakażeń szpitalnych.

Wśród bakterii tworzących biofilm wymienia się:

*Staphylococcus epidermidis

*Pseudomonas aeruginosa

*Escherichia coli

*Enterococcus faecalis

Zwarta struktura biofilmu jest bardzo trudna do usunięcia, dlatego też mycie i dezynfekcja są ważnymi czynnikami mającymi na celu zapobieganie akumulacji materii mikrobiologicznej.

Biofilmy mogą tworzyć się: na stałych nawilżonych powierzchniach na powierzchni tkanek żywych organizmówna powierzchni styku: faza wodna - powietrze. Jednymi z bardziej typowych miejsc powstawania biofilmów są: skały (rafy) i inne twarde powierzchnie (kamienie, kadłuby statków) w środowisku morskim i słodkowodnym.

Korzystne działanie biofilmów:

*uzdatnianie środowiska

* punkty uzdatniania wody
*oczyszczalnie ścieków, wód zrzutowych poprzez eliminację patogenów i materii organicznej

Niekorzystne działanie biofilmów - technologiczne

• Powstawanie biofilmów w przetwórniach żywności powoduje uporczywe zanieczyszczanie produktów bakteriami z biofilmu,

• Powstawanie biofilmów na powierzchniach metalowych jest powodem korozji mikrobiologicznej
  Drobnoustroje bytujące w biofilmach

• Są bardziej oporne na działanie antybiotyków i dezynfektantów

• Są bardziej oporne na niekorzystne warunki środowiskowe

• Są trudno usuwalne mechanicznie z powierzchni na której występują
  Etapy powstawania biofilmu w środowisku wodnym:
  * adsorbcja składników odżywczych
  * wyszukanie i zbliżanie się komórki do zasiedlanej powierzchni (wici, pili)
  * asocjacja- wstępna faza adhezji (faza odwracalna)
  * adhezja (przytwierdzanie) - trwały związek między komórką a powierzchnią
  * kolonizacja - tworzenie mikrokolonii
  * produkcja egzopolimerycznych związków stanowiących osłonę przed niekorzystnymi czynnikami środowiska - tworzenie trójwymiarowego biofilmu egzopolisacharydy alginian - Pseudomonas kwas cholowy - E.coli osłabienie cechy hydrofobowej ściany na korzyść wytwarzanych biosurfaktantów
  Zdolność tworzenia biofilmu jest cechą kodowaną genetycznie swoistość genów
  * przytwierdzanie się innych organizmów - tworzenie mikrośrodowisk

Cechy biofilmu : Charakterystycznym dla biofilmów jest to, iż występuje w nich mieszanina stanów metabolicznych. Bakterie na obrzeżach wykazują przejawy życia, takie jak np. wzrost. Komórki położone w głębszych warstwach są żywe, ale „uśpione” (znajdują się w stanie anabiozy). Główną przyczyną zmiany w metabolizmie komórki bakteryjnej jest zróżnicowanie środowiska chemicznego w obrębie biofilmu oraz ograniczony dostęp do składników odżywczych (np. odmienne stężenie tlenu w miejscach odległych niż w warstwie zewnętrznej). Wskutek tego, jedna komórka bakteryjna może wyglądać i zachowywać się zupełnie inaczej niż druga, nawet jeśli obie są genetycznie identyczne. Miejscowe warunki wpływają również na wytwarzanie przez bakterie wielu toksyn i innych substancji wywołujących objawy choroby. Czasami bakterie jednego gatunku żywią się zbędnymi metabolitami bakterii innego gatunku, z korzyścią dla obu. Inną charakterystyczną cechą bakterii tworzących biofilm, która odróżnia je od osobników niezwiązanych, jest ich ogromna odporność na antybiotyki.

Biofilm epilityczny =biofilm tworzony na powierzchni wód Mikroorganizmy tworzące biofilm powierzchniowy bakterie - algi - sinice -- grzyby
Rozmieszczenie mikroorganizmów w biofilmie zależy od:
* tolerancji na światło
* rodzaju powierzchni
* obecności POM i FPOM

Tworzenie biofilmów przez drożdżaki zależy od:
-Szczepu (szczepy patogenne tworzą biofilmy łatwiej niż niepatogenne)
-Struktury podłoża
-Stabilności fazy płynnej ( gdy faza płynna jest ruchoma powstaje większy biofilm)
- Składu pożywki

Powstawanie biofilmu
Pierwszy krok
spontaniczne tworzenie się warstwy związków organicznych (aminokwasy i inne substraty pokarmowe).
Drugi krok
selektywne przytwierdzanie się bakterii cylindrycznych do pierwotnej powłoki organicznej.
* Rodzaj (skład) powłoki organicznej
* warunki w jakich powstaje decydują o:
-rodzaju bakterii je zasiedlających,
-szybkości z jaką tworzony jest biofilm
Pierwsze - zasiedlające bakterie mają ( zwykle)
-rzęski -długie fimbrie

BIODEGRADACJA (gr. bios - życie, łac. degradatio - obniżenie) to biochemiczny rozkład związków organicznych przez organizmy żywe (bakterie, pierwotniaki, promieniowce, grzyby, glony, robaki) na prostsze składniki chemiczne.
Termin biodegradacja, w odróżnieniu od terminu mineralizacja, używany jest na ogół w odniesieniu do substancji szkodliwych, np. pestycydów. Rozkładowi ulegać może nawet 95% substancji organicznej. Biodegradację wykorzystuje się w biologicznych oczyszczalniach ścieków oraz w stawach biologicznych (służących do fermentacyjnego oczyszczania ścieków np. z cukrowni). Konieczna jest do tego odpowiednia temperatura oraz brak w ściekach substancji toksycznych dla mikroorganizmów (np. detergentów czy pestycydów).

Biodegradacja- Biologicznie katalizowana redukcja materiałów odpadowych wprowadzanych do środowiska przez działania przyrody i człowieka. Zwykle chodzi o rozkład - mineralizację związków wielkocząsteczkowych do prostych, nieorganicznych postaci C, N, P, S.

Wniosek:

Czas w którym dany związek będzie rozkładany zależy od środowiska w którym zachodzi rozkład.

Wniosek:

Zastosowanie odpowiednich warunków bioremediacji znacznie przyśpiesza procesy rozkładu.

CZYNNIKI WPŁYWAJACE NA BODEGRADACJĘ

Czynniki wpływające na procesy rozkładu:

1. Natura czynnika rozkładanego

2. Koncentracja czynnika rozkładanego

3. Rozpuszczalność w wodzie

4. Obecność innych źródeł energii oraz N i P

5. Obecność tlenu, pH, temperatura

6. Budowa i struktura podłoża

7. Obecność odpowiednich drobnoustrojów

8. Brak organizmów niszczących mikroflorę (predators)

Diauksja - drobnoustroje najpierw rozkładają substrat łatwiej rozkładalny a następnie trudniej rozkładalny

PROCES AEROBOWY:

-Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (PAHs)

-Środki rezerwacji drewna

-Ftalany
PROCES CYKLICZNY AEROBOWY/ ANAEROBOWY

-Chloroorganiczne pestycydy i herbicydy

-Organiczne związki do produkcji materiałów wybuchowych

-Chlorowane rozpuszczalniki

UNIKALNE WŁAŚĆIWOŚCI EHC:

SKŁADNIK EHC:

-kompleksy węgla organicznego

-sproszkowane żelazo elementarne

-główne i śladowe związki biogenne

-organiczny agent wiążący o jakości spożywczej

EHC- stymuluje autochtoniczne bakterie przez dostarczanie substratów węgla organicznego i związków biogennych bez potrzeby na inokulację

STREFA REAKCJYJNA EHC:

STREFA BEZPOŚREDNIEGO KONTAKTU:

-Substrat węglowy zapewnia powierzchnię wzrostu dla bakterii

-Heterotroficzna dekompozycja substratu organicznego połączona z chemiczna redukcją przez żelazo stwarzają silne potencjalny redox

-Uwalnianie lotnych kwasów tłuszczowych, makro i mikro-elementów do konsumpcji przez drobnoustroje w dół gradientu hydraulicznego

ROZKŁAD W STREFIE W DÓŁ GRADIENTU HYDRAULICZNEGO:

-Konsumpcja kwasów tłuszczowych przez autochtoniczne mikroorganizmy

-Niskie poziomy redox podtrzymują rozkład ko metaboliczny. W zależności od typu substratu organicznego czas efektywnego działania EHC jest do 60 miesięcy

-Neutralne pH jest utrzymywane przez bilans między biologiczne wytwarzaną kwasowością i zasadowością wytwarzają przez żelazo.

Wpływ biosurfektantów wytwarzanych przez drobnoustroje

Biosurfaktanty - powierzchniowo - czynne związki produkowane przede wszystkim przez mikroorganizmy i wywierające wpływ na powierzchnie międzyfazowe

Część hydrofilowa:

-proste grupy karboksylowe

-mono-, di- lub polisacharydy

-estrowe lub alkoholowe grupy funkcyjne białek

-aminokwasy

-grupy fosforanowe

Część hydrofobowa:

-długi łańcuch kw. tłuszczowego

-alfa-alkilo-beta-hydroksykwasy tłuszczowe

BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ

(LAB, ang. Lactic Acid Bacteria)

- gramdodatnie

- beztlenowe bądź względnie beztlenowe

- katalazoujemne

- nie zawierają enzym cyklu Krebsa i łańcucha oddechowego, a energię uzyskują na drodze fosforylacji

substratowej

- nieprzetwarnikujące

- nieurzęsione

- pH 5,5-5,8 i niższe

Naturalnym środowiskiem występowania bakterii fermentacji mlekowej jest mleko, rośliny, a także

błony śluzowe oraz przewód pokarmowy człowieka i zwierząt.

Bakterie fermentacji mlekowej różnią się:

ilością produkowanego kwasu- mlekowego zależnie od gatunku od 0,6 do 3%;

tolerancją na niskie pH środowiska;-

optymalnymi temperaturami- rozwoju;

-sposobem metabolizowania cukrów;

-środowiskiem bytowania.

Podział bakterii fermentacji mlekowej

*paciorkowce

25C do 1% kwasu mlekowego

mleko: Streptococcus lactis, S.cremoris środowisko roślinne: Streptococcus diacetylactis, L.citrovorum

*pałeczki

35C do 2% kwasu mlekowego

mleko: Lactobacillus casei środowisko roślinne: Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis

*pałeczki i paciorkowce termofilne

45C-50C do 3% kwasu mlekowego mleko: L.bulgaris,L.helveticus, L.thermophilus środowisko roślinne: L.delbrueckii, Streptococcus thermophilus

Podział bakterii fermentacji mlekowej ze względu na wymagania temperaturowe:

mezofile - optymalna- temp.20-28ｰC, produkcja do 1,5% kwasu mlekowego;

Lactococcus lactis, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum, Leuconostoc.

-termofile - optymalna temp. 40-45ｰC, produkcja do 3% kwasu mlekowego; Lactobacillus delbrueckii, Streptococcus thermophilus

Podział bakterii mlekowych ze względu na szlaki przemian cukrów:

homofermentatywne- (produkt końcowy: kwas mlekowy)

(Lactococcus lactis, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus acidophilus).

heterofermentatywne- (produkt końcowy: kwas mlekowy, kwas octowy i alkohol etylowy)

(Leuconostoc, niektóre z rodzaju Lactobacillus, np.:Lactobacillus brevis, Lactobacillus fermentum). Bakterie pseudomlekowe (Micrococcus i Microbacterium) np.: Bacterium gracile, Bacterium mannitopeum- biologiczne odkwaszanie wina; zmętnienie, nieprzyjemny zapach i smak

Homofermentacja mlekowa

Homofermentacja mlekowa jest procesem przemiany glukozy w szlaku EMP, w wyniku którego tworzone są 2 cząsteczki pirogronianu. Powstały kwas pirogronowy pod wpływem dehydrogenazy mleczanowej i w obecności NADH podlega redukcji do kwasu mlekowego. Niewielka część pirogronianu ulega dekarboksylacji i powstają uboczne metabolity węglowe i CO2.

Typowymi przedstawicielami są:

- Lactococcus lactis,

- Lactobacillus delbrueckii

- Lactobacillus plantarum,

- Lactobacillus acidophilus.

Homofermentacja mlekowa

Podstawowym substratem jest laktoza. Wolna laktoza (u bakterii termofilnych) hydrolizowana wewnątrz

komórki do glukozy i galaktozy (β-galaktozydaza), glukoza wchodzi w szlak glikolityczny (EMP) bezpośrednio, galaktoza jest przekształcana w ufosforylowaną glukozę w szlaku Leloira. Ufosforylowana laktoza (u bakterii mezofilnych) jest hydrolizowana przez fosfo-β-galaktozydazę do glukozy i

galaktozo-6-fosforanu, który następnie jest przekształcany do fosfodihydroksyacetonu i aldehydu trifosfoglecerynowego (szlak tagatozowy) i w takiej postaci są włączane do szlaku EMP. Heterofermentacja mlekowa Jest procesem przemiany glukozy w szlaku fosfoketolazy pentozowej, który jest odgałęzieniem cyklu heksozomonofosforanowego (HMP).

W wyniku tych przemian z 1 mola glukozy powstaje 1 mol kwasu mlekowego, 1 mol kwasu octowego

(warunki tlenowe) lub etanolu (warunki beztlenowe) oraz 1 mol CO2. Substratem jest laktoza, która do

komórek przechodzi w postaci ufosforylowanej.

Typowymi przedstawicielami są:

-Lactobacillus brevis,

-Lactobacillus fermentumoraz

-bakterie z rodzaju Leuconostoc.

-Lotne metabolity

Bakterie mlekowe oprócz kwasu mlekowego produkują wiele związków nadających wyrobom fermentowanym specyficzny aromat. Do najważniejszych lotnych związków tworzonych

przez bakterie fermentacji mlekowej należą:

•diacetyl

•aldehyd octowy

•kwas octowy

•alkohol etylowy

•w mniejszych ilościach: kwasy lotne(propionowy, mrówkowy), lotne kwasy tłuszczowe, alkohole,

aceton i estry

Charakterystyka bakterii fermentacji mlekowej

Występowanie: rośliny, kiszonki, błony śluzowe jamy ustnej, dróg rodnych, przewodu pokarmowego człowieka i zwierząt; stanowią zanieczyszczenia produktów fermentacji alkoholowej (piwo, wino), produktów mleczarskich i przetworów mięsnych)

Rodzaj Lactobacillus:

L. acidophilus

L. amylovorus

L. casei

L. crispatus

L. gasseri

L. johnsonii

L. paracasei

L. plantarum

L. reuteri

L. rhamnosus

Charakterystyka bakterii z rodzaju Lactobacillus

*Grupa I bezwzględnie homofermentatywne (fermentują heksozy do kwasu mlekowego, pentozy i glukonian nie fermentują). Obejmuje 15 gatunków, z których tylko: L.delbrueckii, L.helveticus, L.acidophilus są wykorzystywane w mleczarstwie.

*Grupa II względnie heterofermentatywne (fermentują heksozy do kwasu mlekowego, pentozy do kwasu mlekowego i kwasu octowego z udziałem indukowanej fosfoketolazy). Obejmuje 11 gatunków, z których tylko L.casei jest wykorzystywany w mleczarstwie.

*Grupa III bezwzględne heterofermentatywne (fermentują heksozy do kwasu mlekowego, kwasu octowego lub etanolu i CO2; pentozy do kwasu mlekowego i kwasu octowego. W obu drogach metabolicznych uczestniczy fosfoketolaza.

Obejmuje 18 gatunk, spośr ktych: L.brevis, L.fermentum, L. kefir często wykorzystywane w

mleczarstwie. Optymalna temp. wzrostu 20-30ｰC

Wykorzystanie:

-L.lactis ssp. lactis zdolne do fermentowania cytrynianu i tworzenia diacetylu-istotne znaczenie dla uzyskania aromatu masła.

-składnik szczepionek mleczarskich wykorzystywanych w produkcji serów dojrzewających, twarogowych, masła, napojów fermentowanych.

Rodzaj Leuconostoc Optymalna temp.wzrostu 20-30ｰC; heterofermentatywne (produkcja kwasu mlekowego i etanolu)

Wykorzystanie:

-produkcja ser typu holenderskiego (edam, gouda) - tworzenie CO, zdolność tworzenia diacetylu

-produkcja kiszonek roślinnych- odpowiada za pierwsze etapy fermentacji

-produkcja dekstranu (L.dextranicum)

Rodzaj Bifidobacterium

Naturalnym środowiskiem ich występowania jest przewód pokarmowy człowieka i zwierząt.

Wykorzystanie:

-składnik szczepionek

-do produkcji mlecznych napojów fermentowanych, mieszanek mlecznych przeznaczonych dla dzieci.

Właściwości Bifidobacterium bifidum:

*Hamują rozwój bakterii Salmonella i Shigella, E.coli, odpowiedzialnych za biegunki u niemowląt i dzieci, a także Campylobacter i Helicobacter pylori wywołujących stany zapalne i owrzodzenia żołądka i dwunastnicy;

*Regulują nieprawidłowości fizjologiczne;

*Eliminują wzdęcia, zaparcia, niestrawność;

*Obniżają zawartość cholesterolu we krwi;

*Przywracają równowagę biologiczną po leczeniu antybiotykami;

*Nie wywołują reakcji alergicznych;

*Nie syntetyzują związków toksycznych.

Bakteriocyny produkowane przez bakterie fermentacji mlekowej

Lantybiotyki Polipeptydy nie zawierają lantioniny

Nizyna A Laktokocyny A, B, M, F

Nizyna Z Leukocyna A

Laktycyna 481 Sakacyna A i P

Karnocyna UJ-49 Kurwacyna A

Laktocyna S Helwetycyna J i V-1829

Subtilina Acidofilina A

Epidermina Plantarycyna S

Nizyna

*Wytwarzana przez Lactococus lactis

*Aktywna przeciw Listeria, Bacillus, Clostridium, Staphylococus

Hamuje kiełkowanie spor Clostridium*

GRAS*

Zawierają do 34 aminokwasów* w tym lantioninę, metylolantioninę, dehydroalaninę, dehydrobutyrynę.

żywność probiotyczna, prebiotyczna i synbiotyczna jest rodzajem żywności funkcjonalnej.

Termin „żywność funkcjonalna” pojawił się po raz pierwszy w Japonii w 1984 roku. W 1991 roku ustanowiono przepisy prawne i specjalną procedurę umożliwiającą przyznawanie produktom statusu Żywności FOSHU (Foods for Specified Health Use).

żywność FOSHU jest normalną Żywnością, z której usunięto szkodliwe składniki (np. alergeny), bądź wzbogacono w substancje aktywne fizjologicznie, tak aby otrzymać produkt posiadający odpowiednią wartość odżywczą i podnoszący kondycję człowieka. Jest to Żywność podobna wyglądem do Żywności tradycyjnej i przeznaczona do konsumpcji jako część normalnej diety.

Prebiotyki

Składniki Żywności nie ulegające strawieniu przez enzymy jelitowe i które mogą korzystnie oddziaływać na organizm człowieka na drodze selektywnej stymulacji w okrężnicy, wzrostu i/lub aktywności jednego lub

określonej liczby gatunków (szczepów) korzystnych dla zdrowia gospodarza bakterii.

Kryteria, które muszą spełniać substancje prebiotyczne

*Nie mogą być hydrolizowane, ani wchłaniane w górnych odcinkach przewodu pokarmowego,

Muszą podlegać selektywnej* fermentacji przez potencjalnie korzystne bakterie, bytujące w jelicie grubym,

*Muszą korzystnie modyfikować układ mikroflory jelita grubego.

Uzyskany efekt musi być* korzystny dla zdrowia gospodarza

Składniki Żywności przebadane pod kątem ich funkcjonalnych właściwości

Składnik Korzyści zdrowotne

1) Witaminy (E, C, B6,biotyna, kwas foliowy) Składniki mineralne (wapń, magnez, cynk) Kwasy tłuszczowe, Wielonienasycone -Zapobiegawcze w chorobach układu krążenia, raka, katarakty, zapaleń, uszkodzeń układu nerwowego Zmniejszają ryzyko osteoporozy, wspomaga funkcje serca oraz pracę mięśni i mózgu, wspomagają system immunologiczny Zmniejszają ryzyko chorób układu krążenia. Niezbędne dla funkcjonowania układu nerwowego

2) Błonnik pokarmowy (prebiotyki) - Obniżają poziom cholesterolu, zapobiegają pewnym typom nowotworów (jelita grubego)

3) Oligosacharydy(prebiotyki)- Stymulują korzystną mikroflorę jelita grubego, wspomagają zapobieganie próchnicy, zmniejszają wykorzystanie energii

4) Bakterie kwasu mlekowego (probiotyki)- Korzystnie wpływają na układ mikroflory jelitowej człowieka, stymulują system immunologiczny, zmniejszają ryzyko zachorowania na nowotwory jelita, zmniejszają częstotliwość i skracają czas trwania biegunek

Oligosacharydy (NDO) a-glukany (produkty hydrolizy skrobi), fruktooligosacharydy, galaktooligosacharydy, ksylooligosacharydy, izomaltooligosacharydy, oligosacharydy sojowe.

Funkcje:

Stymulują wzrost bakterii* fermentacji mlekowej w przewodzie pokarmowym (korzystna regulacja składu flory jelitowej)

Obniżają wykorzystanie* energii z pożywienia (leczenie otyłości)

Wpływają korzystnie na* perystaltykę jelit

*Nie powodują próchnicy zębów

*Oligosacharydy sojowe, takie jak rafinoza i stachioza, wspomagają absorpcję wapnia z pożywienia

Synbiotyki

Mieszanina probiotyków i prebiotyków korzystnie wpływających na zdrowie człowieka poprzez poprawę przeżywalności i kolonizacji Żywych mikroorganizmów w przewodzie pokarmowym, osiągniętą na drodze

selektywnej stymulacji ich wzrostu i aktywności.

Fermentowane produkty mleczarskie

Lactococcus lactis ssp.lactis Lactoccocus lactis ssp.cremoris Lactococcus lactis ssp.lactisbiovar.diacetylactis

Leuconostoc mesenteroides ssp.cremoris Streptococcus thermophilus Lactobacillus delbrueckii ssp.bulgaricus Lactobacillus helveticus Lactobacillus casei

Fermentowane produkty owocowowarzywne

Leuconostoc mesenteroides Lactobacillus plantarum Lactobacillus brevis Lactobacillus pentosus

Fermentacja mięsa i ryb

Lactobacillus plantarum Lactobacillus brevis Pediococcus acidilactis Lactobacillus curvatus Lactobacillus sakei

Napoje: -alkoholowe -kawa, kakao

Oenococcus oeni, Lactobacillus delbrueckii

Różne gatunki bakterii mlekowych Sosy sojowe Lactobacillus delbrueckii, Pediococcus sp.

Fermentowane pieczywo

Lactobacillus plantarum Lactobacillus fermentum Lactobacillus brevis Lactobacillus sanfranciscensis

Produkcja kwasu mlekowego

Lactobacillus delbrueckii ssp.delbrueckii

Produkcja dekstranu

Leuconostoc mesenteroides ssp.dextranicum

Produkcja nizyny

Lactococcus lactis ssp.lactis

Produkty i preparaty probiotyczne

Lactobacillus sp. Bifidobacterium sp.

Bakterie fermentacji mlekowej w produkcji Żywności orientalnej

*Sos sojowy - rodzaj hydrolizatu białkowego tworzącego się podczas zacierania namoczonego ziarna soi. W wyniku działania bakterii mlekowych z rodzaju Lactobacillus, drożdży Zygosaccharomyces rouxii i

grzybów strzępkowych Aspergillus oryzae lub A.soyae powstają substancje aromatyczne tworzące specyficzny smak i zapach.

*Pasta sojowa - otrzymywane z parowanego ziarna soi, ryżu, jęczmienia. Wykorzystuje się bakterie z rodzaju Lactobacillus i drożdże Torulopsis etchellsi, oraz szczepy grzybów strzępkowych Aspergillus oryzae lub Rhizopus oligosporus.

*Tempeh - otrzymywany z odtłuszczonego ziarna soi lub roślin strączkowych (fasola, groch). Proces fermentacjiz udziałem bakterii fermentacji mlekowych i pleśni Rhizopus oligosporus, rzadziej Rhizopus oryzae lub Mucom indicus.

*Produkt o nazwie ogi - otrzymywany z kukurydzy, w procesie fermentacji uczestniczą szczepy

bakterii Lactobacillus plantarum oraz drożdże Candida mycoderma, Saccharomyces cereviseae

i Rhodotorula oraz grzyby z rodzaju: Fusarium, Penicillium i Aspergillus.

Mikroorganizmy wykorzystywane w produkcji wędlin fermentowanych i ich funkcja

Bakterie fermentacji mlekowej (LAB)

L.plantarum L.sakei L.curvatus Pediococcus acidilactici P.pentosaceus

Właściwości : produkcja kwasu mlekowego

-hamowanie rozwoju mikroflory chorobotwórczej i technologicznie szkodliwej,

-wydłużenie okresu trwałości,

-przyspieszenie formowania barwy,

-przyspieszenie suszenia,

-tworzenie aromatu i smaku

Katalazododatnie ziarniaki

S.carnosus S.xylosus Micrococcus varians

Właściwości: Redukcja azotanów (V) Redukcja azotanów (III)

Wykorzystanie O2

- tworzenie i stabilizacja barwy, usunięcie nadmiaru azotan (III), opóźnienie jełczenia, stabilizacja koloru, tworzenie aromatu i 2 smaku.

Mikroorganizmy wykorzystywane w produkcji wędlin fermentowanych i ich funkcja

Drożdże

Debaryomyces hanseni, Candida farnata

Właściwości : wykorzystanie O2

-Opóźnienie jełczenia tłuszczu, stabilizacja barwy, tworzenie aromatu i smaku

Pleśnie

Penicillium nalgiovense Penicillium chrysogenum

Właściwości: Porost powierzchniowy, wykorzystanie O2 utlenianie mleczanu, rozkład białek i aminokwasów

-Hamowanie niepożądanej mikroflory na powierzchni kiełbas, jednolite osuszanie kiełbas,

Opóźnienie jełczenia, stabilizacja barwy, tworzenie aromatu i smaku

Mleczne napoje fermentowane

(definicja wg Międzynarodowej Federacji Mleczarskiej)

*Produkty otrzymane na drodze fermentacji mleka pod wpływem odpowiednich mikroorganizmów, które powodują obniżenie pH z lub bez koagulacji. Mikroorganizmy powinny być Żywe i aktywne w produkcie (w ilości powyżej 107/g) do końca okresu trwałości.

Jeżeli* produkt jest pasteryzowany lub terminowany wymagania dla żywej mikroflory nie obowiązują. Produkt taki powinien być jednak oznakowany „fermentowane mleko poddane pasteryzacji (lub termizacji)”.

Do mlecznych napojów fermentowanych (PN 83/A-86061 Mleko i przetwory mleczarskie Napoje mleczne fermentowane) zaliczane są:

-jogurt

-mleko jogurtowe

-mleko ukwaszone

-maślanka spożywcza

-kefir.

Klasyfikacja technologiczna wyróżnia 4 typy szczepionek mleczarskich

1. Szczepionki typu N (O) przeznaczone do produkcji sera cheddar, feta i innych ser bez oczek, o zwartej

strukturze. W składzie tych szczepionek znajdują się szczepy gatunku Lactococcus lactis ssp. cremoris oraz

ssp.lactis niezdolne do fermentacji cytrynianów.

2. Szczepionki typu B (L) przeznaczone do produkcji twarogów, serów topionych i innych serów z niewielką liczbą oczek lub bez nich. W składzie tych szczepionek poza bakteriami Lactococcus lactis znajdują się także aromatyzujące szczepy z gatunku Leuconostoc mesenteroides ssp.cremoris i Ln.mesenteroides ssp.dextranicum.

3. Szczepionki typu D o wysokiej aktywności aromatotwórczej, przeznaczone szczególnie do produkcji

śmietany. W składzie, poza bakteriami kwaszącymi, znajdują się także szczepy odmiany diacetylactis.

4. Szczepionki typu BD (LD) przeznaczone do różnych

mlecznych produktów fermentowanych, szczególnie masła

oraz serów twarogowych i półtwardych. W składzie tych szczepionek występują zarówno szczepy kwaszące Lactococcus lactis, wraz z odmianą diacetylactis, jak i gatunków Leuconostoc cremoris ssp. cremoris

i ssp.dextranicum.

Skład szczepionek przeznaczonych do produkcji mleczarskiej

masło, śmietana, niektóre mleczne napoje fermentowane, sery twarogowe, sery dojrzewające miękkie i półtwarde (z oczkowaniem):

L.lactis ssp. Lactis , L.lactis ssp. lactis cremoris, L.lactis ssp. lactis var.disacetylactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. Cremoris, Leuconostoc mesenteroides ssp. dextranicum

jogurt Streptococcus thermophilus , Lactobacillus delbrueckii ssp.bulgaricus

kefir :

Ziarna kefirowe, Szczepionka kefirowa

FUNKCJA SZCZEPIONEK W PRODUKCJI MLECZNYCH WYROBÓW FERMENTOWANYCH:

*Wytworzenie kwasy mlekowego i innych metabolitów nadających produktom odpowiednie cechy

organoleptyczne;

*Koagulacja białek mleka;

*Przyspieszenie synerezy skrzepu mleka;

*Tworzenie gazu podczas produkcji serów (oczkowanie serów);

*Przemiany proteolityczne;

*Hamowanie rozwoju mikroorganizmów niepożądanych, co warunkuje trwałość i bezpieczeństwo zdrowotne produktów;

*Ograniczenie zawartości laktozy oraz przemiany innych składników mleka zwiększających wartość odżywczą tego surowca.

Probiotyki - Żywe lub pozostające w stanie anabiozy kultury z rodzaju Lactobacillus, Propionibacterium,

Pediococcus, Lactococcus, Enterococcus i Leuconostoc oraz niektóre grzyby Aspergillus i drożdze, głównie

z rodzaju Saccharomyces, Candida, zdolne do trwałego zasiedlania organizmu lub przechodzenia w stanie żywym przez przewód pokarmowy. Wiele firm na świecie jest w posiadaniu szczepów mikroorganizmów o właściwościach probiotycznych.

Do najbardziej znanych należą:

L.acidophilus LA1, L.acidophilus NCFB 1748,

L.acidophilus NFCM, L.acidophilus Gilliland L-1,

L.casei shirota, L.rhamnosus GG, L.gasseri ADH

Gatunki mikroorganizmów wykorzystywane w preparatach i produktach probiotycznych

Rodzaj Lactobacillus

L.acidophilus, L.amylovorus, L.casei, L.crispatus, L.gallinarium, L.gasseri, L.johnsonii,

L.paracasei, L.plantarum, L.reuteri, L.rhamnosus

Rodzaj Bifidobacterium

B.adolescentis, B.animalis, B.bifidum, B.breve, B.infantis, B.longum

Inne bakterie fermentacji mlekowej

Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Sporolactobacillus inulinus

Inne mikroorganizmy

Bacillus cereus, E.coli Nissle 1917, Propionibacterium freudenreichii, Saccharomyces boulardii

Warunki jakie spełniać powinny szczepy probiotyczne:

- szczep jednoznacznie saprofityczny,

- zdolny do przeżycia niekorzystnych warunków panujących w przewodzie pokarmowym (niskie

pH, sole żółciowe),

- zdolny do produkcji egzogennych substancji w organizmie konsumenta

- charakteryzuje się aktywnością antagonistyczną w stosunku do mikroflory patogennej i toksynotwórczej,

Szczepy o udokumentowanych właściwościach probiotycznych

* Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53013)

Kolonizacja przewodu pokarmowego, obniżenie

aktywności enzymów fekalnych, ochrona przed biegunkami po antybiotykoterapii, leczenie i zapobieganie

biegunkom rotawirusowym, leczenie powracających biegunek spowodowanych przez Clostridium difficile,

ochrona przed ostrymi biegunkami, leczenie choroby Crohna i dziecięcego artretyzmu reumatoidalnego, właściwości antagonistyczne w stosunku do bakterii wywołujących próchnicę zębów.

*Lactobacillus casei Sirota

Ochrona przed zaburzeniami jelitowymi, leczenie biegunek rotawirusowych, utrzymywanie w równowadze mikroflory jelitowej, obniżanie aktywności enzymów fekalnych, ochrona przed mutagenami pokarmowymi, pozytywne efekty w leczeniu raka pęcherza moczowego, wspomaganie układu odpornościowego we wczesnych stadiach raka okrężnicy, brak wpływu na system immunologiczny zdrowych osobników, leczenie obstrukcji

*Lactobacillus acidophilus NCFB 1748

Obniżanie aktywności enzymów fekalnych, zapobieganie biegunkom po radioterapii, leczenie obstrukcji

*Lactobacillus casei defensis DN 114 001

Stymulacja układu odpornościowego, zapobieganie i leczenie infekcji jelitowych, zmniejszenie częstości i

skrócenie czasu trwania ostrych biegunek u dzieci, dobra przeżywalność w żołądku i dwunastnicy

*Bifidobacterium animalis DN 173 010

Wysoka przeżywalność w żołądku i dwunastnicy. Pozytywne efekty w skróceniu pasażu jelitowego pokarmu, szczególnie u osób starszych.

*Lactobacillus Johnsonie (La1) (NCC533)

Adherencja do komórek ludzkiego jelita, stymulacja układu odpornościowego, pozytywne efekty w leczeniu

nieżytów przewodu pokarmowego, antagonizm w stosunku do Helicobacter pylori

* Bifidobacterium breve Yakult

Ochrona przed mutagenami pokarmowymi, utrzymanie w równowadze mikroflory jelitowej, ochrona przed

biegunkami

*Lactobacillus acidophilus NCFM

Obniżenie aktywności enzymów fekalnych, wysoka

aktywność BETA-galaktozydazy, dobra przeżywalność w przewodzie pokarmowym

Aby bakterie zaliczyć do probiotyków powinny one odznaczać się:

*Zdolnością do zasiedlania i namnażania w przewodzie pokarmowym;

*Synteza substancji antybiotycznych;

*Odpornością na niskie pH i żółć;

*Aktywowaniem systemu immunologicznego;

*Zdolnością usuwania mikroflory patogennej z przewodu pokarmowego;

Powodować wzrost odporności* na kolonizację przewodu pokarmowego przez mikroflorę chorobotwórczą.

Mechanizm działania probiotyków:

*Adhezja do nabłonka przewodu pokarmowego

*Konkurencja o substancje odżywcze

*Produkcja substancji antybakteryjnych

Generacje mlecznych napojów fermentowanych

Generacja (Opis)

I -Fermentacja spontaniczna, prowadzona przez mikroorganizmy stanowiące zanieczyszczenie

mleka, stosowana od 4000 do 9000 lat, zależnie od rejonu świata

II- Fermentacja w wyniku zaszczepienia mleka szczepionką zawierającą określone mikroorganizmy, stosowana od około 1900 r.

III- Fermentacja w wyniku zaszczepienia mleka szczepionką zawierająca wyłącznie lub

dodatkowo bakterie izolowane z jelit i należące do rodzajów Lactobacillus i Bifidobacterium,

stosowana od około 1980 r.

IV- Fermentacja z udziałem bakterii probiotycznych o, udokumentowanych w badaniach klinicznych,

właściwościach poprawy zdrowia człowieka, stosowana od około 1990 r.

Technologia produkcji napojów fermentowanych IV generacji

System I. Oddzielna hodowla zakwasów

A - zakwas tradycyjny, np. jogurtowy

B - zakwas bakterii probiotycznych

A +B= Fermentacja =Produkt

Technologia produkcji napojów fermentowanych IV generacji

System II. Oddzielna fermentacja i mieszanie gotowych produktów

A= Fermentacja

B= Fermentacja

A+B =Produkt

Technologia produkcji napojów fermentowanych IV generacji

System III. Dodatek zagęszczonej szczepionki do produktu po

A = Fermentacja +B = produkt

Podział fermentowanych napojów mlecznych w zależności od wykorzystanej mikroflory czynnej:

*TYP I produkowane z Użyciem mezofilnych paciorkowców z rodzaju Lactococcus (produkcja kwasu mlekowego) i Leuconostoc (biosynteza związków aromatu, głównie diacetylu); (kwaśne mleko, maślanka, skandynawskie napoje fermentowane). Produkty typowe dla krajów skandynawskich oraz Europy Środkowej i Wschodniej. Charakteryzują się łagodnym, lekko kwaśnym smakiem, maślanym aromatem, konsystencją zwartą, niekiedy ciągliwą.

*TYP II szczepy wykorzystywane w ich produkcji to najczęściej Lactobacillus delbrueckii ssp.bulgaricus izolowane ze spontanicznie ukwaszonego mleka. Produkty popularne w Bułgarii i w Azji Mniejszej (bułgarskie kwaśne mleko, syuzuma). Podział fermentowanych napojów mlecznych

w zależności od wykorzystanej mikroflory czynnej:

*TYP III produkowane z użyciem termofilnych paciorkowców i pałeczek mlekowych (Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus). Napoje tego typu były tradycyjnie produkowane w Azji Wschodniej i południowo-wschodniej Europie (jogurt, leben, ayran, dahi, gioddu itp.).

*TYP IV produkowane z wykorzystaniem mieszanych populacji różnych mezofilnych lub termofilnych bakterii mlekowych w połączeniu z drożdżami (głównie należą do rodzajów Kluyveromyces, Candida i Sacharomyces) (kefir, kumys, brano, huślanka, Żętyca).

Funkcje bakterii fermentacji mlekowej w wyrobach mleczarskich:

*Obniżenie zawartości laktozy;

*Wzrost zawartości wolnych aminokwasów i witamin z grupy B;

*Zwiększenie przyswajalności białek, Ca, Zn, Fe, Cu i P;

*Obniżenie zawartości cholesterolu w wyrobach mleczarskich do 50 %;

*Obniżenie własności immunogennych mleka.

Funkcje bakterii fermentacji mlekowej w innych wyrobach spożywczych:

Eliminowanie naturalnych* związków spożywczych w surowcach; hemaglutynina fasoli

*Rozkład oligosacharydów powodujących wzdęcia np. stachioza roślin strączkowych

*Wzrost zawartości wit. B2 i niacyny

*Wzrost zawartości wolnych aminokwasów

*Poprawa przyswajalności Fe, Zn, Ca.

Lody jako nośnik dla probiotycznych bakterii mlekowych

Skład mieszanki lodowej powinien być tak dobrany, aby po okresie przynajmniej 12 miesięcy

przechowywania uzyskać wysoką aktywność i przeżywalność bakterii probiotycznych, zapewniając oprócz efektów zdrowotnych, zwiększenie bezpieczeństwa higienicznego lodów w całym łańcuchu chłodniczym

Podczas zamrażania lodów dochodzi do poważnych zmian powodujących śmierć lub

zakłócenia subletalne skutkujące utratą korzystnych cech metabolicznych!

Krioprotektanty redukują uszkodzenia komórek podczas ich zamrażania i rozmrażania.

*Efekt ochronny polega na ograniczeniu krystalizacji wody i przeciwdziałaniu wzrostowi stężenia soli w zamrażanych komórkach.

Do krioprotektantów należą:*

-glukoza;

-disacharydy-sacharoza, laktoza, trehaloza;

-polisacharydy-skrobia, guaran, karagen, inulina,

-aminokwasy;

-kwasy karboksylowe-kwas cytrynowy

-syntetyczne polimery-polidekstroza.

Szanse, perspektywy i zagrożenia stosowania mikroflory przewodu pokarmowego w produkcji Żywności

Z dokonanej analizy danych* dotyczących bezpieczeństwa spożywania produktów zawierających Lactobacillus i Bifidobacterium wynika, że bakterie te mają małe zdolności patogenne (brak jakichkolwiek sygnałów o wywoływaniu infekcji).

*Na rynku jest coraz więcej produktów probiotycznych. Są one powszechniej akceptowane przez konsumentów jako nieodzowny składnik diety współczesnego człowieka.

Znaczenie bakterii fermentacji mlekowej:

1. Antagonizm w stosunku do patogenów człowieka

2. Znoszenie nietolerancji laktozy

3. Działanie antycholesterolowe

4. Aktywność antynowotworowa

5. Działanie immunomodulacyjne

6. Działanie antyalergiczne

7. Zapobieganie osteoroporozie

8. Zapobieganie próchnicy

Przekonanie konsumentów o korzystnym wpływie Żywności probiotycznej na organizm człowieka

powoduje, że producenci żywności wprowadzają na rynek nowe produkty o właściwościach prozdrowotnych. W Polsce do niedawna w bakterie probiotyczne najczęściej wzbogacane były mleczne napoje fermentowane. Ostatnio probiotyki można znaleźć w sokach owocowych, mleku i kaszkach dla niemowląt, a nawet czekoladzie.

GMO- szansa czy zagrożenie

GEN- to fragment DNA, w którym zakodowana jest informacja o budowie łańcuch polipeptydowego. Jest jednostką dziedziczną

GENOM- wg. T. A. Browna jest to cała informacja genetyczna żywego organizmu

TRANSGEN- to wprowadzony dodatkowo do organizmu nowy gen. Jest on wbudowany na stałe do genomu i przekazywany następnym pokoleniom zgodnie z prawami genetyki.

GMO - ORGANIZM MODYFIKOWANY GENETYCZNIE

Organizm inny niż organizm człowieka, w którym materiał genetyczny został zmieniony w sposób niezachodzący w warunkach naturalnych wskutek krzyżowania lub naturalnej rekombinacji.

INŻYNIERIA GENETYCZNA- To celowa ingerencja w organizm, która polega na

wprowadzeniu do genomu żywego organizmu nowych informacji genetycznych, czyli przenoszeniu genów z jednego organizmu do innego, bądź na zmodyfikowaniu

genomu poprzez izolowanie lub eliminację genów.

Jest to pojęcie do którego można zaliczyć m.in.:

_ klonowanie zwierząt,

_ namnażanie materiału genetycznego,

_ genetyczne modyfikacje roślin,

_ terapię genową,

_modyfikację bakterii, np. w celu produkcji

ludzkiej insuliny lub antybiotyków

ZAKRES MANIPULACJI GENETYCZNEJ:

Wyróżniamy trzy rodzaje metod modyfikacji genetycznych pozwalających uzyskać

pożądane cechy.

1.Zmieniona zostaje aktywność genów naturalnie występujących w danym organizmie

Metoda ta została wykorzystana w produkcji pomidorów Flavr Savr,, które jako pierwsze GMO zostały w 1994 roku dopuszczone do obrotu w USA. Zmniejszono w nich aktywność genu, który odpowiada za

proces dojrzewania i mięknięcia pomidora. Otrzymano odmianę zmienioną genetycznie,

choć w komórkach rośliny nie pojawił się żaden nowy element, żaden obcy gen.

2. Do organizmu wprowadzone zostają dodatkowe kopie jego własnych genów

Powielenie genu - powoduje "namnażanie" pożądanej cechy (barwa, zawartość cukru). Dotychczas nie wprowadzono do obrotu takich produktów

3.Wprowadzony gen pochodzi z organizmu innego gatunku

Włączenie materiału genetycznego (DNA) do genomu innych organizmów roślin lub zwierząt, niezależnie od gatunku. Najbardziej powszechne zastosowanie tego rodzaju modyfikacji to przeniesienie genu z bakterii glebowej Bacillus thuringensis do roślin uprawnych. Dzięki temu wytwarzają one toksynę chroniącą je przed owadami. Tak zmodyfikowane rośliny zostały wprowadzone do obrotu.

INŻYNIERIA GENETYCZNA- Dotychczas najszersze zastosowanie inżynieria

genetyczna osiągnęła na polu produkcji żywności

METODY OTRZYMYWANIA GMO:

1.Zwierzęta transgeniczne uzyskuje się miedzy innymi przez mikroiniekcję do zapłodnionego jaja lub komórki z wczesnego etapu rozwoju embrionalnego.

Zmienione zarodki wszczepia się do macicy matki zastępczej, gdzie rozwija się genetycznie zmodyfikowane potomstwo.

2.Inną metodą jest pobranie i hodowanie komórki z wczesnego stadium rozwoju zarodkowego -blastocysty. Są to komórki linii zarodkowej ES

/embryonic stem/.Mają one zdolność różnicowania się we wszystkie inne typy komórek. Można je zmienić genetycznie w laboratorium, wszczepić do blastocysty i implantować do macicymatki zastępczej.

3. „Wycinanie" genów i przenoszenie ich do genomów "gospodarza". „Nożycami" genetycznymi są enzymy restrykcyjne - restryktazy. Mają one zdolność rozpoznawania charakterystycznych miejsc DNA /określonych sekwencji zasad/ i przecinania go w tych punktach, zostawiając tzw. "lepkie końce", do których mogą być przyłączane dodatkowe geny.

Aby przenieść gen do organizmu biorcy, potrzebny jest środek transportu, tzw. wektor.

U roślin doskonałym wektorem okazał się plazmid Ti bakterii Agrobacterium tumefaciens, wywołującej guzowatość u roślin z rodziny różowatych.

W laboratorium można usunąć z plazmidu gen wywołujący narośla i wprowadzić do niego nowy gen, który ma być przeniesiony do rośliny. W ten sposób plazmid Ti jest wykorzystywany w celu przenoszenia

dodatkowych genów do roślin. Zakażenie roślin dodatkowym genem to transfekcja.

Metoda pokrycia małych kuleczek złota lub wolframu cząsteczkami DNA a następnie wstrzeliwanie ich do jąder komórek tkanki roślinnej z użyciem tzw. "armatki genowej" /gaz pod dużymciśnieniem/.

Technikę tę nazwano biolistyką i stosuje się ją zwłaszcza przy wprowadzaniu nowych genów do roślin jednoliściennych /zboża/.

Dwie najpopularniejsze metody modyfikacji genetycznych organizmów roślinnych. Wybrany gen może być dostarczony za pośrednictwem Agrobacterium (po lewej), albo poprzez związanie go do mikroskopijnych kuleczek złota lub wolframu i ostrzeliwanie nimi tkanek roślinnych. Na pożywkach przeprowadza się selekcję tych osobników, u których gen na stałe włączył się do chromosomu roślinnego, następnie rozpoczyna się

eksperymentalną uprawę.

Bezwektorowe metodymodyfikacji roślin:

-chemiczne

-fizyczne

Z użyciem PEG, chemiczna - polega na wykorzystaniu glikolu polietylenowego (PEG od ang. polyethylene glycol), który powoduje zwiększenie przepuszczalności błony

komórkowej, poprzez prowadzenie do jej chwilowej, odwracalnej dezorganizacji. To pozwala na wniknięcie transgenu do komórek, wraz z DNA nośnikowym.

Fizyczną metodą mogą być krótkotrwałe ,wysokonapięciowe impulsy elektryczne lub mikroiniekcja, czyli wprowadzenie genu za pomocą igły do komórek roślinnych.

GMO- PRZYKŁADY

_-Pierwszą zmodyfikowaną genetycznie rośliną był tytoń - 1984 rok.

_ Wroku 1986 modyfikacji poddano pomidora.

_ Od tego czasu zmodyfikowana została już większość roślin mających znaczenie

gospodarcze.

CELEM MODYFIKACJI ORGANIZMÓW JEST:

-uodpornienie ich na działanie niekorzystnych warunków, np. mróz, suszę

lub zasoloną glebę

-uodpornienie na choroby wirusowe, bakteryjne, grzybice

-uodpornienie roślin na herbicydy, czyli środki chwastobójcze

-uodpornienie roślin na owady żerujące najczęściej na liściach, zarówno w stadium dorosłym- imago, jak i larwalnym

-opóźnienie dojrzewania co ułatwia przechowywanie i transport

-szybszy przyrost masy ciała zwierząt

-zwiększenie wydajności mlecznej

-Transgeniczne zwierzęta gospodarcze otrzymuje się z myślą o wykorzystaniu ich jako producentów zrekombinowanych białek

o znaczeniu farmaceutycznym(np. czynnik krzepliwości krwi, erytropoetynę leczącą anemię, ß interferon zwalczający infekcje wirusowe i nowotwory oraz hormon wzrostu)

ŻYWNOŚĆ MODYFIKOWANA GENETYCZNIE:

Genetycznie Modyfikowana Żywność (Żywność GM) to żywność:

-zawierająca GMO,

-składająca się z GMO lub

-wytworzona z GMO

W PRACACH GENETYCZNYCH PROWADZONYCH W CELU UZYSKANIA ŻYWNOŚCI TRANSGENICZNEJ DOMINUJĄ 3 KIERUNKI:

1.Wzbogacenie żywności w składniki podnoszące jej wartość żywieniową

2.Usuwanie substancji szkodliwych i niepożądanych

3. Poprawa cech funkcjonalnych związanych z procesami przetwórczymi

GDZIE SIĘ UPRAWIA:

-Największy areał upraw roślin genetycznie zmodyfikowanych znajduje się w: USA, Argentynie, Kanadzie, Brazylii, Chinach, Paragwaju, Indiach i RPA. Największe ilości roślin GM uprawiane są w Stanach Zjednoczonych Ameryki Płn. ( 47,6 mln ha).

- Spośród skomercjalizowanych roślin GM, najwięcej uprawia się soi, kukurydzy, bawełny i rzepaku. Ponad 50% wszystkich upraw soi na świecie stanowi soja zmodyfikowana genetycznie. W USA i Japonii uprawiane są także m.in. genetycznie zmodyfikowane pomidory, ziemniaki, buraki cukrowe.

- Obecnie w Unii Europejskiej, w tym także w Polsce, stosować można jako żywność lub składniki żywności zmodyfikowaną genetycznie soję, kukurydzę, rzepak (ściśle określone linie). W Europie rośliny genetycznie zmodyfikowane uprawiane są w Rumunii, Hiszpanii i Niemczech.

REGULAMINY PRAWNE DOTYCZĄCE GMO NA TERENIE UE.

Dyrektywa Rady nr 219 z dnia 23 kwietnia 1990 roku w sprawie zamkniętego użycia genetycznie zmodyfikowanych mikroorganizmów. Dyrektywa ta została zmieniona Dyrektywą Rady nr 81 z dnia 26 października 1998 roku;

Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady Europy 2001/18/EC z dnia 12 marca 2001 roku uchylającej Dyrektywę Rady 90/220/EWG w sprawie zamierzonego uwalniania do środowiska organizmów genetycznie zmodyfikowanych;

Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady Nr 1829/2003 z dnia 15 lipca 2003 roku w sprawie genetycznie zmodyfikowanej żywności i pasz;

Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady Nr 1830/2003 z dnia 22 września 2003 roku w sprawie identyfikacji i oznakowania organizmów genetycznie zmodyfikowanych oraz

identyfikacji produktów żywnościowych i paszowych wytworzonych z organizmów genetycznie zmodyfikowanych, zmieniającym Dyrektywę 2001/18/WE; Rozporządzenie

Parlamentu Europejskiego i Rady Nr 1846/2003z dnia 15 lipca 2003 roku w sprawie trans granicznego przemieszczania organizmów genetycznie zmodyfikowanych.

REGULAMINY NA TERENIE POLSKI

Ustawa z dnia 22 czerwca 2001 roku o organizmach genetycznie zmodyfikowanych (GMO) (Dz. U. Nr 76, poz. 811 z późn. zm.), która weszła w życie z dniem 26 października 2001 roku

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 8 lipca 2002 roku w sprawie określenia szczegółowego sposobu przeprowadzenia oceny zagrożeń dla zdrowia ludzi i środowiska w związku z podjęciem działań polegających na zamkniętym użyciu GMO, zamierzonym uwolnieniu GMO do środowiska, w tym

wprowadzeniu do obrotu produktów GMO oraz wymagań jakie powinna spełniać dokumentacja zawierająca ustalenia takiej oceny (Dz. U. Nr 107, poz.944).

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 21 lutego 2002 roku w sprawie określenia szczegółowego sposobu funkcjonowania Komisji do spraw organizmów genetycznie zmodyfikowanych

(Dz. U. Nr 19, poz. 196).

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 29 listopada 2002 roku w sprawie określenia listy organizmów patogennych oraz ich klasyfikacji, a także niezbędnych środków dla poszczególnych

stopni hermetyczności (Dz. U. Nr 212, poz. 1798).

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 6 czerwca 2002 roku w sprawie określenia wzorów wniosków dotyczących zgód zezwoleń na działania w zakresie organizmów genetycznie

zmodyfikowanych (Dz. U. Nr 87, poz. 797).

Rozporządzenie Ministra Finansów z dnia 19 kwietnia 2002 roku w sprawie urzędów celnych właściwych dla przywozu i wywozu produktów GMO (Dz. U. Nr 43, poz. 406 z późn .zm.).

ZASADY WPROWADZENIA GMO NA RYNEK:

-WHO wraz z Organizacją Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) i Programem Narodów Zjednoczonych do spraw Środowiska (UNEP) wspólnie pomagają krajom wprowadzającym produkty GM przeprowadzić

badaniach pod każdym kątem ich wpływu na ludzkie zdrowie i środowisko naturalne.

- Żaden podmiot nie może wprowadzać do obrotu GMO przeznaczonego do użycia jako żywność/środki żywienia zwierząt, jeśli nie są one objęte zezwoleniem udzielonym zgodnie z postanowieniami rozporządzenia.

- W celu uzyskania zezwolenia, należy złożyć wniosek do właściwego organu krajowego państwa członkowskiego. W Polsce funkcję tę pełni Główny Inspektor Sanitarny, który przekazuje wniosek wraz ze wszystkimi dodatkowymi informacjami do Europejskiego Urzędu

Bezpieczeństwa Żywności.

- Zezwolenia dla GMO przeznaczonego do użycia nie udziela się, jeśli podmiot występujący o takie zezwolenie nie udowodni w wystarczający sposób, że spełnia ona wymagania dotyczące bezpieczeństwa.

- Nowe przepisy w zakresie GMO uwzględniają także dotychczasowe doświadczenie z którego wynika, iż nie powinno udzielać się zezwolenia dla jednego rodzaju użytkowania produktu, kiedy prawdopodobnie będzie on użytkowany zarówno jako produkt żywnościowy, jak i środek żywienia zwierząt.

- Dlatego też przyjęto zasadę, iż zezwolenia dla takich produktów powinno się udzielać tylko wtedy, kiedy spełniają standardy bezpieczeństwa zarówno dla ludzi jaki

i zwierząt oraz środowiska

- identyfikacja potencjalnie szkodliwych skutków, jakie mogą wyniknąć z użycia GMO

- dokonanie oceny możliwości wystąpienia tych skutków

- dokonanie oceny dotkliwości potencjalnej szkody

Żywność GM zgodnie z obowiązującymi przepisami prawa UE nie może

-mieć niekorzystnego wpływu na zdrowie ludzi i zwierząt oraz na środowisko, wprowadzać w błąd konsumenta,

-różnić się pod względem wartości odżywczych (nie może zawierać mniej składników konwencjonalnego odpowiednika, tzn. niezmodyfikowanego genetycznie produktu spożywczego.

TRACEABILITY MOŻLIWOŚĆ ŚLEDZENIA ŻYWNOŚCI GM

- jest ułatwieniem kontroli i weryfikacji wymaganego przepisami prawnymi znakowania

- umożliwia sprawne wycofanie produktów spożywczych zawierających lub składających się z GMO, w przypadku kiedy zaistnieje ryzyko zagrożenia dla zdrowia ludzi lub bezpieczeństwa środowiska.

Wymóg wdrożenia systemu traceability obowiązuje wszystkich operatorów żywności, to znaczy wszystkie osoby, które umieszczają produkt GM na rynku lub otrzymują taki produkt od dostawców wewnątrz Unii Europejskiej

Dokumentacja powinna być przechowywana przez 5 lat od daty każdej

transakcji zarówno przez podmiot udostępniający, jak i otrzymujący genetycznie zmodyfikowany produkt spożywczy. Każdy operator żywności jest zobligowany do udostępnienia informacji, zawartych w prowadzonym przez niego rejestrze, na życzenie kompetentnego urzędu

Polskie przepisy zobowiązują do etykietowania żywności i pełnej informacji

o modyfikacjach

ZNAKOWANIA I INDETYFIKACJA PRODUKTÓW GMO:

Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady Europy nr 1829/2003 z dnia 22 września 2003 roku w sprawie genetycznie zmodyfikowanej żywności i środków żywienia zwierząt nakłada na producentów obowiązek znakowania żywności, jeśli udział składnika wywodzącego się z organizmów modyfikowanych genetycznie w środku spożywczym przekracza 0,9%tego składnika w produkcie

W kwietniu 2004 roku Unia Europejska wprowadziła ścisłe zasady dotyczące odpowiedniego znakowania

produktów. Opakowanie wymaga odpowiedniego oznakowania, jeśli produkt zawiera więcej niż 0,9%

składników modyfikowanych genetycznie. Jeśli składniki oczekują na końcową akceptację, wskaźnik ten obniża się do 0,5%.

ZGODNIE Z ARTYKUŁEM 47 USTAWY O ORGANIZMACH GENETYCZNIE ZMODYFIKOWANYCH OZNAKOWANIE PRODUKTU GMO POWINNO ZAWIERAĆ NASTĘPUJĄCE INFORMACJE:

- nazwę produktu GMO i nazwy zawartych w nim GMO

- imię i nazwisko lub nazwę producenta lub importera oraz adres

- przewidywany obszar stosowania produktu GMO: przemysł, rolnictwo, leśnictwo, powszechne użytkowanie przez konsumentów lub inne specjalistyczne zastosowanie

- zastosowanie produktu GMO i dokładne warunki użytkowania wraz z informacją, w uzasadnionych przypadkach, o rodzaju środowiska, dla którego produkt jest odpowiedni,

- szczególne wymagania dotyczące magazynowania i transportu, jeżeli zostały określone w zezwoleniu,

- informacje o różnicy wartości użytkowej, między produktem GMO, a jego tradycyjnym

odpowiednikiem

- środki, jakie powinny być podjęte w przypadku niezamierzonego uwolnienia GMO, niezgodnego z wymaganiami dotyczącymi wprowadzenia produktu GMO do obrotu, jeżeli zostały określone w zezwoleniu

- numer uzyskanego pozwolenia na wprowadzenie produktu GMO

ZNAKOWANIE I INDENTYFIKALNOŚĆ PRODUKTÓW GMO

W przypadku gdy cały produkt jest genetycznie zmodyfikowany oznakowanie powinno być uzupełnione informacją: produkt genetycznie zmodyfikowany. Jeśli tylko niektóre składniki są genetycznie zmodyfikowane, obok nazwy składnika należy umieścić napis: genetycznie zmodyfikowany.

Napis i informacja powinny być czytelne i zapisane czcionką tej samej wielkości co nazwa składnika lub produktu.

GIS- Urzędem właściwym na terenie Polski, do przyjmowania wniosków o wprowadzenie do obrotu żywności GM pochodzenia roślinnego jest Główny

Inspektorat Sanitarny, natomiast decyzje o wprowadzeniu ww. żywności do obrotu podejmowane są przez Instytucje Unii Europejskiej.

Kontrolę nad przestrzeganiem przepisów aktów

prawnych z zakresu żywności GM sprawują:

1) Ministerstwo Środowiska

2) Państwowa Inspekcja Sanitarna,

3) Państwowa Inspekcja Ochrony Roślin i Nasiennictwa,

4) Inspekcja Ochrony Środowiska,

5) Inspekcja Weterynaryjna,

6) UOKIK,

7) Państwowa Inspekcja Pracy,

8) organy administracji celnej w zakresie kontroli legalnego

obrotu GMO,

9) Inspekcja Jakości Handlowej Artykułów Rolno-Spożywczych.

Kontrola żywności GM polega na:

_ weryfikacji dokumentacji (traceablilty),

_ sprawdzeniu znakowania,

_ próbkobraniu.

WSPÓLNOTOWY REJESTR GENETYCZNIE ZMODYFIKOWANEJ ŻYWNOŚCI I PASZ

Rozporządzenie 1829/2003 jest podstawą prawą do prowadzenia 'Wspólnotowego Rejestru genetycznie zmodyfikowanej żywności i pasz'. Rejestr administrowany jest przez Komisję Europejską ima formę elektroniczną.

GMO TO PROBLEM?

Produkty nowoczesnej biotechnologii (organizmy genetycznie zmodyfikowane) coraz częściej pojawiają się na rynku, budząc wiele kontrowersji, szczególnie w odniesieniu do problematyki bezpieczeństwa tych produktów dla zdrowia człowieka i ewentualnego ich wpływu na inne organizmy w środowisku.

W związku z tym wprowadza się i udoskonala procedury i mechanizmy oceny ryzyka związanego z wykorzystywaniem genetycznie zmodyfikowanych organizmów. Unia Europejska poświęca wiele uwagi

ocenie zagrożeń wynikających z użycia GMO.

Hipotetyczne zagrożenia:

1. Zdrowie -możliwość wystąpienia:

_ alergenów

_ toksyn (kumulacja w organizmie)

_ oporności na antybiotyki

2. Środowisko - brak barier w środowisku naturalnym do nierozprzestrzeniania się pyłku genetycznie modyfikowanych roślin (zagrożenie dla bioróżnorodności)

3. Badania:

_ niedokładność metod rekombinacji DNA

4. Etyka - wprowadzanie genów zwierząt do komórek roślinnych (wegetarianie)

GMO KORZYŚCI:

- Możliwość uzyskiwania większych zbiorów, o lepszej jakości (odporność na szkodliwe motyle, stonkę ziemniaczaną, wirusy, bakterie, odporność na herbicydy)

- Zwiększenie bioróżnorodności roślin

- Obniżenie kosztów produkcji

- Wzrost wartości żywieniowej produktów

- Poprawa walorów estetycznych plonów (np. barwa kwiatów)

- Podniesienie standardu życia ludzi na terenach gdzie brakuje żywności

- Ułatwienie produkcji np. szczepionek

WNIOSKI:
- niezbędna jest jawność badań;

- konieczna jest informacja i oznakowanie żywności modyfikowanej genetycznie

- gwarantowane musi być prawo konsumenta do wyboru między żywnością modyfikowaną a niemodyfikowaną

1) AKTYWNOŚĆ WODY- krytyczny parametr kontroli jakości

Aktywność wody ma wpływ na wygląd, konsystencję, zapach i smak oraz podatność wyrobu na zepsucie. Kontrola optymalnej aktywności wody, charakterystycznej dla danego produktu, umożliwia uzyskanie najwyższej jakości, maksymalnej trwałości i zminimalizowanie zawartości substancji konserwujących. Dlatego też aktywność wody odgrywa kluczową rolę w procesie kontroli jakości produktów żywnościowych, farmaceutycznych, kosmetycznych i innych.

Water Activity (ang.) Aktywność wody (a_w) w żywności jest definiowana jako stosunek ciśnienia pary wodnej nad żywnością do ciśnienia pary wodnej nad czystą wodą w tej samej temperaturze. Wartość tę przyjęto w celu dokładniejszego określenia zapotrzebowania drobnoustrojów na wodę. Czysta chemicznie woda ma aktywność a_w=1. Ze wzrostem stężenia związków rozpuszczalnych aktywność wody spada poniżej wartości 1. Większość drobnoustrojów może rosnąć w środowiskach, których aktywność wody wynosi powyżej 0,95 jakkolwiek wzrost niektórych z nich można stwierdzić w środowiskach o aktywności wody wynoszącej 0,6. Drobnoustroje zdolne do wzrostu przy niskiej wilgotności środowiska zaliczane są do kserofilnych, wykazujące natomiast wzrost w środowiskach o dużym stężeniu cukrów do osmofilnych, w dużych stężeniach soli do halofilnych.

W technologii żywności są stosowane różne metody utrwalania żywności oparte na regulacji aktywności wody. Można je podzielić na:

*metody oparte na dodawaniu substancji osmoaktywnych do żywności (głównie soli kuchennej lub cukru),

*metody oparte na usuwaniu wody z żywności,

*metody kombinowane, stosujące jednocześnie odwadnianie i dodawanie substancji podwyższających ciśnienie osmotyczne.

Rozwój większości bakterii jest zahamowany już przy stężeniu cukru w środowisku wynoszącym 25-35%, natomiast większość drożdży nie rozwija się dopiero przy stężeniu ponad 65% cukru (sacharozy). Do zahamowania rozwoju pleśni jest wymagane jeszcze większe stężenie cukru - ok. 75-80%. Dopiero przy dawce 18-20% soli kuchennej uzyskuje się pełniejsze zakonserwowanie żywności. Spożywane przez człowieka potrawy zawierają przeciętnie ok. 1% NaCl.

2) BIODEGRADACJA (gr. bios - życie, łac. degradatio - obniżenie) to biochemiczny rozkład związków organicznych przez organizmy żywe (bakterie, pierwotniaki, promieniowce, grzyby, glony, robaki) na prostsze składniki chemiczne.
Termin biodegradacja, w odróżnieniu od terminu mineralizacja, używany jest na ogół w odniesieniu do substancji szkodliwych, np. pestycydów. Rozkładowi ulegać może nawet 95% substancji organicznej. Biodegradację wykorzystuje się w biologicznych oczyszczalniach ścieków oraz w stawach biologicznych (służących do fermentacyjnego oczyszczania ścieków np. z cukrowni). Konieczna jest do tego odpowiednia temperatura oraz brak w ściekach substancji toksycznych dla mikroorganizmów (np. detergentów czy pestycydów).

3) BIOFILM, forma agregacji bakterii, grzybów i innych mikroskopijnych organizmów w postaci cienkich osadów tworzących się na różnych powierzchniach, mających kontakt z niesterylną wodą lub innymi płynami. Powstają we wszystkich środowiskach.
W zależności od miejsca powstawania i składu gatunkowego biofilmy mogą być przyczyną wielu chorób lub mieć pozytywne znaczenie dla człowieka. Mikroorganizmy tworzące biofilmy są odpowiedzialne np. za degradację zanieczyszczeń organicznych gleby i wód. Inne, tworzące nazębną płytkę bakteryjną, są przyczyną próchnicy zębów. Jeszcze inne powodują groźne choroby prostaty, nerek, gruźlicę, infekcje ucha środkowego.
Zastosowanie nowoczesnych technik skaningowych i laserowych umożliwiających "cięcie na plastry" obserwowanej powierzchni i analizę poszczególnych warstw z osobna, pozwoliło ustalić proces powstawania i budowy biofilmów. Okazało się, że bakterie (lub inne mikroorganizmy) tworzące biofilmy rosną w mikrokoloniach. Stanowią one zaledwie 30% masy mikrokolonii, reszta to pozakomórkowa matrix zespalająca organizmy oraz szereg innych substancji. Biofilm jest agregatem takich mikrokolonii oddzielonych od siebie kanałami, przez które przepływa woda, dostarczająca koloniom substancji odżywczych oraz usuwająca resztki przemiany materii. Rozrost mikrokolonii powoduje zróżnicowanie chemicznego środowiska kolonii umożliwiające koegzystencję różnych gatunków i stadiów metabolicznych bakterii (replikujących i niereplikujących).
Bakterie tworzące biofilmy są znacznie bardziej odporne na działanie antybiotyków, przykładowo penicylina penetrująca biofilm rozkładana jest przez beta-laktamazy, degradujące antybiotyk szybciej niż jest on w stanie przedostać się do głębszych warstw biofilmu. Nawet jeśli antybiotyk nie zostanie rozłożony w czasie jego wędrówki przez biofilm to współistnienie bakterii replikujących i niereplikujących zapewni przetrwanie takiej mikrokolonii. Niereplikujące bakterie przetrwają działanie antybiotyku i dadzą początek nowej kolonii.
Biofilmy stwarzają liczne problemy medyczne, zanieczyszczjąc soczewki kontaktowe, cewniki, sztuczne implanty. Są przyczyną wielu zakażeń szpitalnych.

Wśród bakterii tworzących biofilm wymienia się:

*Staphylococcus epidermidis

*Pseudomonas aeruginosa

*Escherichia coli

*Enterococcus faecalis

Zwarta struktura biofilmu jest bardzo trudna do usunięcia, dlatego też mycie i dezynfekcja są ważnymi czynnikami mającymi na celu zapobieganie akumulacji materii mikrobiologicznej.

4) BIOREAKTOR (dla fermentacji metanowej) - najczęściej urządzenia o ciągłym przepływie ścieków. Występują jako bioreaktory z beztlenowym osadem oraz beztlenową błoną biologiczną. Efektem pracy bioreaktora są wstępnie oczyszczone ścieki oraz biogaz wykorzystywany np. do ogrzewania budynków oczyszczalni ścieków. Bioreaktor posiada również wady, do głównych zaliczamy sporą wrażliwość na odczyn i temperaturę oraz często niewystarczające oczyszczenie zanieczyszczeń, które należy doczyszczać metodami tlenowymi. Fermentacja metanowa (czyli anaerobowe oczyszczanie) stosowana jest głównie do oczyszczania ścieków z przemysłu spożywczego, papierniczego, farmaceutycznego, celulozowego, a także ferm hodowlanych.

Bioreaktory - Są to urządzenia skonstruowane w sposób umożliwiający kontrolę procesu produkcyjnego jego optymalny przebieg (pomiar i regulację parametrów) w warunkach maksymalnego ograniczenia lub całkowitego wyeliminowania możliwości zakażeń. Pozwalają na prowadzenie procesów mikrobiologicznych, enzymatycznych oraz hodowli komórek organizmów wyższych.
Duże bioreaktory, o pojemności do 2 tys. m3 przeznaczone są do oczyszczania ścieków.
5) DEZYNFEKCJA (nie mylić z odkażaniem) - postępowanie mające na celu maksymalne zmniejszenie liczby drobnoustrojów w odkażanym materiale. Dezynfekcja niszczy formy wegetatywne mikroorganizmów, a nie zawsze usuwa formy przetrwalnikowe. Zdezynfekowany materiał nie musi być jałowy. Dezynfekcja, w przeciwieństwie do antyseptyki dotyczy przedmiotów i powierzchni użytkowych.

Wyniki dezynfekcji zależą od trzech czynników:

*drobnoustroju - gatunek, liczba, aktywność fizjologiczna,

*środka dezynfekcyjnego - właściwości chemiczne i fizyczne, stężenie, czas działania,

*środowiska - temperatura, wilgotność, pH, obecność materii organicznej, poziom kationów Ca²⁺ i Mn²⁺ itp.

Do dezynfekcji stosuje się metody fizyczne i chemiczne.

Czynniki fizyczne używane do dezynfekcji:

*Para wodna - do dezynfekcji wcześniej oczyszczonego sprzętu, odzieży, unieszkodliwiania odpadów, używa się pary wodnej w temperaturze 100-105°C pod zmniejszonym ciśnieniem (0,5 - 0,45 atm). Pary wodnej pod normalnym ciśnieniem używa się od odkażania m.in. wyposażenia sanitarnego.

*Promieniowanie - do odkażania używa się promieni UV o długości fali 256 nm, które niszczą drobnoustroje w powietrzu i na nie zasłoniętych powierzchniach.

Im dłuższy jest czas działania i stężenie środka dezynfekcyjnego, tym większa liczba drobnoustrojów zostanie zniszczona. Ze względu na to, iż środki chemiczne zwykle nie działają w środowisku suchym, ważny jest również stopień ich wilgotności, co jest szczególnie ważne w dezynfekcji powietrza.

Sterylizacja, wyjaławianie - jednostkowy proces technologiczny polegający na zniszczeniu wszystkich, zarówno wegetatywnych, jak i przetrwalnikowych form mikroorganizmów. Sterylizacji można dokonać mechanicznie, fizycznie, bądź chemicznie, najczęściej używa się metod fizycznych. Prawidłowo wysterylizowany materiał jest jałowy - nie zawiera żadnych żywych drobnoustrojów (także wirusów) oraz ich form przetrwalnikowych. Metody sterylizacji

Wyróżnia się następujące metody wyjaławiania:

*Wyżarzanie lub spalanie

*Sterylizacja suchym gorącym powietrzem

*Sterylizacja nasyconą parą wodną pod ciśnieniem

*Sterylizacja przez sączenie

*Sterylizacja promieniowaniem

-jonizującym

-UV

-mikrofalowym

*Sterylizacja gazami

-tlenkiem etylenu

-formaldehydem

-ozonem

*Sterylizacja roztworami środków chemicznych

-aldehydu glutarowego

-kwasu nadoctowego

*Sterylizacja plazmowa

Wyżarzanie przedmiotu poddawanego wyjaławianiu w płomieniu palnika powoduje spalenie komórek drobnoustrojów. Metoda ta jest stosowana tylko do drobnych przedmiotów metalowych - na przykład do sterylizacji ez stosowanych do posiewów mikrobiologicznych.

Spalanie stosujemy wówczas, gdy chcemy zniszczyć skażony materiał - na przykład odpady szpitalne.

Sterylizacja suchym gorącym powietrzem

Suche gorące powietrze powoduje utlenianie, a co za tym idzie inaktywację i degradację składników komórkowych drobnoustrojów.

Wyjaławianie suchym gorącym powietrzem prowadzi się w sterylizatorach powietrznych, stanowiących zamknięte komory z termoregulacją, stosując temperatury 160-200°C utrzymywane w czasie od dwóch godzin do kilkunastu minut. Warunki sterylizacji zależą w głównej mierze od wyjaławianego materiału i jego wytrzymałości termicznej. Materiał powinien być suchy, czysty i zabezpieczony przed ponownym skażeniem, na przykład za pomocą termoodpornej folii z tworzywa sztucznego.

Aby materiał został wyjałowiony, suche gorące powietrze musi przeniknąć do jego wnętrza - czas potrzebny na zajście tego procesu nazywany jest czasem przenikania. Gdy materiał osiągnie odpowiednią temperaturę, rozpoczyna się czas utrzymywania się, będący właściwym procesem sterylizacji. Zwykle dla bezpieczeństwa oba czasy wydłuża się o połowę. Materiał powinien być ułożony w sterylizatorze tak, by nie utrudniać dostępu gorącego powietrza.

Sterylizacja parą wodną pod ciśnieniem

Nasycona para wodna powoduje gwałtowną hydrolizę, denaturację i koagulację enzymów i struktur komórkowych. Wyjaławianie jest rezultatem zarówno wysokiej temperatury, jak i aktywności cząsteczek wody. Zwykle stosowane temperatury sięgają 108-134 °C, zaś czas wyjaławiania wynosi 15-30 minut. Aby osiągnąć taką temperaturę pary, podnosi się ciśnienie o wartość od jednej atmosfery w górę. Wzrost ciśnienia o jedną atmosferę powoduje podniesienie temperatury wrzenia wody o około 10 stopni.

Wyjaławianie parą wodną przeprowadza się w autoklawach (aparatach ciśnieniowych), wyposażonych w przyrządy do pomiaru temperatury i ciśnienia oraz odpowiednie elementy zabezpieczające (zawory).

Wyjaławianie hermetycznie zamkniętych pojemników z roztworami możliwe jest dzięki temu, że doprowadzona do autoklawu nasycona para wodna oddaje im swoje ciepło utajone, ogrzewając je do własnej temperatury. Roztwór w pojemniku paruje, wytwarzając "własną" parę, która jest faktycznym czynnikiem sterylizującym.

Proces sterylizacji parą wodną składa się z następujących etapów:

*Czas nagrzewania - ciepło przenika wówczas w głąb materiału. Czas ten jest różny dla różnych obiektów, dlatego np. różne rodzaje pojemników należy wyjaławiać oddzielnie.

*Czas wyrównania temperatury - para wodna oddaje swoje ciepło utajone materiałowi aż do chwili, gdy temperatury wyrównają się i wymiana ciepła ustąpi.

*Czas wyjaławiania - właściwa sterylizacja, podczas której staramy się utrzymywać temperaturę przez stosowny okres. Zwykle dla bezpieczeństwa wydłuża się go o połowę.

*Czas schładzania autoklawu - czas od chwili przerwania ogrzewania do momentu, gdy manometr wskaże, że ciśnienie wewnątrz autoklawu jest równe atmosferycznemu.

Wyjaławianie parą wodną nie może być, rzecz jasna, stosowane do płynów niebędących układami wodnymi oraz do pustych pojemników, gdyż nie ma w nich z czego powstawać para. Uzyskane wówczas warunki sprowadzają się do podwyższenia temperatury (jak w przypadku sterylizacji suchym gorącym powietrzem). Jest ona jednak zbyt niska, by proces osiągnął wymaganą skuteczność.

W hermetycznie zamkniętych pojemnikach wytwarza się nadciśnienie, którego wielkość zależy od stopnia wypełnienia - jeśli roztwór zajmuje ponad 90% pojemności, ciśnienie może rozerwać pojemnik. Dlatego też zaleca się, by pojemnik nie był wypełniony w więcej niż 85 procentach.

Drugim istotnym zjawiskiem jest to, że płyn w pojemniku stygnie wolniej, niż komora autoklawu. Powstaje więc nadciśnienie, które grozi implozją pojemnika. Aby się przed nią ustrzec, nie należy wyjmować zawartości autoklawu tuż po jego otwarciu. Można też zastosować chłodzenie cieczą, aby temperatury wyrównywały się szybciej.

Nasyconą parą wodną możemy wyjaławiać zarówno roztwory wodne, jak i odzież ochronną, opatrunki, narzędzia. Materiały należy zabezpieczyć przed powtórnym skażeniem.

Sączenie

Istotą tego procesu jest fizyczne usuwanie drobnoustrojów z roztworu lub gazu przez zatrzymanie ich na jałowym sączku membranowym ( wykonanym z estrów nitrocelulozy) o średnicy porów mniejszej niż 0,2 μm (mikrometra). Sączki te to cienkie błony o grubości około 70-140 μm, mające kształt krążków lub arkuszy. Średnica porów 0,45 mikrometra zatrzymuje bakterie i przetrwalniki a 0,22 mikrona wirusy.

Korzyści wynikające z tej metody są znaczące - nie zmienia się pH roztworu, nie rozpadają się jego składniki wrażliwe na temperaturę (termolabilne, na przykład witaminy), substancje nie ulegają adsorpcji na materiale sączka.

Zestawy do sączenia należy wyjałowić za pomocą pary lub suchego gorącego powietrza. Koniecznie jałowy musi być też pojemnik, do którego zbieramy roztwór, a dozowanie do opakowań jednostkowych musi odbywać się w warunkach aseptycznych.

Ten typ wyjaławiania, z racji zagrożenia wtórnym skażeniem podczas dozowania, stosujemy tylko wówczas, gdy roztworu nie można wyjałowić termicznie - na przykład gdy jest to roztwór zawierający witaminy lub preparat biologiczny (enzymy, roztwory toksyn, surowica). Metodą sączenia wyjaławia się również powietrze - rolę filtra pełnią arkusze z włókien szklanych (filtry HEPA).

Sterylizacja promieniowaniem

Ultrafiolet jest efektywną metodą sterylizacji powierzchni nieosłoniętych przez szkło lub papier.

Promieniowanie UV

Wyjaławianie polega na naświetlaniu materiału promieniowaniem ultrafioletowym. Promieniowanie to zmienia strukturę kwasów nukleinowych, dlatego najsilniej działa na formy wegetatywne drobnoustrojów. Używa się fal o długości 210-328 nm (najbardziej aktywne jest promieniowanie o długości fali 254 nm), emitowanych np. przez lampy rtęciowe (niskociśnieniowa rura z kwarcu, wypełniona parami rtęci).

Promieniowanie ultrafioletowe jest szkodliwe dla ludzi - może powodować między innymi stany zapalne skóry i zapalenie spojówek.

Promieniowanie ultrafioletowe nie przenika w głąb płynów i ciał stałych, jest absorbowane przez szkło i tworzywa sztuczne. Dlatego też wyjaławiamy w ten sposób na ogół tylko powietrze lub powierzchnię przedmiotów. Jest to metoda pomocnicza.

Promieniowanie jonizujące

Sterylizacja promieniowaniem jonizującym przebiega zarówno w sposób bezpośredni, jak i pośredni, przez produkty radiolizy wody. Źródłem tego promieniowania mogą być na przykład izotopy - zwykle używa się izotopu kobaltu ⁶⁰Co lub wiązka elektronów i promieniowanie X, wytworzone w akceleratorze.

Zwykle stosowaną dawką minimalna jest 25 kGy, dawniej stosowaną jednostką był (2,5 Mrad).

Metodę tę stosujemy do wyjaławiania materiałów termolabilnych - wyrobów medycznych jednorazowego użytku, produktów leczniczych, kosmetyków oraz materiałów transplantacyjnych.

Wyjaławianie gazami

Stosujemy je w szczególnych przypadkach, gdyż z reguły stosowane gazy są agresywnymi reagentami i zachodzi ryzyko zajścia niekorzystnych zmian chemicznych w materiale poddawanym wyjaławianiu lub sorpcji gazów.

Tlenek etylenu

Jest to czynnik o działaniu alkilującym, bakterio- i wirusobójczy. W wyższych stężeniach niszczy też przetrwalniki.

Tlenek etylenu może powodować u ludzi podrażnienie błon śluzowych, nudności i wymioty. Jest też łatwopalny, a z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchową - ryzyko wybuchu zmniejsza się, mieszając 10% lub 20% tlenku etylenu z dwutlenkiem węgla lub azotem.

Do sterylizacji używany jest czysty tlenek etylenu lub jego mieszanina z dwutlenkiem węgla (w proporcji 1:9). Sterylizację prowadzi się w komorze gazoszczelnej w temperaturze 30-65°C, przy wilgotności względnej 40-60%. Stężenie gazu nie powinno przekraczać 1200 mg/l. Skuteczność procesu bardzo zależy od tych warunków.

Zaletą tlenku etylenu jest jego przenikliwość - gaz ten przedostaje się przez tworzywa sztuczne, którymi owija się wyjaławiane przedmioty, dzięki czemu po wyjęciu są one od razu zabezpieczone przed wtórnym zakażeniem. Jednocześnie, ze względu na możliwość sorpcji gazu przez wyjaławiany materiał, konieczne jest zachowanie tzw. okresu resorpcji.

Tlenkiem etylenu wyjaławiamy materiały i sprzęt medyczny z tworzyw sztucznych, które mogą odkształcać się po wpływem temperatury, np. cewniki.

Formaldehyd jest czynnikiem alkilującym, aktywnym względem form wegetatywnych i przetrwalników. Ma jednak ograniczone zastosowanie ze względu na toksyczność. Do wyjaławiania używa się sterylizatorów.

Sterylizacja roztworami środków chemicznych

Metoda stosowana tylko w szczególnych przypadkach, gdy wyjaławianie innymi metodami jest niemożliwe. Wyjaławianie prowadzimy w temperaturze pokojowej w zbiornikach pełnych roztworu środka chemicznego. Po zakończeniu sterylizacji materiały opłukuje się jałową wodą, suszy na jałowej serwecie i zabezpiecza przed wtórnym skażeniem.

Aldehyd glutarowy jest aktywny w stosunku do form wegetatywnych bakterii, wirusów, przetrwalników, i grzybów. Nie powoduje korozji metali i nie uszkadza wyrobów gumowych.

Do wyjaławiania stosowany jest przeważnie roztwór 2% o pH 7,5-8,5 (o największej aktywności w stosunku do przetrwalników), do którego dodaje się 0,3% wodorowęglanu sodu. Materiał zanurza się w nim na trzy godziny.

Aldehyd glutarowy może powodować podrażnienie skóry, oczu i błon śluzowych. Stosowany do dezynfekcji wysokiego stopnia narzędzi chirurgicznych i endoskopów o szerokim spektrum działania włącznie z prątkami gruźlicy^{[potrzebne źródło]}. Działający skutecznie już w ciągu 20 minut w temp. 20 stopni Celsjusza^{[potrzebne źródło]}.

Kwas nadoctowy jest silnie utleniający, toksyczny i reaktywny. Wykazuje aktywność w stosunku do form wegetatywnych i przetrwalników. W roztworach wodnych łatwo rozkłada się do tlenu i kwasu octowego.

Do wyjaławiania stosuje się roztwory 0,1-0,5%.

Sanityzacja - proces dążący do eliminacji możliwie dużej liczby mikroorganizmów na przedmiotach codziennego użytku, powierzchniach płaskich itp. w gospodarstwie domowym i miejscach publicznych. Sanityzację przeprowadza sie za pomocą zwykłych środków myjących. Proces ten nie daje gwarancji jałowości czyszczonego obiektu.W najbliższej przyszłości nanopowłoki ze srebrem ,miedzią i TiO2 mogą zastąpić standardowe środki sanityzujące. Srebro nie wymaga dostępu światła w przeciwieństwie do nano dwutlenku tytanu ,który w procesie fotokatalizy wykazuje właściwości sanityzujące ,dezodoryzujące i samoczyszczące.

Dezynsekcja - tępienie szkodliwych owadów (zwłaszcza pasożytniczych stawonogów jak muchy, komary, pchły, wszy i karaluchy), ich jaj i larw, ze względów sanitarnych i gospodarczych. W szerszym znaczeniu niszczenie stawonogów w ogóle.

Dezynsekcję można wykonać przez zastosowanie środków fizycznych (para, ogień, gorące powietrze, promieniowanie ultrafioletowe), mechanicznych (wyłapywanie, trzepanie, oczyszczanie), chemicznych (środki owadobójcze) i biologicznych (zwalczanie za pomocą innych organizmów żywych).

6) FERMENTACJA MLEKOWA - fermentacja węglowodanów do kwasu mlekowego odbywająca się pod wpływem działania bakterii mlekowych. Fermentacja ta odgrywa kluczowe znaczenie przy produkcji wielu przetworów mlecznych.

Rola różnych grup bakterii mlekowych w przetwórstwie żywności [edytuj]

Właściwą fermentację mlekową wywołują bakterie mlekowe zaliczane do rodzajów:

*Lactococcus - paciorkowce homofermentatywne (Lactococcus lactis paciorkowiec mlekowy, Lactococcus cremoris - paciorkowiec śmietanowy)

*Leuconostoc - paciorkowce heterofermentatywne (Leuconostoc citrovorum - bywa używany jako dodatek do zakwasów przy wyrobie masła)

*Lactobacillus - pałeczki homo- i heterofermentatywne (Lactobacillus bulgaricus - pałeczka bułgarska występująca w jogurcie, Lactobacillus viridescens - powoduje zielenienie mięsa peklowanego i surowych kiełbas).

Bakterie właściwej fermentacji mlekowej dzieli się na:

*homofermentatywne - fermentują cukrowce wytwarzając głównie kwas mlekowy

*heterofermentatywne - fermentują cukrowce wytwarzając obok kwasu mlekowego produkty uboczne

Nie wszystkie gatunki bakterii mlekowych odgrywają rolę dodatnią, niektóre są szkodliwe, a inne nawet chorobotwórcze.

Równanie sumaryczne właściwej fermentacji mlekowej [edytuj]

*C₆H₁₂O₆ + bakterie mlekowe → 2CH₃CHOHCOOH + 22,5 kcal

(cukier prosty → kwas mlekowy + energia)

Zastosowanie bakterii mlekowych w przemyśle spożywczym [edytuj]

*w przemyśle mleczarskim (produkcja napojów mlecznych fermentowanych, ukwaszanie mleka, śmietanki, dojrzewanie serów)

*w przemyśle warzywnym (kwaszenie ogórków i kapusty)

*w przemyśle mięsnym (produkcja wędlin surowych, np. Metka (wędlina), salami)

*w przemyśle piekarskim (wchodzą w skład zakwasów chlebowych, używanych przy produkcji pieczywa żytniego)

Szkodliwe działanie bakterii mlekowych w przemyśle spożywczym

*we wszystkich przemysłach opartych na fermentacji alkoholowej (przemysł piwowarski, winiarski, gorzelniczy),

*w cukrownictwie (powodują śluzowacenie soków dyfuzyjnych),

*w przemyśle drożdżowym,

*w przemyśle mięsnym.

Fermentacja pseudomlekowa

Obok bakterii właściwej fermentacji mlekowej wyróżnia się bakterie fermentacji pseudomlekowej, jak np.:

*Escherichia coli - pałeczki okrężnicy (wywołują różne wady mleka, wczesne wzdęcie sera, wady masła)

*mikrokoki - (wywołują różne wady mleka i serów)

Fermentacja pseudomlekowa charakteryzuje się tym, że kwas mlekowy jest tylko jednym z produktów, a ponadto powstaje dwutlenek węgla, kwas octowy, alkohol etylowy i inne. Fermentacja pseudomlekowa występuje w mleku zakażonym bakteriami pseudomlekowymi łącznie z właściwą fementacją mlekową, a także przy fermentacji podłoża roślinnego (np. kwaszenie kapusty i ogórków) obniżając wartość końcową produktu. W mleku powoduje gazowanie oraz rozrywanie skrzepu.

Fermentacja mlekowa jako proces biochemiczny [edytuj]

Fermentacja mlekowa jako proces biochemiczny pozwala organizmom (bądź też organom takim jak mięśnie szkieletowe) działającym w warunkach beztlenowych na regenerację NAD zużytego w procesie glikolizy. Produkt ostatniego etapu wspomnianej glikolizy - pirogronian jest redukowany w mleczan przy jednoczesnym utlenieniu NADH powstałego w procesie glikolizy do NAD przy pomocy dehydrogenazy mleczanowej (LDH - Lactate Deshydrogenase). Warto dodać, że reakcja może przebiegać też w drugą stronę - i tak kwas mlekowy jest jednym z podstawowych substratów energetycznych dla mięśnia sercowego (po przekształceniu w pirogronian włączany jest do cyklu Krebsa).

7) IMMOBILIZACJA KOMÓREK

Immobilizowane białka - immobilizacja białka polega na unieruchomieniu go na stałym podłożu, przez co uzyskuje on właściwości fizyczne nośnika.

Immobilizacji poddać można: białko nieenzymatyczne, rozpuszczalny enzym, kompleks enzymów, martwe komórki, żywe komórki. Ze względu na typ immobilizacji, można wyróżnić:
unieruchamianie we wnętrzu nośnika (pułapkowanie) i osadzanie na powierzchni nośnika, które może zachodzić na zasadzie oddziaływań niekowalencyjnych lub z utworzeniem wiązań kowalencyjnych.
Złoże z katalizatorem może być umieszczone w kolumnie lub w zbiorniku do którego jest dodany substrat. Unieruchomienie preparatu umożliwia przeniesienie zalet katalizy heterogenicznej na rozpuszczalne enzymy.
Korzyści immobilizacji:
- zatrzymanie biokatalizatora na nośniku;
- wyższe stężenie biokatalizatora;
- możliwość kontroli mikrośrodowiska;
Ograniczenia wynikające z immobilizacji:
- utrata aktywności enzymu;
- możliwe utrudnienia w dopływie substratu i odpływie produktu;
- ograniczony czas życia układu w wyniku obniżania aktywności biokatalizatora i zmiany (degradacji) złoża, podczas użytkowania;

Immobilizacja polega na unieruchomieniu enzymu bądź też całych komórek na odpowiednim nośniku (żele alginianowe, karagenianowe lub pianka pouliretanowa). Zaletą immobilizacji jest uzyskanie wyższej wydajności procesu. Czasami, gdy zarówno substrat jak i produkt transportowane są przez błonę komórkową warto aktywnie namnażające się komórki z hodowli zawiesinowej immobilizować na kuleczkach żelu. . Wówczas inkubacja na odpowiednim podłożu pozwala na dalsze namnażanie komórek i podniesienie aktywności biotransformacji. Jak więc widać lokalizacja produktu ma istotne znaczenie dla procesu technologicznego z wielokrotnym użyciem komórek immobilizowanych.

Korzyści wynikające z użycia komórek roślinnych immobilizowanych w porównaniu z hodowlą komórek w zawiesinie przedstawia poniższe zestawienie:

*uzyskiwanie większego zagęszczenia komórek

*większa agregacja komórek (samoimmobilizacja)

*zwiększona wydajność procesu (wyższe stężenie końcowe produktu)

*zwiększona stabilność fizjologiczna

*łatwe oddzielenie biomasy od pożywki

*możliwe jest wielokrotne wykorzystanie komórek, przeprowadzanie procesów ciągłych

*łatwość wydzielania produktu.

Nie zawsze jednak zastosowanie metod immobilizacji w reakcjach biotransformacji jest efektywne. Okazuje się bowiem, że zwiększeniu wydajności niektórych przemian enzymatycznych może towarzyszyć równoczesne hamowanie innych (inhibicja). Kolejnym utrudnieniem jest czasochłonności i wysokie koszty procesu.

8) OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW - proces technologiczny polegający na usuwaniu ze ścieków zanieczyszczeń i osadów oraz substancji w nich rozpuszczonych, koloidów i zawiesin.

Przy niewielkim obciążeniu zanieczyszczeniami ścieków oczyszczanie dokonuje się samoistnie w wodach naturalnych, zwłaszcza w rzekach (samooczyszczanie wód).

Oczyszczanie ścieków realizowane jest w oczyszczalni ścieków za pomocą metod: mechanicznych, fizycznych, chemicznych i biologicznych, bądź też innymi sposobami i podzielone jest na kolejne etapy.

Pierwszy etap to oczyszczanie wstępne mechaniczne w którym usuwa się zanieczyszczenia stałe nierozpuszczalne za pomocą krat i sit, zawiesiny ziarniste usuwane są w piaskownikach, a tłuszcze i oleje w odtłuszczaczach, małe zawiesiny i koloidy usuwane są w osadnikach w procesie sedymentacji.

W kolejnych etapach realizuje się oczyszczanie wykorzystując procesy fizykochemiczne, takie jak np.: koagulacja, filtracja, adsorpcja, odwrócona osmoza, destylacja, neutralizacja, wytrącanie i strącanie metodami chemicznymi. Substancje organiczne usuwane są przy oczyszczaniu biologicznym realizowanym przez procesy biochemiczne takie jak: fermentacja i gnicie.

Proces przebiega pod wpływem działania mikroorganizmów osadu czynnego w komorach napowietrzania lub rowach cyrkulacyjnych. Drobnoustroje osadu czynnego (bakterie i grzyby) rozkładają związki organiczne występujące w ściekach na substancje proste, jak: dwutlenek węgla, wodę i amoniak, a bakterie mułu dennego w procesie gnicia wytwarzają np. siarkowodór.

Osady powstające w procesach oczyszczania ścieków poddaje się dalszej obróbce w celu wykorzystania lub utylizacji.

Oczyszczalnia ścieków- jest to zespół urządzeń do oczyszczania ścieków przemysłowych i komunalnych przed odprowadzeniem ich do rzeki, jeziora, morza, gruntu.

Oczyszczalnie dzieli się na:

*lokalne (służą do oczyszczanie niewielkich ilości ścieków)

*centralne (służą do oczyszczania dużych ilości ścieków)

*grupowe (służą do oczyszczania ścieków zbieranych z określonego regionu)

Metody oczyszczania ścieków

Mechaniczne

To tak zwany I stopień oczyszczania. Procesy te mają na celu usunięcie ze ścieków ciał stałych pływających i grubych zawiesin mineralnych oraz organicznych. Polegają na rozdrabnianiu, cedzeniu, sedymentacji, flotacji, wypienianiu i odwirowaniu. Metody mechaniczne mogą zapewnić redukcję zawiesin w granicach 60%-70%, BZT₅ do 20%.Urządzenia wykorzystywane w mechanicznym oczyszczaniu ścieków:

1).kraty, a) ręczne, b) mechaniczne, 2) sita, 3) piaskowniki, 4) osadniki, 5) flotatory.

W większości oczyszczalni ścieków stopień mechanicznego oczyszczania ścieków nie może wystepować samodzielnie z uwagi na niewystarczający stopień oczyszczania ścieków. Wyjątek stanowią tutaj podczyszczalnie ścieków przemysłowych, oraz przydomowe oczyszczalnie ścieków współpracujące z drenażem rozsączającym.

Biologiczne

Podstawowym celem biologicznego oczyszczania ścieków jest usunięcie ze ścieków biologicznie rozkładalnych zanieczyszczeń. Do prowadzenia procesów biologicznego rozkładu zanieczyszczeń organicznych wykorzystuje się populacje mikroorganizmów zawieszone w toni ścieków (metody osadu czynnego) i/lub mikroorganizmy tworzące utwierdzoną biomasę (złoża biologiczne).

Zanieczyszczenia organiczne podczas przemian biochemicznych są wykorzystywane przez mikroorganizmy jako pokarm przyczyniając się do przyrostu biomasy bakteryjnej. Pozostała część rozłożonych zanieczyszczeń uwalniania jest w warunkach tlenowych jako dwutlenek węgla (CO₂) i woda. W przypadku procesów beztlenowych produktami gazowymi rozkładu materii organicznej jest dwutlenek węgla oraz metan (CH₄).

Nadmiar masy organicznej wytworzonej podczas rozkładu biologicznego zanieczyszczeń zawartych w ściekach oddzielana jest od strumienia ścieków w osadnikach wtórnych.

W technologii biologicznego oczyszczania ścieków wyróżnia się procesy prowadzone w warunkach:

*tlenowych - biologiczne utlenianie, nitryfikacja

*beztlenowych - denitryfikacja

Chemiczne

To wspomaganie mechanicznego oczyszczania ścieków poprzez działanie koagulantów. Ścieki mieszane są z roztworem koagulanta, w wyniku czego wytwarzają się kłaczki wodorotlenku glinu lub żelaza, sorbujące zanieczyszczenia zawarte w ściekach i przyśpieszające proces sedymentacji zawiesin w osadniku. Metody chemiczne stosuje się do usuwania ze ścieków (głównie przemysłowych) substancji nie ulegających biologicznemu rozkładowi. Polegają one na koagulacji, sorpcji i chlorowaniu. Chlorowanie ma na celu zabicie bakterii chorobotwórczych i usunięcie przykrej woni ze ścieków.

10) QS2 Quorum sensing jest to sposób "porozumiewania" się między sobą bakterii za pomocą cząsteczek związków chemicznych.

Pierwsze organizmy u których zaobserwowano zjawisko Quorum były bakterie z rzędu: Myxobacteria oraz Streptomyces.
Pierwsze badania nad Qiorum sensing prowadzili w latach siedemdziesiątych XX wieku naukowcy na Uniwersytecie Harvarda. Badali oni szczepy bakterii Vibrio fischeri oraz Vibrio harvey, pospolite drobnoustroje mórz i oceanów. Zauważyli, że podczas hodowli w pewnym momencie bakterie zaczynają świecić. Zjawisko to miało miejsce dopiero w momencie dużego zagęszczenia szczepów. Dlaczego jednak zjawisko nie zachodziło w małym zagęszczeniu szczepów? Po przeprowadzeniu badań naukowcy doszli do wniosku, że gdy hodowla osiągnie duże zagęszczenie aby nie zginąć z powodu braku pokarmu lub samozatrucia metabolitami, wytwarza związki chemiczne które informują kolonię o potrzebie zaprzestania rozmnażania. W przypadku rodzaju Vibrio towarzyszy temu luminescencja.

Quorum sensing może także zachodzić między bakteriami, a tkankami roślinnymi czy zwierzęcymi.

Inne szczepy u których odkryto to zjawisko to między innymi:

*Escherichia coli

*Yersinia pestis - wywołująca dżumę, która "oszukuje" tkanki jelit dzięki czemu dostaje się do krwiobiegu.

11) WPŁYW TEMPERATURY NA DROBNOUSTROJE

Każdy gatunek namnaża się w określonych granicach temperatur

Temperatura optymalna - to taka w której drobnoustroje najlepiej się rozmnażają

Nie jest to jednak temperatura optymalna dla wszystkich procesów życiowych drobnoustrojów. Przykład: wytwarzanie enzymów przez Pseudomonas sp. Może zatem dochodzić do sytuacji że drobnoustroje się nie rozmnażają ale nadal produkują enzymy powodujące psucie się żywności. Listeria najlepiej rozmnaża się w temp. 30 st. C ale rzęski wytwarza tylko w temp. 20 st C.

Temperatura minimalna - temperatura poniżej której bakterie przestają się rozmnażać ale nie giną. W temperaturach takich przechodzą w stan częściowej anabiozy.

Temperatura maksymalna - temperatura powyżej której bakterie przestają się rozmnażać. Najczęściej powyżej tej temperatury giną. Nie odnosi to jednak do wszystkich grup bakterii. (Psychofile-min -10°C,optima -5°C, max25°C;Psychrotrofy-min 0°C,optim.20°C,max40°C;Mezofile-min.10°C,optim30°C,max45°C;Termotrofy-min25°C,optim.45°C,max75°C;Termofile-min.30°C,optim.50°Cmax80°C;Ekstremalne termofile-optim.100-110°C,max130°C)

Izolacja DNA

Zestaw do izolacji Genomic Mini AX (A&A BIOTECHNOLOGY, POLSKA)

1).Zwirować 1 mL hodowli bakteryjnej i zawiesić w 100µL buforu do zawieszania bakterii BS. dodać 10µL lizozymu i inkubować 15 min w 37^oC.

2).Całość zawiesić w 0,9 mL zawiesiny lizującej LS - Lysis Buffer

3).Do zawiesiny dodać 15 μL proteazy, całość wytrząsać 10-15 s na Vorteksie.

4).Inkubować w temp. 56^oC przez 30 (powtarzając wstrząsanie co 10 min).

5).Próbę intensywnie wytrząsać przez 20 s. i wirować 12000 obr/min przez 5 min.

6).W trakcie wirowania przygotować kolumnę i nanieść na nią 0,8 ml roztworu K1. Poczekać aż roztwór wypłynie z kolumny.

7).Powstały supernatant ostrożnie (aby nie naruszyć peletu) przenieść na kolumnę.

8).Po przejściu lizatu przez złoże kolumnę przepłukać przez dwukrotnie dodanie 1,5 mL roztworu płuczącego K2.

9).Dodać do kolumny 0,25 mL roztworu elucyjnego K3 i poczekać aż wypłynie z kolumny.

10).Przesącz odrzucić, kolumnę umieścić w nowych probówkach i dodać 1 mL roztworu elucyjnego K3.

11).Do uzyskanego eluatu zawierającego DNA, dodać 800 μL mieszaniny precypitacyjnej PM.

12).Całość wymieszać i wirować przez 10 min przy 12000 obr/min.

13).Zlać supernatant nie naruszając osadu DNA.

14).Wyekstrahowane DNA przemyć 500 μL 70% etanolu, wymieszać i wirować przez 3 min przy 12000 obr/min. Po odwirowaniu zlać alkohol, DNA osuszyć w temp. pokojowej przez ok. 10 min.

15).Osuszony osad DNA zawiesić w 40 μL buforu TE.

Reakcja łańcuchowa polimerazy, PCR (z angielskiego Polymerase Chain Reaction), technika umożliwiająca amplifikację (namnażanie) fragmentów DNA in vitro przy użyciu polimerazy DNA. Została opracowana przez Kary B. Mullis i M. Smitha, którzy za to otrzymali w 1993 Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
PCR zrewolucjonizowała współczesną biologię molekularną, umożliwiając wyprodukowanie milionów kopii fragmentu DNA w zaledwie kilka godzin. Stosuje się ją w diagnostyce chorób dziedzicznych, ustalaniu ojcostwa, w kryminalistyce przy ustalaniu pochodzenia śladów krwi, do powielania DNA ze szczątków organizmów wymarłych, wykrywania wirusów we krwi, np. wirusa HIV.

Do przeprowadzenia PCR potrzebne są:
1) substrat - matryca DNA (fragment DNA do skopiowania: wystarczy pojedyncza cząsteczka, może to być również fragment DNA nie oddzielony od genomu);
2) krótkie, jednoniciowe fragmenty DNA - oligonukleotydy, umożliwiające rozpoczęcie procesu replikacji (tzw. startery);
3) pozostałe substraty tej reakcji - nukleozydotrifosforany (ATP, GTP, CTP, TTP);
4) enzym katalizujący tę reakcję - polimeraza DNA.

PCR zachodzi w trzech etapach:
1) denaturacja - rozdzielenie nici DNA (temperatura 95°C);
2) renaturacja - hybrydyzacja komplementarnych oligonukleotydów z rozplecionymi nićmi DNA (temperatura 54°C);
3) replikacja DNA - polimeraza DNA, przyłączając ATP, GTP, CTP, TTP, buduje komplementarne nici DNA (temperatura 72°C).
Podwyższenie temperatury powoduje rozpoczęcie ponownej reakcji PCR. Każdorazowo zostaje podwojona liczba kopii DNA. Obecnie w reakcji PCR wykorzystuje się odporną na denaturację w wysokich temperaturach polimerazę DNA, wyizolowaną z termofilnych bakterii Thermus aquaticus - nazwaną Taq.

DNA fingerprinting, metoda „genetycznych odcisków palców”, metoda polegająca na izolowaniu i sporządzaniu obrazów fragmentów DNA. Opracowana przez Brytyjczyka Aleca Jeffreysa w 1984.
Pobrane z komórek DNA izoluje się, następnie trawi odpowiednimi enzymami restrykcyjnymi, które tną DNA w specyficznych miejscach. Pocięte fragmenty DNA sortuje i rozdziela się elektroforetecznie. Rozdzielone fragmenty DNA przenosi się na filtr nitrocelulozowy i hybrydyzuje się z radioaktywnymi sondami, następnie fotografuje. Dostaje się w ten sposób „genetyczne odciski palców” - obraz fragmentu DNA przypominający swoim wyglądem kod paskowy.
W przypadku zbyt małej wyjściowej ilości DNA - namnaża się DNA, stosując PCR. Ponieważ każdy osobnik posiada swój własny charakterystyczny wzór DNA, metodę tę określa się jako metodę genetycznych odcisków palców.
DNA fingerprinting stosuje się w diagnostyce chorób dziedzicznych (np. hemofilii, anemii sierpowatej, choroby Alzheimera, choroby Huntingtona), w kryminalistyce do identyfikacji przestępców na podstawie pozostawionych przez nich śladów biologicznych.

1. Budowa i zasady działania bioreaktrorów
2. Krzywa logarytmicznego wzrostu bakterii
3. Wpływ wysokich temperatur na drobnoustroje
4. Biodegradacja
5. Biofilmy
6. Tworzenie GMO
7. Zastosowanie GMO w produktach żywnościowych
8. QS
9. Etapy PCR
10. Rodzaje RNA
11. Budowa RNA i DNA
12. Biotechnologia- zastosowanie w zywnosci

13. organizmy gmo w zywnosci i technologii zyw
14 . zagrozenia gmo
15. RNA rodzaje i funkcje
16. wpływ antybiotyków na zwierzęta
17. techniki fingerprinting PCR [ RADP, AP-PCR, DAF ]
18. antybiotyki działające na zwierzęta
19. Wymien techniki analizy polimorfizmu dlugosci fragmentow restrykcyjnych RFLP, PFGE
20. Skutki dodawania antybiotykow do pasz :
- dysbakterioza
- wzrost zakażeń grzybami patogennymi, wirusami i chlamydiami
- hamują wzrost drobnoustrojów
21. Jakie antybiotyki dodawane byly do pasz dla zwierzat :
- flawomycyna
- monenzyna
- salinomycyna
- awiamycyna bądź awilamycyna

AD 1. Reaktory przeznaczone do hodowli drobnoustrojów metodą ciągłą pracują na zasadzie chemostatu, tj. utrzymywania stężenia określonego substratu na stałym poziomie, lub turbidostatu - utrzymywania stałego zmętnienia pożywki lub gęstości optycznej mikroorganizmów.
    Konstrukcje fermentorów są uwarunkowane przede wszystkim rodzajem drobnoustroju stosowanego w procesie i jego wymaganiami fizjologicznymi, głównie zapotrzebowaniem na światło słoneczne i tlen, rodzajem pożywki (substratu) i produktu końcowego oraz przyjętą metodą ich namnażania.
    Najprostszymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi charakteryzują się kadzie fermentacyjne stosowane w hodowlach wgłębnych (w pożywkach ciekłych) i tace - kuwety o niewielkiej głębokości lecz dużej powierzchni (do hodowli powierzchniowych na pożywkach ciekłych, podłożach w postaci past, stałych lub sypkich) [2].
Typowy fermentor jest zwykle cylindrycznym zbiornikiem wykonanym ze:
- szkła - w skali laboratoryjnej
- stali kwasoodpornej - w skali półtechnicznej i przemysłowej.
Fermentor zaopatrzony jest w urządzenia dozujące roztwory kwasów lub zasad (w celu utrzymania odpowiedniego zakresu pH), pożywkę lub jej składniki, środki odpieniające, sterylne powietrze i urządzenia odpowiednio je dyspergujące, elementy doprowadzające i odprowadzające czynnik grzejny i chłodzący, zawory umożliwiające okresowe pobieranie (w sposób jałowy) próbek, układ mieszający i pomiarowy (CO₂, O₂, zmętnienie i inne parametry) [1, 2].

Innym kryterium podziału reaktorów biochemicznych może być rodzaj prowadzonych w nich procesów technologicznych [1]. W tym ujęciu wyróżnia się bioreaktory:

- tlenowe (aerobowe), beztlenowe (anaerobowe);

- okresowe, półciągłe, ciągłe (z zasilaniem, z odpływem i inne);

- sterylne, względnie sterylne, niesterylne;

- przeznaczone do nagromadzenia biomasy drobmoustrojów, do otrzymywania produktów endo- i egzogennych;

- wgłębne, powierzchniowe (na pożywkach płynnych, w postaci past i na podłożach stałych), reaktory biokataliczne, w których wykorzystuje się unieruchomione komórki, ich elementy lub enzymy;

- idealnego wymieszania, częściowego wymieszania, przepływu tłokowego, pracujących w układzie reaktora pojedynczego, sekcyjnego lub w postaci odpowiedniego zestawu bioreaktorów - baterii;

- wgłębne z substratami rozpuszczalnymi i nierozpuszczalnymi (płynnymi, w postaci past lub stałymi, mineralnymi i organicznymi);

- wgłębne z udziałem różnych grup drobnoustrojów (bakterii, drożdży, grzybów mikroskopowych, glonów) lub z wykorzystaniem komórek lub tkanek (zwierzęcych lub roślinnych);

- laboratoryjne (badawcze), pilotowe (ćwierć- i półtechniczne), przemysłowe.

AD 2. Proces wzrostu drobnoustrojów w czasie można przedstawić za pomocą krzywej wzrostu bakterii. W określonych warunkach hodowli, krzywa wzrostu bakterii jest charakterystyczna dla danego gatunku. Na wykresie można wyróżnić 4 fazy:

1).Faza pierwotnego zahamowania (spoczynkowa, adaptacyjna)- okres początkowy po dostaniu się jednostki tworzącej kolonię (j.t.k.), np. komórki bakteryjnej, do nowego środowiska. W tej fazie komórki nie dzielą się; zachodzi adaptacja do nowych warunków środowiska. W zależności od rodzaju bakterii może trwać kilka do kilkunastu godzin.

2).Faza wzrostu logarytmicznego (intensywnego wzrostu)- liczba komórek gwałtownie rośnie, zachodzą intensywne podziały. Faza ta jest nazywana trofofazą.

3).Faza równowagi - dochodzi do zrównania się w przybliżeniu liczby komórek tworzących się i obumierających w danej chwili. Faza ta następuje gdy zaczynają się wyczerpywać źródła pokarmu i/lub stężenie produktów przemiany materii wzrasta do poziomu szkodliwego dla samych bakterii. Dla większości gatunków faza ta następuje po osiągnięciu stężenia komórek bakteryjnych na poziomie ok. 10⁷ - 10⁸ j.t.k./ml (cfu/ml). W czasie trwania fazy równowagi drobnoustroje zaczynają produkować wtórne produkty przemiany materii, substancje charakterystyczne dla danego gatunku. Etap ten nazywa się czasem idiofazą.

4).Faza wymierania (spadkowa)- dominują procesy obumierania komórek, bakterie wytwarzają formy inwolucyjne (zmienia się kształt komórek). Drobnoustroje przetrwalnikowe intensywnie wytwarzają przetrwalniki. W niektórych przypadkach, w podłożach płynnych, można mówić o samowyjałowianiu się środowiska.

AD 12. Biotechnologia jest dyscypliną nauk technicznych wykorzystującą procesy biologiczne na skalę przemysłową. Konwencja o różnorodności biologicznej ONZ podaje jedną z najszerszych definicji:

Biotechnologia oznacza zastosowanie technologiczne, które używa systemów biologicznych, organizmów żywych lub ich składników, żeby wytwarzać lub modyfikować produkty lub procesy w określonym zastosowaniu.

Metody z zakresu biotechnologii są wykorzystywane od tysięcy lat. Przykładowo: produkcja piwa jest procesem biotechnologicznym, w którym wykorzystuje się fermentację cukrów prostych przez drożdże. W wyniku niedostatecznej ilości tlenu, utlenianie jest niezupełne i następuje fermentacja. Innym przykładem jest produkcja przetworów mlecznych.

Zdolność części bakterii do koncentrowania w swoich komórkach niektórych metali wykorzystywana jest w górnictwie (bioekstrakcja ang. bioleaching). Biotechnologia znajduje także zastosowanie w recyklingu i oczyszczaniu środowiska z zanieszyszczeń bioremediacja oraz produkcji broni biologicznej. Produktami biotechnologii używanymi w genetyce i medycynie są także chipy DNA i znaczniki radioaktywne używane w medycynie.

Nowoczesna biotechnologia jest często związana z użyciem genetycznie zmodyfikowanych organizmów takich jak pałeczka okrężnicy lub drożdże do produkcji np. insuliny lub antybiotyków. Genetycznie zmienione komórki ssacze, takie jak komórki jajnikowe chomika chińskiego (ang. CHO - Chinese Hamster Ovarian) są stosowane w produkcji lekarstw.

Biotechnologia to także transgeniczne zwierzęta i transgeniczne rośliny. Przykładem jest projektowanie roślin mogących rosnąć w specyficznych warunkach np. w obecności lub braku pewnych związków chemicznych. Z zieloną biotechnologią wiązane są nadzieje, że może ona być bardziej przyjazna środowisku niż rolnictwo wysokotowarowe - np. uprawiając zaprojektowane rośliny produkujące pestycydy, co eliminuje potrzebę ich stosowania zewnętrznego (kukurydza Bt). Kwestia, czy takie rozwiązania są przyjaźniejsze środowisku jest tematem sporu. Ponieważ zmieniony materiał genetyczny podlega takim samym prawom, jak każdy inny, to istnieje np. możliwość mutacji np. niekontrolowanego przepływu genów.

Przykładem zastosowania biotechnologii w przemyśle jest projektowanie organizmów produkujących pożądane związki chemiczne.

AD 10. DNA

Kwas deoksyrybonukleinowy (dawn. kwas dezoksyrybonukleinowy), w skrócie DNA (od ang. Deoxyribonucleic acid) - wielkocząsteczkowy organiczny związek chemiczny należący do kwasów nukleinowych. Występuje w chromosomach i pełni rolę nośnika informacji genetycznej organizmów żywych. DNA jest liniowym, nierozgałęzionym polimerem, dla którego monomerem są nukleotydy. Nukleotydy zbudowane są z: pięciowęglowego cukru deoksyrybozy, którego grupa hydroksylowa znajdująca się przy ostatnim atomie węgla jest zestryfikowana resztą fosforanową, a pierwszy atom węgla połączony jest wiązaniem N-glikozydowym z jedną z czterech zasad azotowych: adeniny A i guaniny G (zasady purynowe) oraz cytozyny C i tyminy T (zasady pirymidynowe).
Powszechnie spotykaną modyfikacją DNA jest występowanie 5-metylocytozyny (m⁵C) w wyniku metylacji cytozyny. W DNA niektórych wirusów, np. bakteriofagów PBS2, zamiast tyminy występuje uracyl, (U), tworząc nukleozyd 2'-deoksyurydynę^[1]. 2'-Deoksyurydyna powstaje też w wyniku deaminacji C do U.

W skład cząsteczki DNA zwykle wchodzą dwa łańcuchy (DNA dwuniciowe), które biegną antyrównolegle (tzn. koniec jednego jest dokładnie naprzeciw początku drugiego). Łańcuchy owijają się wokół wspólnej osi i tworzą tzw. prawoskrętną podwójną helisę. Reszty cukrowe i fosforowe, połączone ze sobą wiązaniem fosfodiestrowym, znajdują się na zewnątrz helisy, natomiast zasady skierowane są do wnętrza i tworzą pary połączone według wzoru:

A-T (A-U)

G-C

T-A (U-A)

C-G

Zasady połączone są wiązaniami wodorowymi. Cząsteczki DNA mogą być bardzo długie. U Homo sapiens ich długość (po "rozkręceniu chromosomów") dochodzi w sumie do 2 m gdzie najdłuższa cząsteczka ma 23 cm. W ścisłym skręceniu DNA do postaci chromosomu biorą udział białka histonowe lub niehistonowe.

Każda z nici DNA ma na jednym końcu (oznaczanym jako koniec 5'), przy ostatnim nukleotydzie wolną grupę fosforanową przy węglu 5' deoksyrybozy, a na drugim końcu (oznaczanym jako koniec 3') ostatni nukleotyd posiada wolną grupę hydroksylową przy węglu 3' deoksyrybozy. Ze względu na to, że helisa dwóch nici DNA jest spleciona w ten sposób, że jedna z nici zaczyna się od końca 5' a druga od końca 3', mówi się, że obie nici są względem siebie antyrównoległe.

Łańcuch nici DNA zawiera informację genetyczną o kolejności aminokwasów w białkach kodowaną w postaci trójek nukleotydowych odpowiadających odpowiednim aminokwasom podczas syntezy białka. Nazywamy to kodem genetycznym.

DNA rozróżnia się pod względem:

*pochodzenia w czasie - aDNA

*funkcji: cDNA, mDNA, mtDNA, chlDNA, YDNA

*struktury

-jednoniciowy DNA inaczej ssDNA

-dwuniciowy DNA w formach: A-DNA, B-DNA, C-DNA^[2], E-DNA^[3], H-DNA^[4] P-DNA^[5], i Z-DNA^[6][7]

-trójniciowy DNA

-czteroniciowy DNA

Replikacja DNA to proces, w którym podwójna nić DNA (podwójna helisa) ulega skopiowaniu. Replikacja jest semikonserwatywna (półzachowawcza) - w każdej z dwóch uzyskanych podwójnych nici DNA będzie jedna nić macierzysta i jedna nowa. Nie licząc niewielkiego prawdopodobieństwa (ok. 1 błąd na 10⁹ nukleotydów, dla porównania błąd transkrypcji - 1 na 10⁴) wystąpienia błędu obie cząsteczki DNA będą identyczne.

Substratami tego procesu są:

*matryca DNA;

*trifosforany deoksyrybonukleotydów (dNTP);

*ATP - energia dla helikaz.

W procesie tym stwierdzono wiele aktywności enzymatycznych (udział enzymów) tj.:

*helikazy - rozrywają wiązania wodorowe między nićmi matrycowego DNA, rozkręcając helisę i umożliwiając rozpoczęcie procesu;

*prymaza - syntetyzuje starter;

*polimerazy DNA - polimeryzuje zgodnie z zasadą komplementarności fosforany deoksyrybonukleotydów;

*egzonukleaza - usuwa startery RNA z nici;

*ligaza DNA - uzupełnia brakujące wiązania fosfodiestrowe w szkielecie nowo-zsyntezowanej nici DNA;

*różne enzymy pomocnicze.

Zasady replikacji są podobne u wszystkich organizmów, przy czym największe różnice występują między bakteriami z jednej strony, a archea i eukariontami z drugiej.

U bakterii replikacja zaczyna się w ustalonym miejscu i postępuje bardzo szybko, z prędkością rzędu 1000 nukleotydów na sekundę. U eukariotów replikacja jest o wiele wolniejsza, ok. 50 nukleotydów na sekundę, jednak zachodzi równocześnie w wielu miejscach.

Polimeraza DNA działa jedynie w kierunku od końca 3' do końca 5' (czyli syntetyzuje nową nić w kierunku od 5' do 3'). Z tego powodu jedna z nici jest syntezowana w sposób ciągły, druga (ta, którą chcielibyśmy zsyntezować w przeciwną stronę) fragmentami (tzw. fragmenty Okazaki).

Kopiowanie podwójnej helisy DNA jest procesem złożonym. Proces dzieli się na fazy inicjalizacji, elongacji (wydłużania) i terminacji. W kolistych cząsteczkach DNA replikacja rozpoczyna się w miejscu inicjacji, o długości ok. 200-300 par nukleotydów. Miejsce to oznacza się skrótem ori od ang. origin. W liniowych chromosomach aktywnych przebiegać może wiele (tysiące) jednoczesnych procesów replikacji. Aby replikacja przebiegła prawidłowo, podczas rozdzielenia obu nici nie może dojść do zaburzenia ich struktury podstawowej (I-rzędowej). Muszą także zostać spełnione następujące warunki:

*matryca DNA musi zostać dokładnie odczytana,

*dostępna musi być odpowiednia ilość wolnych nukleotydów,

*podczas procesu musi zostać zachowana komplementarność nici.

Na koniec musi dojść do terminacji replikacji, ewentualnego uzupełnienia braków na końcu nowopowstałego łańcucha i połączenia nowego łańcucha z łańcuchem macierzystym w helisę. U bakterii zakończenie replikacji następuje niemal automatycznie (po skopiowaniu całego kolistego DNA, który jest pojedynczym replikonem). U eukariotów miejsc replikacji (replikonów) jest wiele. Terminacja replikacji następuje w momencie ukończenia procesów przebiegających jednocześnie w różnych miejscach replikujących się cząsteczek DNA. Do terminacji dochodzi, gdy widełki replikacyjne replikonu natkną się na specjalną sekwencję terminacyjną. Proces replikacji niekolistych (eukariotycznych) cząsteczek DNA wiąże się z problemem wolnych zakończeń powstających cząsteczek DNA. Zakończenia te, zwane telomerami składają się z krótkich wielokrotnie powtórzonych sekwencji. Replikazy wydłużają jedynie istniejące już nici, nie są natomiast w stanie zsyntetyzować końcowych odcinków telomerów. W rezultacie odcinki te narażone są na regularne skracanie. Skracaniu temu zapobiega obecność telomerazy, która przeprowadza odwrotną transkrypcję tych odcinków, posługując się jako "matrycą" nie DNA, ale RNA, będącym częścią składową tego enzymu. Zapobiega to usunięciu znaczących fragmentów DNA.

Grupa białek rozwijających widełki replikacyjne to prymosom.

RNA

Kwasy rybonukleinowe, RNA - polimery kondensacyjne rybonukleotydów, występujące zarówno w jądrze komórkowym, jak i w cytoplazmie. Nukleotydy połączone są typowym dla kwasów nukleinowych wiązaniem fosfodiestrowym. W komórce występuje wiele klas kwasów rybonukleinowych różniących się pełnioną funkcją, a także masą cząsteczkową i strukturą, m.in.:

*heterogenne jądrowe (hnRNA lub Pre-mRNA)- głównie produkty transkrypcji DNA i przetwarzania surowego transkryptu do mRNA

*antysensowne RNA albo interferencyjne RNA (siRNA i miRNA) - produkowane w celu precyzyjnej regulacji ekspresji genów kodujących białka (za pomocą mechanizmu wspólnego lub bardzo zbliżonego do systemu zwalczania wirusów RNA)

*małe jądrowe (snRNA) pełniące funkcje enzymatyczne przy wycinaniu intronów z transkryptów

*informacyjne zwane matrycowymi (mRNA)

*rybosomowe (rRNA)

*małe cytoplazmatyczne (w tym tRNA)

RNA jest zazwyczaj jednoniciowy; postać dwuniciowa, analogiczna do dwuniciowego DNA, występuje głównie jako materiał genetyczny niektórych wirusów i wiroidów (porównaj też Retrowirusy). Jednak w wypadku cząsteczek jednoniciowych, szczególnie pełniących funkcje enzymatyczne, lub współdziałających w tych funkcjach (np. rRNA, tRNA) tworzenie fragmentów dwuniciowych przez parowanie różnych odcinków tej samej nici decyduje o strukturze całej cząsteczki.

Ułożenie zasad azotowych w RNA nie jest dowolne. Ich kolejność jest lustrzanym odbiciem kolejności ułożenia zasad azotowych w jednej z nici DNA.

W przypadku wirusów RNA zawierających pojedynczą nić kwasu nukleinowego można mówić o polarności nici. Nić o dodatniej polarności to taka, która może pełnić funkcję mRNA, zaś nić o ujemnej polaryzacji to taka, która jest komplementarna do mRNA.

AD. 6. Na początku wyjaśnijmy znaczenie pojęcia „żywność transgeniczna” jest to żywność zmodyfikowana genetycznie na przykład Rośliny zawierające w swych komórkach włączony do chromosomów gen obcego organizmu. Organizmy te otrzymuje się metodami inżynierii genetycznej. Do roślin najczęściej wprowadza się Obcy gen za pomocą wektora plazmidowego z bakterii Agrobacterium tumefaciens i z transformowanej komórki regeneruje się całą roślinę. Wiadomo już, że za przenoszenie informacji genetycznej w organizmach żywych jest odpowiedzialny Kwas dezoksyrybonukleinowy, czyli tzw. DNA, które zlokalizowane jest głównie w jądrze każdej żywej komórki Kwas dezoksyrybonukleinowy zbudowany jest z dwóch nici nukleotydów, z których każdy składa się z cukru- dezoksyrybozy, reszty kwasu fosforowego oraz z jednej z czterech zasad azotowych (adeniny i guaniny, cytozyny i tyminy). Tak, więc w DNA obecne są 4 rodzaje nukleotydów, a jego strukturę określa ich sekwencja, czyli kolejność ułożenia. Kod genetyczny, czyli sposób zapisu (zaszyfrowania) informacji genetycznej, zbudowany jest z genów, czyli podstawowych jednostek (odcinków DNA, składających się z trzech nukleotydów). źywność transgeniczna powstaje w wyniku procesu, który najogólniej opisać można w taki sposób, iż naukowcy „rozrywają” strukturę DNA w konkretnych miejscach przy użyciu specjalnych enzymów i wkładają w nie Nowe geny. Mogą oni w ten sposób przemieścić dowolne Geny z jednego organizmu do drugiego- zmieniając w ten sposób strukturę DNA, a zatem także naturalne cechy i właściwości organizmu. Manipulacja tych Cech ma oczywiście ukierunkowany charakter. Proces ten dokładniej polega na wprowadzeniu do pojedynczych komórek roślin hodowlanych nowych, zmienionych genów. źywność transgeniczna wciąż budzi jednak ogromne wątpliwości, ze względu na brak całkowitej pewności, co do jej ewentualnych efektów ubocznych. Niebezpieczeństwo stanowi Fakt, że w takich eksperymentach dochodzi do zmieszania genów całkowicie nie spokrewnionych gatunków- Geny zwierząt trafiają do roślin, Geny bakterii - do zbóż a Geny ludzkie - do zwierząt. Zacznijmy od zalet żywności transgenicznej. Rośliny będą -odporne na Herbicydy (środki stosowane przeciwko chwastom), -wzrasta ich Wartość odżywcza, -poprawia się wygląd, -potrafią wytwarzać własne insektycydy(środki przeciwko owadom), - są odporne na choroby przenoszone przez mikroorganizmy, -wzrastają w niesprzyjających warunkach (np. w wysokiej / niskiej temperaturze), -nie potrzebują wysokiego nawożenia azotowego -potrafią same wiązać Azot atmosferyczny, -wolno dojrzewają, przez co wzrasta ich podatność na przechowywanie czy daleki transport. Rozpiszmy szerzej wymienione wyżej punkty. Rośliny odporne na Herbicydy ta Cecha bardzo ułatwiłaby rolnikom hodowanie ich gdyż, mogliby spryskiwać je środkami, które wcześniej były dla nich szkodliwe bez szkody dla nich, ale zniszczyliby Chwasty czy nawet Owady pasożytujące na tych roślinach. Wartość odżywcza jest bardzo ważna dla każdego człowieka, więc było by to nam „na rękę” bylibyśmy zdrowsi i bardziej odporni na mikroorganizmy. Poprawiłby się wygląd roślin, co pomogłoby rolnikom i sprzedawcom w sprzedawaniu ich, no i dzieci chętniej jadłyby smacznie wyglądające Warzywa Niż jakąś „papkę”, która nie ma wcale żadnych witamin no i nie smakuje zbyt dobrze. Gdyby potrafiły wytworzyć własne insektycydy nie trzeba by spryskiwać ich środkami szkodliwymi dla środowiska i nasza Ziemia byłaby mniej zanieczyszczona. Mogły by rosnąć w niesprzyjających warunkach, co rozwiązałoby problem wielu milionów ludzi na świecie chodzi tu o Głód można by zasiać w Afryce i na Grenlandii wiele roślin, które nigdy wcześniej tam nie rosły i Ludzie będą mogli siać Zboża i inne Rośliny dzięki czemu będą mieli pożywienie. Wolno dojrzewają, czyli będzie można je dłużej przechowywać bez konieczności konserwowania ich chemicznie. Będzie można stworzyć organizmy, które będą zdolne wytworzyć wiele substancji, które teraz trudno wytworzyć w warunkach laboratoryjnych takimi organizmami są już owce wytwarzające Mleko, w którym znajduje się jedno z białek odpowiedzialnych za Krzepnięcie krwi. Ludzki gen kodujący to Białko został wbudowany do DNA zapłodnionych komórek jajowych, z których rozwinęły się owce. Prowadzone są również Badania nad wytworzeniem organizmów zawierających np. szczepionkę przeciw żółtaczce czy Białko obniżające poziom cholesterolu we krwi. Stworzono już pomidory pozbawione genu odpowiedzialnego za ich mięknięcie po zerwaniu z krzaka, dzięki czemu sprzedawcy warzyw zyskali na tym, bo pomidory tak szybko się nie psują i nie muszą tak martwić się, że jeżeli nie sprzedadzą ich pierwszego dnia będą musieli je wyrzucić. Pracuje się również nad tym, aby zwiększyć mleczność krów czy tak zmodyfikować Zwierzęta rzeźne by miały jak największą ilość mięsa przy jak najmniejszej ilości tłuszczu. Rośliny transgeniczne Człowiek stara się również wykorzystać do wiązania z gleby toksycznych substancji, które znalazły się tam w wyniku katastrof czy wypadków i rozkładania ich do prostych, nieszkodliwych związków. Teraz niestety musimy przejść do wad żywności zmodyfikowanej genetycznie. Wprowadzenie żywności odpornej na Dane insekty może spowodować zagrożenie gatunku, który żywi się nim, wywoła to rekcję łańcuchową i po kolei będą wymierać gatunki, które znajdują się wyżej w piramidzie pokarmowej lub powstaną Nowe gatunki, przez co zachwieje się równowaga w przyrodzie. Genetycy zmieniają Charakter żywności - bez długich i dokładnych testów nie można jednoznacznie stwierdzić, czy zmodyfikowane Pożywienie jest w pełni bezpieczne. Wśród ewentualnych zagrożeń dla ludzkiego zdrowia wymienić należy: a)toksyczność, b)wzrost ryzyka zachorowalności na nowotwory, c)mniejsza Wartość odżywcza, Moim zdaniem żywność transgeniczna ma świetlaną przyszłość. Za kilkadziesiąt lat Inżynieria genetyczna będzie posunięta tak daleko, że organizmy modyfikowane genetycznie będą prawie idealne i będą stworzone takie Rośliny jak banany ze szczepionką przeciw żółtaczce, czy Marchew z właściwościami przeciw bólowymi.

Modyfikacje roślin - typy

1). Odporność na herbicydy - chemiczne środki ochrony roślin, środki chwastobójcze.

2). Odporność na choroby powodowane przez grzyby, wirusy, bakterie.

3). Odporność na owady - szkodniki.


4).

9. Odporność na niekorzystne warunki środowiska.

5).Poprawa cech jakościowych oraz użytkowych roślin.

Rośliny transgeniczne (modyfikowane genetycznie) - przykłady
Kukurydza- odporność na owady - wszczepiony został gen odpowiedzialny za wytwarzanie białka, które zjadane przez owada niszczy jego przewód pokarmowy co doprowadza do śmierci. Białko to "działa" tylko w organizmach niektórych, ściśle określonych gatunków owadów-szkodników, nie jest aktywne np. u człowieka.- wytwarzanie substancji używanych do wyrobu leków lub szczepionek,
Ziemniaki- wzrost zawartości skrobi, ponadto odmiany składające się wyłącznie z amylopektyny - u odmian tradycyjnych 20% skrobi to amyloza, którą usuwa się z ziemniaków przemysłowych co podnosi koszty, - odporność na herbicydy, stonkę ziemniaczaną, wirusy,- "słodkie ziemniaki" - wprowadzenie genu odpowiedzialnego za wytwarzanie słodkiego białka - taumatyny,- odporność na ciemnienie pouderzeniowe - większa trwałość,- mała zawartość glikoalkaloidów - substancji szkodliwych na człowieka, występujących w surowych ziemniakach.
Pomidory- spowolnienie dojrzewania, większa trwałość- większa zawartość suchej masy,- poprawa smaku (?),- intensywniejsza barwa, cieńsza skórka.

Truskawki- wyższa słodkość owoców,- spowolnienie dojrzewania,- odporność na mróz.
Soja- odporność na środki ochrony roślin - hrebicydy,- odporność na wirusy, herbicydy, szkodniki,- obniżona zawartość kwasu palmitynowego.
Rzepak- odporność na herbicydy,- zmniejszona zawartość nienasyconych kwasów tłuszczowych,- większa zawartość kwasu lauronowego.
Buraki cukrowe- odporność na herbicydy i szkodniki,- dłuższy okres przechowywania bez strat w zawartości cukru.
Ryż- zwiększona produkcja beta-karotenu, prekursora witaminy A - wszczepione został geny pochodzące z żonkila, modyfikacja w zamierzeniu miała rozwiązać problem braku witaminy A u dzieci w Azji Wschodniej.
Sałata- produkująca szczepionkę na zapalenie wątroby typu B - można się szczepić jedząc sałatę - została ona opracowana przez naukowców z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu pod kierownictwem prof. Legockiego.
Bawełna - odporność na herbicydy i szkodniki.
Pszenica- zwiększenie zawartości glutenu - lepsza mąka.
Dynia- odporność na grzyby
Winogron- odmiany bezpestkowe.
Banany- odporność na wirusy i grzyby - zakażają się poprzez uszkodzenia w transporcie.
Kapusta- odporność na szkodniki, mniejsze wymiary główek.
Seler-zwiększona kruchliwość.

Zwierzęta transgeniczne (modyfikowane genetycznie) - przykłady

1. Modyfikacje mające na celu wytwarzanie w organizmie zwierząt genetycznie zmienionych białek wykorzystywanych jako leki - czyli wykorzystywanie ich jako bioreaktorów.

2. Uzyskanie szybszego wzrostu zwierząt hodowlanych.

3. Krowy dające więcej mleka, oraz mleko specjalnie przystosowane do produkcji serów

4.

Odporność na choroby.

5. Modyfikowane świnie jako dawcy narządów.

6. Inne:
- modyfikacje do celów naukowych zwierząt laboratoryjnych - myszy, szczurów,
- owce wytwarzające wełnę toksycznaą dla moli i nie kurczącą się w praniu,
- lepsza jakość mięsa, mleka,
- transgeniczne koty dla alergików - ich sierść nie powoduje alergii,
- transgeniczne rybki akwariowe z genami z meduzy, dzięki którym fluoryzują w ciemności (rybki są bezpłodne - nie mogą się krzyżować w przypadku wydostania się do środowiska).

AD 16. a) działania na ścianę komórki (hamowanie syntezy ściany komórkowej), np. penicylina;
b) działania na błonę komórkową poprzez efekty powieszchniowe(zaburzenia w przepuszczalności) np. streptomycyna
c) działania na syntezę białek (hamowanie syntezy), np.chloramfenikol, tetracykliny.

Główne mechanizmy działania antybiotyków to:

*Zakłócanie syntezy ściany komórkowej bakterii np. penicylina

*Upośledzenie przepuszczalności błony komórkowej bakterii. np. Gramicydyna

*Zakłócanie syntezy kwasów nukleinowych:

-hamowanie biosyntezy folianów niezbędnych do syntezy DNA

-hamowanie na różnych etapach np. Trimetoprim

-hamowanie działania topoizomeraz np. Ciprofloksacyna

*Zakłócanie syntezy białek np. Streptomycyna

Osobnym problemem jest szkodliwość dla naturalnej flory bakteryjnej człowieka.

C wzwyż działająTemperatury wysokie tzn. od 70 zabójczo na drobnoustroje powodując ścięcie białka. Najbardziej wrażliwe na wysokie temperatury S.A. my wegetatywne drobnoustrojów bakterie, drożdże, pleśnie. Najbardziej odporne są przetrwalniki bakterii nieco mniej są zarodki drożdży i pleśni.

Biofilmy tworzą drobnoustroje przytwierdzając się do powierzchni na styku dwóch faz, mogą być tworzone na, praktycznie, każdej wilgotnej powierzchni, ale najszybciej tworzone są w układach, gdzie jest stały dopływ składników odżywczych. Biofilmy to: zróżnicowana zbiorowość drobnoustrojów, występująca zwykle na powierzchniach stałych, zazwyczaj wielogatunkowa, chroniąca formy ją tworzące i sprzyjająca ich namnażaniu Mikroorganizmy posiadają, zwykle, osłonkę syntezowanych przez siebie zewnątrzkomórkowych polisacharydów. komórki + polisacharydowe śluzy = biofilm.

TWORZENIE GMO: Modyfikacje genetyczne to przeważnie wprowadzenie genów pochodzących z innych gatunków, które nadają modyfikowanemu organizmowi pożądaną cechę, nie występującą u niego naturalnie. Główne zastosowania modyfikacji: zmodyfikowane mikroorganizmy są używane do produkcji pewnych substancji chemicznych, takich jak np. insulina,modyfikowanie roślin pozwala dodać/wzmocnić cechy zwiększające opłacalność produkcji. Aby otrzymany organizm był transgeniczny, należy do niego wprowadzić kawałek DNA, który pochodzi od obcego organizmu. Nim jakiś organizm zostanie genetycznie zmieniony, transformowany, należy posiadać fragment materiału genetycznego, który pochodzi z innego organizmu. Może on zostać wycięty z większego fragmentu DNA, dzięki enzymom restrykcyjnym. Są to cząsteczki białek, które potrafią przecinać nić DNA, częstokroć czynią to w specyficznym miejscu, dzięki czemu możliwe jest wycięcie takiego fragmentu jaki jest potrzebny. Tak przygotowany materiał jest wprowadzany do zwierząt bądź roślin. Ten fragment najczęściej zwiera informację (koduje) cząsteczki białka, które będą wykorzystane przez organizm. Samo wprowadzenie materiału genetycznego nie jest łatwe. Metody, którymi biotechnologowie się posługują by tego dokonać bywają odmienne w odniesieniu do roślin i zwierząt, dlatego omówione zostaną osobno.

GMO, czyli organizmy zmodyfikowane genetycznie to rośliny, zwierzęta i drobnoustroje, których geny zostały celowo zmienione przez człowieka. Rekombinacja DNA i inne pokrewne techniki pozwalają tworzyć organizmy o odmiennych właściwościach niż macierzy gatunek.

techniki fingerprinting PCR [ RADP, AP-PCR, DAF ] 3)

Wymien techniki analizy polimorfizmu dlugosci fragmentow restrykcyjnych RFLP, PFGE4)

Skutki dodawania antybiotykow do pasz : - dysbakterioza - wzrost zakażeń grzybami patogennymi, wirusami i chlamydiami - hamują wzrost drobnoustrojów 5)

Jakie antybiotyki dodawane byly do pasz dla zwierzat : - flawomycyna - monenzyna - salinomycyna - awiamycyna bądź awilamycyna

Bioreaktor (dla fermentacji metanowej) - najczęściej urządzenia o ciągłym przepływie ścieków. Występują jako bioreaktory z beztlenowym osadem oraz beztlenową błoną biologiczną. Efektem pracy bioreaktora są wstępnie oczyszczone ścieki oraz biogaz wykorzystywany np. do ogrzewania budynków oczyszczalni ścieków. Bioreaktor posiada również wady, do głównych zaliczamy sporą wrażliwość na odczyn i temperaturę oraz często niewystarczające oczyszczenie zanieczyszczeń, które należy doczyszczać metodami tlenowymi. Fermentacja metanowa (czyli anaerobowe oczyszczanie) stosowana jest głównie do oczyszczania ścieków z przemysłu spożywczego, papierniczego, farmaceutycznego, celulozowego, a także ferm hodowlanych.

Bioreaktory - Są to urządzenia skonstruowane w sposób umożliwiający kontrolę procesu produkcyjnego, jego optymalny przebieg (pomiar i regulację parametrów) w warunkach maksymalnego ograniczenia lub całkowitego wyeliminowania możliwości zakażeń.

Pozwalają na prowadzenie procesów mikrobiologicznych, enzymatycznych oraz hodowli komórek organizmów wyższych. Do podstawowych wymogów stawianych bioreaktorom przeznaczonym do procesów tlenowych należy duża sprawność w zakresie wymiany masy (tlenu) oraz odprowadzania wydzielającego się ciepła.
SKŁADNIKI PCR:

BUFOR, JONY Mg 2+, MATRYCOWY DNA, STARTERY OLIGONUKLEOTYDOWE, POLIMERAZA DNA, TRIFOSFORNA DEOKSYNUKLEOTYDÓW.

OGRANICZENIA PCR:

*trudności w izolacji DNA z prób żywności

*możliwość amplifikacji martwych komórek bakteryjnych

*powszechne występowanie w żywności lub podłożu hodowlanym inhibitorów zakłócających przebieg reakcji

*koszty analizy

PCR - multiplex jest wariantem techniki PCR, pozwalającym na jednoczesne powielenie wielu miejsc loci w jednej reakcji, wykorzystując więcej niż jedną parę starterów. każda nowo kopiowana cząsteczka staje się matrycą dla dwóch następnych kopii, co decyduje o lawinowym tempie reakcji. PCR typu multiplex, pozwalającą amplifikować nawet 15 odcinków genu jednocześnie.

GMO, czyli organizmy zmodyfikowane genetycznie to rośliny, zwierzęta i drobnoustroje, których geny zostały celowo zmienione przez człowieka. Rekombinacja DNA i inne pokrewne techniki pozwalają tworzyć organizmy o odmiennych właściwościach niż macierzy gatunek.

TWORZENIE: Modyfikacje genetyczne to przeważnie wprowadzenie genów pochodzących z innych gatunków, które nadają modyfikowanemu organizmowi pożądaną cechę, nie występującą u niego naturalnie. Główne zastosowania modyfikacji:

*zmodyfikowane mikroorganizmy są używane do produkcji pewnych substancji chemicznych, takich jak np. insulina,

*modyfikowanie roślin pozwala dodać/wzmocnić cechy zwiększające opłacalność produkcji.

PO CO GMO: Główne modyfikacje genetyczne obecnie uprawianych roślin polegają na uodpornieniu ich na konkretne herbicydy, które są zabójcze dla chwastów. Innym powodem jest uodpornienie roślin na owady Odpowiednio manipulacje mogą również sprawić, że rośliny będą wymagać np. mniej wody do prawidłowego wzrostu lub niższych temperatur do uprawy niż ich naturalne odpowiedniki.

.Zalety GMO
• Lepsza odporność na "stres": jeśli uprawy mogą być odporniejsze na gradacje szkodników, to zredukowałoby to niebezpieczeństwo niskich plonów. Podobne korzyści mogłyby wyniknąć z lepszej odporności na mróz, wyjątkowe gorąco albo suszę - pomimo, że to wymagałoby manipulacji złożonymi połączeniami genów.
• Zdrowsze jedzenie: przez wstawianie genów do upraw takich, jak ryż i pszenica, możemy podnosić ich wartość odżywczą. Na przykład, geny odpowiedzialne za przenoszenie prekursora witaminy A zostały wstawione do ryżu. Naukowcy otrzymali genetycznie zmodyfikowaną odmianę tzw. złotego ryżu (Golden rice), która produkuje nawet 20 razy więcej β-karotenu, niż zwykły ryż. Ponieważ ryż stanowi podstawę jadłospisu ponad połowy mieszkańców ziemi., nowa odmiana może stać się pomocna w uzupełnianiu beta karotenu i zapobiec np. dziecięcej ślepocie powszechnej w krajach rozwijających się.
• Wydajniejsze gospodarstwa rolne: nowe geny u bydła mogą zwiększyć produkcję mleka. Prowadzi się badania nad bydłem dającym mleko z ludzkimi białkami (takie mleko nie powoduje uczuleń u dzieci).
• Więcej jedzenia z mniejszej powierzchni: poprawiona wydajność GMO może oznaczać że rolnicy w następnych latach nie będą musieli zajmować coraz większych obszarów pod uprawy.
• GMO może redukować oddziaływanie na środowisko produkcji żywności i procesów przemysłowych: odporność na szkodniki i choroby otrzymana w wyniku manipulacji genetycznej znacznie redukuje potrzebę stosowania substancji chemicznych do ochrony upraw, i to już się zdarza. Rolnicy uprawiają kukurydzę, bawełnę i ziemniaki, które już nie muszą być opryskiwane bakteryjnym środkiem owadobójczym (zawierającym Bacillus thuringiensis) - ponieważ zmodyfikowane rośliny same produkują substancje owadobójcze. Naukowcy rozwijają drzewa, które mają niższą zawartość ligniny. To może zredukować potrzebę stosowania trujących substancji chemicznych w produkcji papieru.
• Rekultywacja zanieczyszczonej gleby lub ziemi: nowe gatunki mogą być pomocne w rekultywacji zanieczyszczonej gleby. Dzięki inżynierii genetycznej możemy otrzymać gatunki roślin, które będą w stanie pochłaniać znaczne ilości toksycznych substancji.
• Dłuższe okresy przechowywania: genetyczna modyfikacja owoców i warzyw może czynić je bardziej odporne na przechowywanie i transport. Istnieją już takie gatunki.
• Biopaliwa: Zmodyfikowane genetycznie rośliny mogą służyć do produkcji biopaliw.
Szczepionki i leki: zmodyfikowane rośliny i zwierzęta mogą posłużyć do produkcji tanich szczepionek i lekarstw.
4.Wady GMO:
• Ekolodzy alarmują, że niekontrolowane wprowadzanie genetycznie zmodyfikowanych organizmów do środowiska może w zupełnie nieprzewidywalny i wielostronny sposób zaburzyć równowagę ekosystemów
• W roślinach transgenicznych tworzą się nowe rodzaje protein oraz występuje duża koncentracja endotoksyn BT które mogą powodować alergie i szkodliwie wpływać na zdrowie. Klinicznie stwierdzono, że soja transgeniczna uzyskana przez transformację genu z orzeszka brazylijskiego do soi konwencjonalnej oraz niektóre odmiany kukurydzy transgenicznej wywołują alergie.
• Innym zagrożeniem jest szkodliwość roślin z modyfikacją, umożliwiającą im produkcję endogennych środków owadobójczych, dla gatunków nieszkodliwych lub wręcz pożytecznych, co niebezpiecznie zakłóca sieci troficzne ekosystemów.
• Bardzo niebezpiecznym zjawiskiem jest niekontrolowane rozprzestrzenianie się pyłków roślin zmodyfikowanych i zapylanie nimi nawet bardzo odległych upraw roślin niezmodyfikowanych, czyli de facto ich skażenie genetyczne. Jest to szczególnie niebezpieczne dla rolników ekologicznych, którzy nie mogą sprzedawać zanieczyszczonego ziarna, jako wolnego od genetycznych modyfikacji.
• Pamiętać należy, że wprowadzenie GMO do środowiska jest praktycznie nieodwracalne i z biologicznego punktu widzenia zuboża globalną bioróżnorodność i naturalną pulę genową biosfery na równi ze zjawiskiem wymierania gatunków.
• Powstaje pytanie czy mamy prawo do ingerowania w naturę na niespotykaną dotąd skalę. Prawdą bowiem jest, że tworzenie nowych odmian hodowlanych wpisane jest w historię rolnictwa i rozpoczęło się na dobrą sprawę od rewolucji neolitycznej. Nowe odmiany powstawały jednak na drodze długotrwałych krzyżówek blisko spokrewnionych organizmów, a wymiana genów nie przekraczała granic gatunkowej puli genowej i stanowiła jakoby akcelerację naturalnego procesu ewolucji. W przypadku GMO mamy do czynienia z niemal dowolnymi przetasowaniami genów różnych gatunków, co kłóci się z fundamentalnymi zasadami biologii i etyki. Należy w tym miejscu rozróżnić dwa podstawowe aspekty problemu - jednym z nich są zamknięte, laboratoryjne i doświadczalne prace nad wykorzystaniem GMO do celów medycznych, farmaceutycznych, czy sozologicznych, a drugim uwalnianie do środowiska zmodyfikowanych genetycznie organizmów, ich uprawa na szeroką skalę oraz wykorzystanie do produkcji żywności i pasz.

Bioterroryzm

Przez tysiąclecia, epidemie udowadniały ludziom jak niebezpieczny może być niekontrolowany rozwój chorób zakaźnych. Człowiek wykorzystywał czynniki biologiczne w walce z wrogiem niemal od zawsze. Plemiona zatruwały strzały wyciągami pewnych roślin lub zanurzały groty w rozkładających się szczątkach zwierząt. W starożytności także niejednokrotnie zatruwano wodę pitną np. sporyszem (ergotamina). Choroby zakaźne przesądziły nie tylko o wyniku niejednej bitwy, lecz również o losach całych cywilizacji. Przykładów w historii czasów nowożytnych można znaleźć wiele: choćby klęska wojsk Napoleońskich pod Moskwą, które toczyły bitwę nie tylko z carską Rosją, ale także z mikroskopijnej wielkości riketsją wywołującą tyfus plamisty (Rickettsia provazekii). Wielkie

cywilizacje Azteków i Inków ugięły się nie tylko pod naporem konkwistadorów, lecz także przybyłych wraz z nimi chorób Starego Świata. Definicja bioterroryzmu. Istotą terroryzmu jest bezprawne i nielegalne użycie przemocy z zamiarem wymuszenia jakiegoś

działania lub zastraszenia określonej społeczności lub rządu dla osiągnięcia celów politycznych, społecznych, religijnych bądź osobistych. W rękach bioterrorystów czynnikiem zastraszającym jest użycie lub groźba użycia biologicznie czynnych substancji toksycznych lub patogennych drobnoustrojów wywołujących choroby zakaźne. Cele ataku bioterrorystycznego, jakkolwiek jest on zawsze skierowany przeciw ludziom, mogą być różne.

Terroryzm i bioterroryzm wyrazy z codziennego słownika

-terror, -oris(łac.): „strach, trwoga, przerażenie”;„strasznesłowo, straszna wieść”

-terreo(łac.): „wywoływać przerażenie, straszyć” od gr.τρέω/tero: „drżeć, bać się”; „stchórzyć, uciec”

-Terroryzm: „nieuzasadnione lub bezprawne użycie siły bądź przemocy wobec osób lub mienia, aby zastraszyć lub wywrzeć przymus na rząd, ludność cywilną lub ich część, co zmierza do promocji celów politycznych lub społecznych” (terroryzm polityczny, kryminalny lub państwowy: np. Rewolucja Francuska).

-Bioterroryzm: „wykorzystywanie czynników biologicznych (lub broni biologicznej) w celach terrorystycznych”

BROŃ BIOLOGICZNA BROŃ MASOWEGO RAŻENIA UBOGICH

Celowe użycie żywych organizmów (zwłaszcza mikroorganizmów chorobotwórczych) lub toksyn przez nie wytwarzanych, powodujących schorzenia u ludzi, zwierząt i roślin. Użycie broni biologicznej może mieć na celu pogorszenie stanu zdrowia (zgon lub niezdolność do działania u ludzi), obniżenie własności użytkowych materiałów pochodzenia zwierzęcego i

roślinnego (dotyczy zwłaszcza żywności).

BROŃ BIOLOGICZNA

- Łatwa i tania produkcja, duże zapasy w krajach „popierających terroryzm”, łatwość pozyskania, przenoszenia i gromadzenia.

-możliwość zarówno skrytego jak i jawnego ataku zrealizowanego w prosty sposób

-duży efekt psychologiczny, duże nakłady przy usuwaniu skutków ataku,

-wysoka podatność populacji cywilnej na działanie czynników biologicznych (brak szczepień przeciwko większości potencjalnych patogenów)

-przy skrytym ataku mogą wystąpić trudności w rozpoznania patogenu (nietypowość objawów dla rzadkich jednostek chorobowych) -wymagana duża sprawność służb epidemiologicznych i sprawozdawczości zdrowotnej.

DLACZEGO BAKTERIE? Istnieje wiele czynników wywołujących choroby zakaźne u ludzi i zwierząt. Jednak stosunkowo niewiele z nich można wykorzystać do produkcji skutecznej broni biologicznej. W przeciwieństwie do broni konwencjonalnej, chemicznej lub nuklearnej - broń biologiczna jest bardzo tania. Jej produkcja nie wymaga wysokich nakładów finansowych oraz wielkich ekspertyz. Ponadto, broń biologiczną można wyprodukować w stosunkowo krótkim czasie (nawet kilka tygodni - przypomnijcie sobie, jak krótki jest czas podziału komórek bakteryjnych) wykorzystując istniejące laboratoria mikrobiologiczne lub zakłady przemysłu farmaceutycznegołatwa dostępność Wiele z czynników zakaźnych ma naturalny rezerwuar w środowisku i łatwo jest je uzyskać z terenów endemicznych. Do takich patogenów należą bakterie: B. anthracis, F. tularensis, C. botulinum, Y. pestis oraz niektóre wirusy wywołujące gorączki krwotoczne. masowość i zasięg rażenia. Ocenia się np., że 100 kg przetrwalników wąglika uwolnionych nad Waszyngtonem w sprzyjających warunkach atmosferycznych może zabić od 300 tysięcy do do 3 milionów ludzi. Dla porównania głowica nuklearna o ładunku 1 megatony zabiłaby od 750 tys. Do 1,9 miliona ludzi. (Bomba, która w sierpniu 1945 roku spadła na Hiroszimę niosła ładunek 20 kt ). atak jest trudno wykrywalny W przeciwieństwie do broni chemicznej, czynniki biologiczne są bezwonne i niewidzialne. W przypadku użycia broni biologicznej, pierwsze jego oznaki - niespodziewana liczba zachorowań pojawi się zwykle dopiero kilka dni po ataku łatwość transmisji Transmisji czynników zakaźnych sprzyja obecny styl życia: częste i dalekie podróże. Także wentylacja i zamknięty obieg powietrza w budynkach Pomimo wspomnianych cech, broń biologiczna ma szereg wad, które z wojskowego punktu widzenia czynią ją mniej przydatną niż broń konwencjonalną. Po zakończeniu II wojny światowej, pomimo trwania zimnej wojny i wielu konfliktów zbrojnych, państwa, które prowadziły intensywne i zaawansowane prace nad rozwojem broni biologicznej - na szczęście - nigdy jej nie zastosowały. Poza aspektami moralnymi użycia broni biologicznej, składają się na to kwestie czysto praktyczne:

BYŁOBY „PIĘKNIE” ALE...

-skuteczność

-trudności w przechowywaniu gotowej broni

-ryzyko przy produkcji

-brak kontroli nad użytymi patogenami

Niestety względy, które ograniczają przydatność broni biologicznej do celów wojskowych, nie stanowią większych przeszkód dla terrorystów. Terroryści produkujący broń biologiczną nie muszą się także przejmować ani obawą o stan zdrowia miejscowej ludności ani ryzykiem skażenia środowiska - ich "cel uświęca środki". Niektóre czynniki można uzyskiwać niemal "w warunkach domowych" lub w przeciętnie wyposażonym laboratorium, co ułatwia ukrycie całego przedsięwzięcia. Ponieważ celem bioterrorysty nie jest wywołanie strat wśród wojska przygotowanego na ewentualność użycia broni biologicznej, lecz zasianie paniki wśród ludności cywilnej, skuteczność ataku nie jest aż tak istotna. Nawet kilka przypadków zachorowań, o których dowie się cały świat, z punktu widzenia bioterrorysty może być sukcesem.

CDC BIOLOGICAL WARFARE DISEASES & AGENTS LISTING: CATEGORY A

Patogeny rzadko spostrzegane w USA, charakteryzujące się:

•wysoką zakaźnością, łatwą metodą rozsiewu i łatwą transmisją między ludźmi

•wysoka śmiertelnością i zagrożeniem zdrowia publicznego

•możliwością wywołania paniki i poważnych skutków społecznych

•wymagają specjalnych działań realizowanych przez rząd federalny

1.Wąglik (anthrax): Bacillus anthracis

2.Jad kiełbasiany (botulismus): toksyna Clostridium botulinum

3.Dżuma (pestis): Yersinia pestis

4.Ospa prawdziwa (variola maior): orthopoxvirus

5.Tularemia: Francisella tularensis

6.Wirusowe gorączki krwotoczne: filovira, np. Ebola, Marburg oraz arenavira, np., Lassa, Machupo)

Patogeny nowo pojawiające się, które mogą być obiektem manipulacji genetycznych oraz narzędziem ataku biologicznego ze względu na:

•dostępność, •łatwość rozsiewania, •duży potencjał powodowania wysokiej śmiertelności i znaczny wpływ na zdrowie publiczne.

1.gorączka krwotoczna z zespołem nerkowym: Hantaviruses

2.gruźlica oporna na leki: Mycoplasmasp.

3.Malajaskie (japońskie) zapalenie mózgu: Nipahvirus

4.kleszczowe zapalenia mózgu

5.kleszczowa gorączka krwotoczna

6.Ŝółta febra: Flavovirus

WĄGLIK (ANTHAX)

Obecny stan epidemiologiczny:

Choroba odzwierzęca rozpowszechniona na całym świecie, ok. 2000 przypadków rocznie (prawie wyłącznie postać skórna). W XIX w pojawiała się w postaci płucnej (strzyżenie chorych owiec i przeróbka wełny). Nie szerzy się epidemicznie wśród ludzi, zwierzęta zakażają się przetrwalnikami z gleby. W Polsce sporadyczne przypadki (choroba zawodowa). Patogeneza i główne postacie:

Przetrwalniki bakterii są fagocytowane przez makrofagi, gdzie są uwalniane bakterie, które wytwarzają egzotoksynę obrzękową (hamuje cyklazę adenylową) i egzotoksynę martwiczą (powoduje cytolizę makrofagów) postać skórna (czarna krosta), postać płucna, postać trzewna

Spojrzenie terrorystów na wąglik

+duża zakaźność: 2500 przetrwalników wchłoniętych z powietrza powoduje postać płucną,

+wysoka podatność populacji i śmiertelność przy ataku areozolowym z powietrza (ok. 90000 zgonów po rozpyleniu 50 kg zawiesiny nad półmilionowym miastem)

+Trwałość bakterii w postaci przetrwalnikowej (kilkadziesiąt lat w glebie)

+duża ilość zgromadzonych zapasów na świecie, łatwość pozyskania i produkcji

+trudności z wyprodukowaniem w pełni skutecznej szczepionki (nabycie odporności u ok. 70% szczepionych po kilkukrotnych szczepieniach), częste reakcje poszczepienne

-mała zaraźliwość: nie szerzy się epidemicznie (nie przenosi się z człowieka na człowieka)

WĄGLIK - postać płucna dawniej „ choroba sortowaczy wełny z Bradford”

Postać płucna wąglika występuje wtedy, gdy zakażenie zarodnikami następuje drogą wziewną. Jednak, aby doszło do zakażenia i rozwinięcia się choroby, musi być spełnionych

wiele warunków.

- Przede wszystkim zarodniki muszą znaleźć się we wdychanym powietrzu.

- Ponadto cząstki zawierające zarodniki powinny być odpowiednio małe, aby bez przeszkód przedostać się do pęcherzyków płucnych.

DŻUMA ( pestis )

choroba, która nie raz zmieniała historię świata Obecny stan epidemiologiczny: ostatnia większa epidemia w Mandżurii, w latach 1910-1911 (60 tys. zachorowań), w ostatnim pięćdziesięcioleciu na całym świecie jest notowanych ok. 1700 nowych przypadków zachorowań rocznie, z tego ok. 2 -3 % to dżuma płucna i pierwotna posocznica Patogeneza i główne postacie:

•hamowanie agregacji płytek krwi (czynnik YopM) oraz fagocytozy granulocytów (YopH iE)

•zmiany w węzłach chłonnych, ciężkie zapalenie

Spojrzenie terrorystów na dżumę:

+duża zakaźność100-500 bakterii wchłoniętych z powietrza stanowi dawkę zakaźną, ukłucie pchły wprowadza 24 000 komórek

+dość duża zaraźliwość dwutorowość szerzenia się

epidemii: przez pchły (możliwość skrytego ataku) i drogą kropelkową (typowy atak terrorystyczny)

+krótki okres wylęgania 1-4 dni,

+wysoka śmiertelność w postaci płucnej i posocznicowatej (50-100%)

-istnienie skutecznej szczepionki i antybiotyków

TULAREMIA CHOROBA INDIAŃSKICH MYŚLIWYCH

Obecny stan epidemiologiczny: choroba rozpowszechniona na całym świecie, głownie w Ameryce Płn. (kilkaset przypadków rocznie w USA, rozpoznana po raz pierwszy w Tulare w Kaliforni), przenoszona wśród dzikich zwierząt przez stawonogi (na człowieka bardzo rzadko), w Polsce sporadyczne zachorowania u myśliwych (zanieczyszczenie wydalinami) Patogeneza i główne postacie:

-objawy chorobowe wywołują składniki otoczki komórki bakteryjnej, bakteria namnaża się wewnątrz makrofagów

-postać wrzodziejącą- węzłowa (75%), postać oczno-węzłowa, postać anginowa, postać płucna, postać trzewna

Spojrzenie terrorystów na tularemię

+duża zakaźność: 10-50 bakterii wchłoniętych z powietrza stanowi dawkę zakaźną,

+wysoka podatność populacji przy ataku aerozolowym z powietrza (szacowane straty: ok. 100 000 poszkodowanych po rozpyleniu 50 kg zawiesiny nad półmilionowym miastem)

+nietypowość objawów, trudna diagnostyka mikrobiologiczna

-mała zaraźliwość: nie szerzy się epidemicznie (nie przenosi się z człowieka na człowieka)

-istnienie skutecznej szczepionki i antybiotyków, niezbyt duża śmiertelność (przy naturalnej tularemii ok. 1.4%, prawdopodobnie dużo wyższa przy ataku terrorystycznym)

TULAREMIA (choroba indiańskich myśliwych) Opalizujące kolonie Francisella tularensis hodowane na agarze z cysteiną oraz odczyn immunofluorescencyjny Powiększone węzły chłonne w przebiegu tularemii (tzw. dymienica) Postać gruczołowo-oczna tularemii-zdjęcie rogówki w lampie szczelinowej: owrzodzenie, ropniak i tworzenie się ziarniny

OSPA ( variola vera)

Ostatni wypadek zachorowania na ospę miał miejsce w 1977r. w Pakistanie. Obecnie chorobę uważa się za zwalczoną, człowiek jest jedynym organizmem, w którym wirus się ten może rozwijać. Aktualnie wirus ospy znajduje się oficjalnie jedynie w dwóch laboratoriach na świecie. Nie ma jednak pewności, że nie znajduje się on w nieznanych miejscach. Teoretycznie istnieje możliwość odtworzenia wirusa. Rozważanie przywrócenie szczepień. W dawnych planach militarnych była rozważana dla wywołania tzw. „last epidermy”- ataku biologicznego po ataku nuklearnym. Patogeneza:

*zakażenie głównie drogą kropelkową” wirusy są bezwzględnym pasożytem wewnątrzkomórkowym- namnażając się, powodują ich rozpad (zwłaszcza skóry, błon śluzowych, w węzłach chłonnych)

Spojrzenie terrorystów na ospę:

+duża zakaźność : ok. 100 cząsteczek wirusa wchłoniętych z powietrza powoduje chorobę.

+ rosnąca podatność populacji ( u nie szczepionych osób podatność wynosi 100%)

+wysoka zaraźliwość epidemiczna w postaci kropelkowej ( każdy chory stanowi źródło zakażenie 10-20 osób nie szczepionych), poza tym zakaźne są także przedmioty i pościel.

+wysokie prawdopodobieństwo wymknięcia się epidemii spod kontroli

+wysoka śmiertelność (ok. 30% populacji nie szczepionej)

+stabilność wirusa w postacie aerosolu

+budzący przerażenie wygląd chorych

+trudność w uzyskaniu wirusa.

Epidemia ospy we Wrocławiu -w 1963 Ostatnia w Polsce epidemia ospy prawdziwej, która wybuchła latem 1963 roku we Wrocławiu zawleczona tutaj przez osobę podróżującą wcześniej po Indiach. Zachorowało 99 osób, z których siedem zmarło. Miasto zostało na kilka tygodni sparaliżowane i odcięte od reszty kraju kordonem sanitarnym.

Wirusowe gorączki krwotoczne

Grupa rozmaitych schorzeń wirusowych, najczęściej przez stawonogi od chorych nosicieli ( ludzi i zwierząt) albo w postaci aerosolu lub drogą kontaktową (kategoria zagrożenia A), charakteryzujących się uszkodzeniem naczyń krwionośnych (>wybroczyny, krwawienia) i zwykle duża śmiertelnością przy epidemiach (5-90%)

*denga, żółta febra, tulska, krymska i omska, koreańska, argentyńska i boliwijska, Lassa, Marburg i Ebola

Zatrucie Rycyną tajemniczą substancją ukrytą w roślinie leczniczej

Mechanizm działania: Dwa łańcuchy białkowe które są wchłaniane do komórki drogą endocytozy i blokują wewnątrzkomórkową syntezę białek w aparacie Golgiego

Spojrzenie terrorystów na rycyną:

+Duża produkcja światowa (zanieczyszczenia paliwa roślinnego - ok. 50tys. Ton oleju rocznie) i łatwa dostępność

+wykorzystywana do mordowania ludzi ( drogą parenteralną)

+łatwość ataku aerozolowego

+przy skrytym ataku trudność identyfikacji, brak metod leczenia przyczynowego

-umiarkowana toksyczność (0,4mg/l powietrza)

Toksyna otulinowa (borulinismus) najsilniejsza trucizna powstająca w kiełbasie. Roczna zachorowalność w USA ok. 150-200 przypadków rocznie jest wytwarzana przez bakterię Clostridium botulinium. Mechanizm działania: -blokowanie połączeń nerwowa- mięśniowych (neurotransmisji) Główne objawy: tzw. opuszkowe porażenie mięśni, w tym także oddechowych

Spojrzenie terrorystów na toksynę otulinową:
+mała dawka śmiertelna: 0.09- 0.15 mikrogram domięśniowo, 0.70-0.90 mikg. Wziewnie i 70mikg. Doustnie

+duże ilości stabilizowanej botuliny dostępnej na „rynku”

+stosunkowo łatwy sposób ataku (aerosol , zanieczyszczenie żywności)

+szybki efekt toksyczny (kilka godzin do kilku dni)

- dość charakterystyczne objawy , leczenie przyczynowe i objawowe

Nowe toksyny roślinne i zwierzęce

Łatwość produkcji (toksyny roślinne i bakteryjne), możliwość wytwarzania technikami biologii molekularnej ( po określeniu sekwencji genowej) lub syntetycznie, a wiele znanych od dawna jako leki ( np. pochodne kurary) Przykłady (dawki śmiertelne od 0.5 mg do 500mg)

*saxitoksyna- wytwarzana przez mikroorganizmy żyjące w małżach Saxidomus giganeus : neurotoksyna porażająca mięśnie oddechowe

*konotoksyna- produkowana przez śliwaki Camus sp.blokuje knały sodowe i wapniowe w komórce

*Atlatoksyny- wytwarzane przez pelśnie Aspergillus flavus blokują biosynteze białek, są kancerogenne

*Mykotoksyny (trichocentenowe np. T-2) wywarzane przez grzyby Fusarium sp. Są silnie dermatotoksyczne

*tetra doktoksyny- wytwarzan przez niektóre ryby morskie, porażają ośrodek oddechowy.

Obecny problem rzadkich, niezwykłych i dawno wygasłych chorób wynika z:

*migracji i podróżowania ludzi oraz zwierząt, przenoszących lokalne patogeny do nieuodpornionych populacji (XV w. podobnie jak po odkryciu Ameryki)

*postępu metod diagnostycznych umożliwiających szczegółowsze różnicowania patogenów

*starzenia się populacji, wpływu leków i ksenobiotyków zwiększających podatność na patogeny.

*zmian w środowisku naturalnym ułatwiających rozplem i zwiększających wirulencję niektórych patogenów

*postępu technologii i nauki zwiększających dostępność i umożliwiających modyfikację patogenów dla celów zbrodniczych

63

63

---