Biotechnologia pytania na egzamin
Zastrzeżenia co do żywności GMO:
- genetyczne przeniesienie genów na inne org.
- ekologiczne rozpełźnięcie się zmienionych org. po świecie
- zdrowotne alergiczne, żywieniowe, rakotwórcze
- etyczne działanie przeciw naturze
Bakterie kwasomlekowe (np. Lactobacillus delbruecki) to paleczki, ktore
wykorzystywane sa do produkcji napoi fermentowanych typu II, dzieki
czemu napoje te sa mocno kwasne, a za ich cechy smakowe odpowiada
aldehyd octowy
Metody otrzymywania GMO:
1. Metoda z wykorzystaniem wektora.
tworzenie materiału genetycznego poprzez włączenie do wirusa, plazmidu
lub każdego innego wektora cząsteczek DNA wytworzonych poza organizmem i
włączenie ich do organizmu biorcy, w którym w warunkach naturalnych nie
występują, ale w którym są zdolne do ciągłego powielania,
2. Metody bez wykorzystania wektora. bezpośrednie włączenie materiału
dziedzicznego przygotowanego poza organizmem, a w szczególności:
mikroiniekcji, makroiniekcji i mikrokapsułkowania, (inne:
elektroporacja, mikrowstrzeliwanie, z użyciem PEG, fuzja liposomów)
Quorum sensing jest to sposób "porozumiewania" się między sobą bakterii
za pomocą cząsteczek związków chemicznych. . Po przeprowadzeniu badań
naukowcy doszli do wniosku, że gdy hodowla osiągnie duże zagęszczenie
aby nie zginąć z powodu braku pokarmu lub samozatrucia własnymi
metabolitami, wytwarza związki chemiczne które informują kolonię o
potrzebie zaprzestania rozmnażania. W przypadku rodzaju Vibrio
towarzyszy temu luminescencja.
Cząstki sygnałowe wysyłane przez bakterie G- to AHL.
Cząstki sygnałowe wysyłane przez bakterie G+ to peptydy cykliczne.
Rodzaje oddziaływań:
Antagonistyczne bakteriocyny, antybiotyki
Symbiotyczne mutualizm, komensalizm
Funkcje życiowe regulowane przez QS:
- Tworzenie biofilmów
- Ruchliwość komórek
- Przejście w stan spowolnionego funkcjonowania starwation
- Obrona bakterii przed czynnikami stresowymi
- Śmierć komórek apoptoza rozkaz do śmierci
- Sporulacja
- Procesy genetyczne
- Morfologia komórek
- Aktywność enzymatyczna
- Wirulencja
Etapy PCR:
- denaturacja DNA
- przyłączanie primerów (zaznacza fragment, który będzie powielany)
- wydłużenie primerów przez syntezę wolnych nukleotydów (tylko z jednej
strony od 3 do 5
Fazy wzrostu bakterii:
- faza przygotowawcza- lag faza
- faza logarytmicznego wzrostu szybki wzrost w czasie
- faza zastoju zwolnione tempo rozmnażania, mniejsza ilość skł.
Odżywczych, gromadzenie się toksycznych produktów
- faza zamierania więcej drobnoust. Umiera niż powstaje, przyczyną są
produkty metabolizmu
Krzywa śmierci cieplnej- to proces logarytmiczny, oznacza ze w pewnym
interwale czasowej i temperaturze ulega zniszczeniu ta sama liczna
drobnoustrojow, pozwala określić jak należy zmieniając czas lub temp
ogrzewania aby zniszczyc te sama liczbe drobnoustrojow.
Różne parametry pozwalaja na obliczenie i definiowanie destrukcji
termicznej bakterii:
- wrtośc D- jest miara opornosci bakterii na temperature. Jest to czas
ktory powooduje zniszczenie jednego cyklu logarytmicznego bakterii(90%).
Np wrtośc d:1min w 72stopniach oznacza, ze podczas ogrzewania przez 1
min w 72 liczebnosc bakterii ulegnie obnizeniu o 90%.
Im wieksza wartosc D tym bakteria bardziej oporna
Wartość D zalezy od: zawartosci glukozy i sacharozy, aw, fazy wzrostu
drobnoustrojow, pH srodowiska.
- wartosc F- czas smierci cieplnej- czas w ktorym populacja
drobnoustrojow ulegnie obnizeniu do pozadanego przez nas poziomu( w
okreslonej temp).
Ogrzewanie w F=2,52min nazywa sie ogrzewaniem otulinowym ginie
clostridium botulinum
-wartosc Z- odzwierciedla zaleznosc letalnosci bakterii od temparatury.
Oznacza ona temperature potrzebna do tego aby wartosc D zmienila sie o
10.
Dla niesporotworczych Z=5, dla sporotowrczych Z=10.
Np. gdy wartosc Z wynosi 10, a wartosc D=121stopni, 0,2min, to oznacza
to ze dla osiagniecia identycznej destrukcji przy 131stopniach potzreba
0,02minuty, a przy 111stopniach potrzeba 2 minut
Czynniki wpływajace na proces destrukcji termicznej:
- skład podłoża
-PH
-faza wzrostu bakterii
-aw
-liczebnosc bakterii Aktywność wody (aw) 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 aw=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.
Metody utrwalania żywności oparte na regulacji aktywności wody: *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.
Wrażliwość drobnoustrojów na pH: acidofile, neutrofile i alkalifile.
W następujących zakresach pH rozwijają się: 0-12 pleśnie, 2-9 drożdże,
2-11 bakterie kwasu mlekowego, 4 patogeny, 3,5 wyjątek E.coli O157:H7
FERMENTACJA ALKOHOLOWA
Zachodzi ona w komórkach drożdży, w mięsistych, dużych owocach, w
nasionach okrytych twardą łupiną i w korzeniach, jeśli jest dużo wody w
glebie. Zachodzi ona wkorzeniach roślin bagiennych np. ryż oraz w
korzeniach roślin zalanych wiosna przez wodę.
Nalezy pamiętać, że drożdże są względnymi beztlenowcami, tzn. w
obecności tlenu fermentacja zosrtaje zahamowana i drożdże zaczynaja
oddychać tlenowo. Proces glikolizy w fermentacji alkoholowej przebiega
podobnie jak w oddychaniu tlenowym - do wytworzenia pirogronianu.
Następnie pirogronian nie wchodzi w cykl Krebsa, ale ulega
dekarboksylacji na aldehyd octowy, do którego przyłącza się wodór
odłaczony od aldehydu trój-fosfo-glicerynowego w procesie glikolizy. W
ten sposób powstaje alkohol etylowy.
ogólny zapis fermentacji alkoholowej:
C6H12O6+2ADP+2Pi->2C2H5OH+2ATP+2CO2
C6H12O6-glukoza
ADP-adenozynodifosforan
Pi-ortofosforan
C2H5OH-alkohol etylowy (etanol)
ATP-energia
CO2-dwutlenek węgla
Fermentacja alkoholowa jest wykorzystywana w piwowarstwie, winiarstwie,
gorzelnictwie, kandyzowaniu owoców, produkcji drożdży oraz pieczywa.
Fermentacja alkoholowa jest to proces biochemiczny, w którym cukry
proste tj. glukoza czy fruktoza są przetwarzanie do etanolu i CO2.
Proces ten zachodzi przy udziale drożdży.
Fermentacja mlekowa - fermentacja węglowodanów do kwasu mlekowego
odbywająca się pod wpływem działania bakterii mlekowych. Fermentacja ta
odgrywa kluczowe znaczenie przy produkcji wielu przetworów mlecznych.
- Streptococcus - paciorkowce homofermentatywne (Streptococcus lactis
paciorkowiec mlekowy
- Leuconostoc - paciorkowce heterofermentatywne (Leuconostoc citrovorum
- dodatek do zakwasów przy wyrobie masła)
- Lactobacillus - pałeczki homo- i heterofermentatywne (Lactobacillus
bulgaricus - w jogurcie, Lactobacillus viridescens - powoduje
zielenienie mięsa peklowanego i surowych kiełbas)
Bakterie z grupy Lactobacillus dzieli się na:
Bezwzględne homofermentatywne: fermentują tylko heksozy do kw. Mlekowego
Względnie heterofermentatywne: heksozy fermentują do
kw.mlekowego, a pentozy do kw. Mlekowego i octowego
Bezwzględnie heterofermentatywne: heksozy do kw. Mlekowego, octowego,
CO2 i etanoli, a pentozy do kw. Mlekowego i octowego
Wpływ bakterii fermentacji mlekowej : antagonizm w stosunku do patogenów
człowieka, zmniejszenie nietolerancji laktozy, działanie
antycholesterolowe, aktywność antynowotworowa, działanie
immunomodulacyjne i antyalergiczne, zapobieganie osteoporozie i
próchnicy, chorobotwórczość bakterii mlekowych
Biofilm jest to trójwymiarowa kolonia bakterii zawartych w macierzy
zewnątrzkomórkowych polimerów wykazujących zdolność adhezji do
powierzchni stałych oraz do siebie nawzajem. Formowanie się matrycy
biofilmu ma na celu ochronę mikroorganizmów (tworzących biofilm) przed
degradacyjną działalnością czynników środowiskowych, w tym na działanie
antybiotyków. Powstawanie biofilmu: adhezja, wytworzenie struktury
pozakomórkowej, dojrzewanie biofilmu.
Sanityzacja- obniżenie liczby drobnoustrojów do poziomu wymaganego
przez normy.
Dezynfekcja (odkażanie) niszczenie w środowisku zewnętrznym (a także
na powierzchni ciała) wegetatywnych form drobnoustrojów, głównie
drobnoustrojów chorobotwórczych, w celu zapobieżenia zakażeniu. Jej
wyniki zależą od 3 czynników: drobnoustroju, środka dezynfekcyjnego i
środowiska. Do dezynfekcji stosuje się metody fizyczne (wysoka
temperatura, różne rodzaje promieniowania) i chemiczne.
W TŻ nie można stosować dezynfekantów: barwiących, toksycznych,
zapachowych, korozyjnych i drogich. Chemiczne środki dezynfekujące
powinny się charakteryzować: - dobrym działaniem bakteriobójczym, -
dobrą rozpuszczalnością w wodzie, - dobrą efektywnością przy krótkim
czasie działania, - odpowiednią trwałością w zetknięciu z substancjami
organicznymi, - dobrą trwałością w zwykłych warunkach przechowywania i
użycia, - brakiem działania korozyjnego na tworzywa, - nietoksycznością
i brakiem szkodliwego działania na skórę, - brakiem zapachu, - niskimi
kosztami stosowania.
Preparaty chloru- dobrze bakterio- i grzybobójcze. To najtańsze środki
zw. organiczne (chloramina T i B) i nieorganiczne (sole kwasu
podchlorawego, np. NaOCl- uwalnia się z niego 0,4-0,5% aktywnego Cl,
KOCl- 12-14% aktywnego Cl, Ca(OCl)2- 67-70% aktywnego Cl), w różnych
koncentracjach w zależności od stopnia dezynfekcji.
Związki chlorowe powodują odbarwienie się większości produktów i mogą
utleniać lipidy.
Jod i jodofory są to substancje o silnym działaniu bakteriobójczym. Wadą
ich jest nietrwałość, umiarkowane rozpuszczanie się w wodzie (zabarwiają
ją) i wysoka cena. Obok dezynfekującego wywierają działanie czyszczące.
Zabijają formy wegetatywne i przetrwalnikujące bakterii. Zaletą
jodoforów jest ich bezwonność i mała toksyczność.
Czwartorzędowe zasady amoniowe (sole amoniowe czterorzędowych amin
alifatycznych) spełniają funkcję dezynfekujące, zwilżające i emulgujące.
Działają przy pH 4÷10, dobrze rozpuszczają się w wodzie, są bez zapachu,
nie są agresywne wobec metali. Stosuje się je w stężeniu 0,05÷0,5%. Są
bardzo trwałe, obniżają napięcie powierzchniowe wody, przez co ich
skuteczność jako środka dezynfekującego jest dobra. Do dezynfekcji
powierzchniowej opakowań, np. z polietylenu (kubki, przykrywki), czy
aseptycznych opakowań stosuje się wodę utlenioną (perhydrol) w stężeniu
15% w roztworze o temp. 105°C wczasie 3÷4 s i 30% w roztworze o temp.
80°C wczasie 8÷9s.
Kwas nadoctowy- polimer kwasu CH3COOH, bardzo silnie bakteriobójczy,
nietrwały.
Środki myjące dzieli się na :
Środki alkaliczne- roztwory wodne tych związków mają odczyn alkaliczny,
rozpuszczają zanieczyszczenia, powodują pęcznienie i rozkład białek oraz
emulgowanie i zmydlanie resztek tłuszczu. Silne ługi działają
bakteriobójczo i mogą powodować korozję mytych powierzchni metalowych.
Stosowane są do mycia naczyń i urządzeń ze szkła, porcelany, tworzyw
sztucznych, stali, metali lekkich i kolorowych. Np. soda kaustyczna,
soda krystaliczna, kwaśny węglan sodowy.
Środki kwaśne. Należą do nich kwasy nieorganiczne (azotowy , siarkowy,
fosforowy) i organiczne (mrówkowy, octowy, mocznikowy). Kwasy
nieorganiczne mają silne własności korodujące, dlatego stosuje się je z
dodatkiem substancji przeciwdziałających temu zjawisku. Używa się ich do
usuwania kamienia mlecznego i wodnego. Do mycia stosuje się także sole
kwasów organicznych, jak np. glikonian sodowy i winian sodowy.
Środki o odczynie bliskim obojętnego są związkami, które w wodnych
roztworach mogą reagować słabo alkalicznie względnie słabo kwaśno.
Wartość pH ich roztworów waha się od 5,5 do 8,5. Są one kombinacją
Środków zwilżających w roztworach wodnych. Dobrze wiążą wodę. Zaliczane
są do nich substancje mające właściwości obniżania napięcia
powierzchniowego wody. Do najbardziej znanych związków obniżających
napięcie powierzchniowe i międzyfazowe należą mydła i detergenty.
Rośliny transgeniczne: Kukurydza odporna na owady, wytwarzanie
substancji używanych do wyrobu leków lub szczepionek Ziemniaki - wzrost
zawartości skrobi, odporność na herbicydy, stonkę ziemniaczaną, wirusy
,Pomidory - spowolnienie dojrzewania, większa trwałość, większa zaw sm,
intensywniejsza barwa, Soja - odporność na środki ochrony roślin,
obniżona zawartość kwasu palmitynowego
Immobilizacja komórek unieruchamianie komórek:
- przyczepienie do powierzchni ( naturalny biofilmy, sztuczny za
pomocą czynników wiążących)
- unieruchamianie wewnątrz porowatego materiału ( wiązanie w
hydrożelach, sztuczne polimery)
- unieruchamianie za barierą (błona)
- zlepianie się kom. agregacja (tworzenie kłaczków-drożdże, sztucznie
modyfikowane
Rodzaje RNA:
- mRNA informacyjne matryca w procesie syntezy polipeŹpŹtyŹdów
(białek)
- rRNA rybosomowy - aktywny udział w procesie syntezy białek
- tRNA transportujący- przenośnik aminokwasów w procesie syntezy białek
Bakteriocyny - grupa substancji zdolnych do antagonistycznego
oddziaływania zwykle na blisko spokrewnione grupy drobnoustrojów z
wytwarzającymi je organizmami. To związki o charakterze białkowym,
produkowane przez liczne bakterie. Są to związki silnie zróżnicowane pod
względem aktywności biologicznej, sposobu oddziaływania, warunków
produkcji, właściwości fizycznych, biochemicznych i genetycznych.
Ze względu na strukturę chemiczną bakteriocyny dzielą się na 3 grupy:
- mikrocyny
- lantybiotyki
- polipeptydy nie zawierające lantioniny
Właściwości bakteriocyn:
- działanie bakteriobójcze lub bakteriostatyczne,
- mechanizm działania: poracja membrany cytoplazmatycznej, liza komórek,
hamowanie lub zakłócanie syntezy DNA, RNA, białek,
- kodowane przez geny plazmidowe lub chromosomowe, towarzyszy im gen
oporności na własną bakteriocynę.
zastosowanie w konserwacji żywności, jako dodatek do mydeł, kremów,
past do zębów oraz jako skł nowych leków.
Bakteriocyny mogą być wytwarzane przez: Bacillus, Clostridium,
Lactococcus, Mycobacterium, Sarcina, Lactobacillus, Enterococcus i inne.
Bioreaktory - Są to urządzenia skonstruowane w sposób umożliwiający
kontrolę procesu produkcyjnego i jego optymalny przebieg w warunkach
maksymalnego ograniczenia lub całkowitego wyeliminowania możliwości
zakażeń. Do pracy w warunkach laboratoryjnych stosuje się bioreaktory o
mniejszych pojemnościach (od kilku ml do kilkunastu litrów). Są one
wykonane ze szkła i mogą być sterylizowane w autoklawach. W praktyce
przemysłowej stosuje się bioreaktory o pojemności od kilkudziesięciu
litrów do kilkuset m3. Najczęściej są one wykonane ze stali
kwasoodpornej. Duże bioreaktory, o pojemności do 2 tys. m3 przeznaczone
są do oczyszczania ścieków.
Sposób prowadzenia procesu:
- bioreaktory do procesów okresowych
- bioreaktory do procesów ciągłych
- bioreaktory z zawracaniem lub zatrzymaniem biofazy
Rodzaj biokatalizatora:
- bioreaktory do klasycznych procesów mikrobiologicznych
- bioreaktory do hodowli komórek organizmów wyższych w zawiesinie
- bioreaktory do hodowli komórek organizmów wyższych na nośniku
- bioreaktory do procesów enzymatycznych w roztworze
- bioreaktory do procesów z użyciem biokatalizatorów unieruchomionych
Warunki hodowli drobnoustrojów, komórek:
- bioreaktory do hodowli na powierzchni podłoża
- bioreaktory z nośnikiem stałym
- bioreaktory do hodowli wgłębnej
Warunki tlenowe:
- bioreaktory do warunków tlenowych
- bioreaktory do warunków beztlenowych
Warunki i sposoby mieszania:
- bioreaktory bez wymuszonego mieszania
- bioreaktory z wymuszonym mieszaniem
Sposób doprowadzenia energii na mieszanie:
- mieszadłem mechanicznym przez fazę ciekłą
- pompą przez fazę ciekłą
- poprzez fazę gazową (sprężonym powietrzem)
- sposoby łączone.
Hodowla tkankowa (komórkowa) metoda umożliwiająca utrzymywanie poza org
żywych komórek, fragmentów tkanek lub narządów ponad 24h
Wyróżnia się trzy główne typy hodowli tkankowych:
- hodowla komórkowa - hodowla pojedynczych komórek in vitro nie
wykazujących cech tkanki;
- hodowla tkankowa - utrzymanie lub wzrost tkanki in vitro, która
zachowuje swoje funkcje oraz strukturę;
- hodowla narządowa - utrzymywanie lub wzrost zawiązków, całych lub
części narządów in vitro z zachowaniem ich funkcji i struktury.
Klasyfikacja hodowli tkankowych:
- hodowle pierwotne
- w zawiesinia
- narządowe
- na mikronośnikach
- przestrzenne
Biodegradacja redukcja materiałów odpadkowych wprowadzonych do środ.
Przez działanie przyrody i człowieka
Biokorekcja naprawa środ. Naturalnego, które zostało uszkodzone przed
działalność człowieka
Probiotyk oznacza substancję działającą dla życia. Jest to preparat
lub produkt zawierający określone, żywe mikroorganizmy w ilości
wystarczającej, by zmienić mikroflorę w określonych segmentach organizmu
gospodarza, wywierając na jego zdrowie korzystny wpływ.
Izolacja DNA:
Dezintegracja komórek zamrażanie i rozmrażanie
Liza komórek stosuje się detergenty, rozp.org., temp., EDTA, enzymy,
roztw. Alkaliczne
Oczyszczanie DNA odwirowanie
Precypitacja DNA alkoholem w obecności soli
Usunięcie RNA - enzymatycznie przez inkubację z Rnazą
Rozpuszczenie DNA
Elektroforeza zdolność poruszania się cząstek koloidalnych pod
działaniem pola elektrycznego w stosunku do nieruchomego ośrodka
rozpraszającego.
Żele:
Agarozowy zdolność rozdzielcza zależna od wielkości porów, a te od
stężenia agarowy (0,5-0,7 większe cząst.; 1,4-2,0 cząst. Mniejsze
Akrylamidowy polimeryzacja monomeru akrylamidu sieciowanie,
Denaturujące
Izolacja z żelu:
Izolacja DNAz użyciem DEAE-celulozy bufor
Elektroelucja do woreczków dializacyjnych
Metoda freeze-sqeeze
-