SEMANTYKA NIEKTÓRYCH POJĘĆ I TERMINÓW BIOTECHNOLOGII
1. WSTĘP
Jak poucza semantyka ogólna, a potwierdzają dane historyczne, wraz ze znaczącym rozwojem jakiejś nauki, w miarę gromadzenia coraz większych zasobów nowej wiedzy, w sposób spontaniczny wyodrębniane są z niej przez naukowców specjalistyczne kierunki badawcze, które powoli przeobrażają się w nowe dyscypliny nauki, a z tych, po pewnym czasie, znów wyodrębniane są nowe kierunki badawcze itd. Przykładem dyscyplin powstałych w takim procesie jest biochemia techniczna i mikrobiologia przemysłowa. Zostały one względnie niedawno wyodrębnione z biochemii ogólnej i mikrobiologii, a te z kolei wyodrębnione z zespołu nauk przyrodniczych i, z punktu widzenia aktualnej wiedzy (2001r.), dopiero w ostatnim półwieczu nastąpił ich gwałtowny rozwój.
Rzadziej spotykany jest proces odwrotny, kiedy następuje fuzja kilku dyscyplin naukowych w jedną ogólniejszą dziedzinę wiedzy, zdolną jednak skuteczniej zaspokajać potrzeby ludzkości. Takim przykładem jest biotechnologia, która wykształciła się na bazie biochemii technicznej i mikrobiologii przemysłowej.
Wraz z pojawianiem się nowych dyscyplin czy dziedzin nauki, w sposób wymuszony naturalnymi potrzebami semantyki (rozumianymi, jako konieczność porozumiewania się naukowców), pojawiają się nowe pojęcia i terminy naukowe związane z nimi. Według semantyki lingwistycznej, w omawianym procesie znaczenie wielu wyrazów, terminów, pojęć itp. może ulegać zmianie zarówno pod względem zakresu, jak i charakteru. Niektóre, pierwotnie stosowane terminy naukowe zastępowane są innymi, lepiej obrazującymi badane zjawiska, niektóre pojęcia naukowe zostają poszerzone lub zawężone, a niektóre z nich w ogóle znikają w sensie leksykalnym.
Biotechnologia należy do takich młodych dziedzin nauki, nadal gwałtownie rozwijających się. Tak więc, z punktu widzenia semantyki, nie ma w tym nic nadzwyczajnego, że w krótkim okresie czasu „obrosła” licznymi nowymi terminami, pojęciami itp. Artykuł ten jest próbą ich racjonalnego zdefiniowania i uporządkowania, zwłaszcza pod kątem jednoznaczności i jednolitości procesu dydaktycznego w obrębie naszego kraju. Wiele bowiem z tych pojęć i terminów wydaje się być kontrowersyjnych, a ponadto, w odczuciu autorów, używane są one często w sposób niepoprawny, mogący prowadzić do nieporozumień.
2. ISTOTA BIOTECHNOLOGII
Biotechnologia jest interdyscyplinarną dziedziną nauki, posługującą się wiedzą z biochemii, mikrobiologii, genetyki i nauk inżynierskich. Dotyczy to w takim samym stopniu biotechnologii środowiskowej, wyodrębnionej pod koniec lat osiemdziesiątych z ogólnego obszaru zainteresowań biotechnologów, wykorzystującej ich wiedzę i osiągnięcia w ochronie środowiska. Tak więc biotechnologię należy definiować następująco:
Biotechnologia - interdyscyplinarna dziedzina wiedzy, stosująca w sposób zintegrowany osiągnięcia biochemii, mikrobiologii, genetyki i nauk inżynierskich w celu wykorzystania żywej komórki (w szczególności - drobnoustrojowej), jej fragmentów lub wyizolowanych elementów dla osiągnięcia określonych efektów technologicznych lub w ochronie środowiska.
W myśl tej definicji w zakres zainteresowań biotechnologii wchodzi:
biosynteza określonych produktów (np. enzymów, antybiotyków, środków ochrony roślin, itp.),
wytwarzanie rozmaitych produktów przy bezpośrednim udziale komórki (np. procesy fermentacji, biotransformacji lub biokonwersji),
procesy technologiczne z udziałem biokatalizatorów,
procesy, w których wykorzystuje się inne właściwości i zdolności komórki (np. procesy biodegradacji, detoksyfikacji w ochronie środowiska, itp.).
Aspekty te zostaną rozważone szczegółowo w dalszej części artykułu. W tym miejscu parę uwag należy poświęcić dyscyplinom naukowym, na których opiera się biotechnologia.
Biochemia (dawniej: chemia fizjologiczna, chemia biologiczna) jest nauką zajmującą się poznaniem budowy chemicznej składników organizmów żywych oraz przemian, jakie w nich zachodzą. Tradycyjnie biochemię dzieli się na dwa działy, a mianowicie:
1) biochemię statyczną,
2) biochemię dynamiczną.
Pierwszy z tych działów skupia uwagę na strukturze i właściwościach związków chemicznych znajdowanych w przyrodzie ożywionej. Z kolei biochemia dynamiczna za pomocą metod chemicznych wyjaśnia istotę procesów przemiany materii.
Ponieważ każdy organizm ma pewne odrębne właściwości, biochemię w zależności od badanego obiektu dzieli się na:
biochemię drobnoustrojów,
biochemię roślin,
biochemię zwierząt.
Z tych trzech podstawowych działów wyodrębnia się dalsze, bardziej wąskie specjalistyczne kierunki (np. biochemia człowieka, biochemia bakterii itd.).
Jedynie część ogólnej wiedzy biochemicznej jest przydatna i wykorzystywana przez biotechnologów. Dlatego też, dla ich potrzeb (a przede wszystkim procesu dydaktycznego), zostało wykształcone nowe, zawężone ujęcia biochemii, tzw. biochemia komórki.
Biochemia komórki zajmuje się głównie podstawowymi cechami komórki istotnymi dla jej życia, a więc chemiczną budową i właściwościami jej niektórych elementów składowych i procesami w niej zachodzącymi (ze szczególnym uwzględnieniem procesów katabolicznych oraz mechanizmów ich regulacji). Z reguły zagadnienia te grupuje się w cztery działy:
chemia bioorganiczna,
biochemia genów,
enzymologia,
metabolizm komórkowy.
Takie ujęcie wiedzy bichemicznej znacznie ułatwia jej przekazywanie studentom kierunków biotechnologicznych.
Natomiast z praktycznego punktu widzenia dla biotechnologii podstawowe znaczenie posiada biochemia techniczna (jeden z podstawowych jej działów, tak na marginesie, dyscyplina naukowa, z której biotechnologia bezpośrednio się wywodzi). Biochemia techniczna zajmuje się technologicznymi aspektami bioprocesów m.in. biokatalizą stosowaną (w tym: biosyntezą enzymów, ich oczyszczaniem i właściwościami; inżynierią enzymową; aplikacją enzymów), inżynierią węglowodanów (np. biosyntezą polisacharydów), biokonwersją, itp.
Podstawowym działem biotechnologii jest również mikrobiologia przemysłowa, zajmująca się badaniem użyteczności drobnoustrojów i ich wykorzystaniem przez człowieka dla jego celów. W zakres mikrobiologii przemysłowej wchodzą także badania nad drobnoustrojami szkodliwymi z punktu widzenia procesów przemysłowych i sposobami ich zwalczania.
Genetyka jest nauką zajmującą się badaniem dziedziczności i zmienności organizmów. Dla biotechnologii istotne znaczenie mają dwie dyscypliny naukowe wyodrębnione w połowie naszego wieku z ogólnego obszaru zainteresowań genetyków, a mianowicie: genetyka molekularna i inżynieria genetyczna.
Genetyka molekularna niekiedy zwana genetyką biochemiczną zajmuje się poznaniem informacji genetycznej zakodowanej w DNA, regulacją jej powielania i przekazywania do komórek potomnych oraz przetwarzaniem jej w białka o określonej funkcji biologicznej. Przedmiotem zainteresowań genetyków molekularnych są także badania nad mutacjami genetycznymi. Podstawowa wiedza tej dziedziny naukowej z reguły przekazywana jest w ramach wykładów z biochemii (biochemia genów).
Inżynieria genetyczna to dziedzina badań i jednocześnie nazwa techniki wprowadzania obcego materiału genetycznego do komórek i badania jego dalszych losów.
Z kolei bioinżynieria (inżynieria bioprocesowa) jest działem biotechnologii zajmującym się technicznymi i ekonomicznymi problemami procesów biotechnologicznych prowadzonych w skali przemysłowej (w tym optymalizacją i powiększaniem skali procesów mikrobiologicznych i biochemicznych).
W biotechnologii (zwłaszcza środowiskowej) wykorzystuje się również wiedzę wielu innych dyscyplin zaliczanych do nauk przyrodniczych: biologii molekularnej, biocenologii, ekologii, ekologii biochemicznej, biogeochemii, biofizyki, itp.
Przykładowo biocenologia bada m.in. zależności ekologiczne w obrębie naturalnie występujących w biocenozach zgrupowań organizmów i prawidłowości ich rozwoju (tzw. sukcesja ekologiczna).
Z kolei ekologia biochemiczna bada rolę różnych substancji wytwarzanych przez organizmy (zwłaszcza metabolitów wtórnych) oraz mechanizmy wzajemnych oddziaływań pomiędzy nimi, w których uczestniczą te substancje. Pozwala to wyjaśnić specyficzne cechy równowagi ekologicznej - jej podtrzymywanie i zakłócanie (m.in. przez ksenobiotyki).
Z powyższego jasno wynika, że biotechnologia jest kompleksową dziedziną wiedzy, przy tym powoli wkraczającą w życie codzienne człowieka i jako taka, bez wątpienia, narzuca i uściśla język potoczny (naturalny).
3. POJĘCIA PODSTAWOWE BIOTECHNOLOGII
Przedrostek bio- (greckie: bios = życie) jest pierwszym członem wyrazów złożonych oznaczający związek z życiem, procesem życiowym tego, na co wskazuje człon drugi, np. biochemia, biosynteza, bioproces, itp.
Wśród pojęć używanych przez biotechnologów niekiedy brakuje konsekwentnego stosowania przedrostka bio- . Przykładowo pojęcie biosynteza oznacza syntezę związku chemicznego dokonywaną przez żywą komórkę. A jak nazwać ten sam proces dokonany np. w martwej komórce lub przez jej fragment? Biokatalizator to m.in. substancja chemiczna natury białkowej (enzym) wyodrębniona z żywej komórki, przejawiająca właściwości katalityczne. A jeżeli ten sam enzym otrzymany zostanie syntetycznie in vitro? W tym przypadku sprawa jest o tyle bardziej skomplikowana, że w 1989 roku Altman i Cech odkryli katalityczne uzdolnienia cząsteczek kwasów nukleinowych i od tej pory pojęcie biokatalizatora nie można utożsamiać z enzymem. Podobne wątpliwości dotyczą takich pojęć jak: biopreparat, biotransformacja, biokonwersja itp.
Bez wątpienia kluczem do racjonalnego zdefiniowania znacznej części pojęć biotechnologicznych jest jednoznaczne ustalenie znaczenia terminu bioproces. Ogólnie wszystkie procesy, którymi zajmuje się aktualnie biotechnologia można podzielić na trzy grupy:
z udziałem żywych komórek,
z udziałem enzymów,
inne, w tym z udziałem martwych komórek, ich fragmentów, ekstraktów komórkowych o nieokreślonym składzie, itp.
Wszystkie te procesy, zgodnie z semantyką przedrostka bio-, należy zaliczyć do bioprocesów. Jednakże pojęcie bioproces, w ścisłym jego znaczeniu, należy stosować jedynie do procesów z udziałem żywych komórek. Podobnie, jak o autokarze nie mówimy samochód, pomimo tego, że nim w istocie jest, tak o procesach z udziałem enzymów należy mówić procesy enzymatyczne, np. enzymatyczna konwersja, enzymatyczna transformacja, enzymatyczna synteza, itp.
Natomiast sprawa skomplikowana jest w przypadku procesów biotechnologicznych trzeciej grupy, w której biorą udział martwe komórki, lub bliżej nie zdefiniowane ich fragmenty, ekstrakty komórkowe itp. Wydaje się, że wprowadzanie tu sztucznych nazw typu semibiosynteza lub pseudobiosynteza nie jest celowe, jakkolwiek w naukach ścisłych obowiązuje paradygmat ekonomiczności wypowiedzi oraz lakoniczności i jednoznaczności pojęć, twierdzeń, itp. Jak poucza semantyka ogólna w takich przypadkach należy kierować się zdrowym rozsądkiem. Dlatego dla tego typu bioprocesów bezpiecznie i logicznie jest zaznaczyć przez dodanie łacińskiego określenia in vitro, że proces przebiega w warunkach sztucznych poza żywą komórką, np. „biosynteza subtilizyny przez B.subtilis in vitro” lub „biotransformacja fumaranu do kwasu asparaginowego przez E.coli in vitro”.
Po tych ustaleniach można zdefiniować podstawowe pojęcie biotechnologii.
Biopreparat to substancja chemiczna będąca sama w sobie masą komórkową organizmu, fragmentem komórek lub z nich wydzielona, ewentualnie odpowiednio spreparowana, przeznaczona do jakiegoś specjalnego użytku i przejawiająca aktywność biologiczną.
Należy zwrócić przy tym uwagę na fakt, że zgodnie z zasadami semantyki należy unikać terminu „biopreparat” dla konkretnej substancji posiadającej swoją własną, precyzyjnie określoną nazwę (np. masa komórkowa B.subtilis, enzym, antybiotyk, chromosom, itp.). Przykładowo, w nazwie „biopreparat immobilizowanych komórek” zbędne jest słowo „biopreparat” i jego opuszczenie (jak najbardziej zasadne) nie zmienia znaczenia całego wyrażenia.
Uwaga ta dotyczy w takim samym stopniu wszystkich następnych definicji.
Biokatalizatory to związki chemiczne naturalnie znajdowane w organizmach żywych, katalizujące zachodzące w nich reakcje chemiczne. Wygodnie jest za biokatalizatory uważać biopreparaty wykazujące właściwości katalityczne.
Dla konkretnych, zdefiniowanych biokatalizatorów należy używać ich własnych nazw, np.: enzym, immobilizowana lipaza, preparat enzymatyczny, kompleks enzymów, mieszanina enzymów, itp.
Biokataliza to kataliza prowadzona przy użyciu biokatalizatora. W przypadku enzymu poprawnie jest mówić o katalizie enzymatycznej.
Bioproces (proces biotechniczny) to zespół zabiegów technicznych prowadzący do otrzymania biopreparatu lub prowadzony przy jego użyciu.
Natomiast proces biochemiczny to proces chemiczny zachodzący w żywym organizmie.
4. BIOPROCESY
Biosynteza to synteza związków organicznych o budowie złożonej ze związków prostych dokonywana przez żywą komórkę, zachodząca pod wpływem enzymów.
Biosynteza jest procesem zachodzącym nieustannie w każdej żywej komórce. Dzięki niej komórka wytwarza tysiące związków niezbędnych i przydatnych jej (np. metabolity wtórne) do życia. W biotechnologii wykorzystuje się ją do otrzymywania wielu związków organicznych, począwszy od nisko cząsteczkowych, o względnie prostej budowie, aż po skomplikowane biopolimery. W skali przemysłowej na drodze biosyntezy wytwarza się enzymy, aminokwasy, peptydy i białka o szczególnych właściwościach biologicznych (m.in. hormony), witaminy, antybiotyki, substancje biologicznie czynne, sacharydy i polisacharydy, itp.
Szczególnym przypadkiem jest biosynteza białek (w tym enzymów). Informacja genetyczna (charakterystyczna dla danego organizmu) zapisana w DNA zostaje w procesach transkrypcji i translacji wykorzystana do syntezy de novo białka. Proces transkrypcji (biosyntezy m-RNA) podlega w każdej komórce precyzyjnej i ścisłej regulacji.
Jeżeli komórka do syntezy organicznego związku potrzebuje jego prekursora lub kilku prekursorów, to proces taki można też rozpatrywać w kategoriach biokonwersji lub biotransformacji. Przykładowo o procesie wytwarzania tryptofanu przez Candida utylis z wykorzystaniem antranilanu, jako prekursora syntezy aminokwasu, poprawnie jest powiedzieć „biokonwersja antranilanu do tryptofanu przez Candida utilis”. Natomiast o procesie wytwarzania kwasu asparaginowego przez Escherichia coli z wykorzystaniem fumaranu amonowego jako prekursora syntezy tego aminokwasu, powinno się mówić: „biotransformacja fumaranu amonowego do kwasu asparaginowego przez Escherichia coli”. Różnica w nazwie obu tych identycznych na pozór procesów polega na tym, że pierwszy z nich przebiega wieloetapowo przy udziale kilku enzymów, a drugi jednoetapowo jedynie przy udziale amoniakoliazy asparaginianowej (aspartazy).
Z kolei procesy niepełnego spalania (częściowego katabolizmu) substancji pokarmowych, w wyniku których komórka nagromadza produkty pośrednie lub uboczne szlaków katabolicznych nazywamy fermentacją.
Zgodnie z wcześniejszymi ustaleniami, o procesach syntezy, w których wykorzystuje się enzymy mówimy krótko „synteza enzymatyczna”. I tak przykładowo powiemy: „synteza triglicerydów katalizowana przez lipazę”. Jeżeli w syntezie stosujemy bliżej nie scharakteryzowany enzym możemy proces taki przykładowo określić jako: „synteza estrów wyższych kwasów karboksylowych i etanolu z wykorzystaniem grzybni Mucor sp.”.
Biokonwersja i biotransformacja. Oba terminy uważane są przez biotechnologów za synonimy procesów, w których następuje przekształcanie lub przemiana związków organicznych. Z uwagi na znaczną różnorodność takich procesów, wydaje się jednak celowe ich rozróżnienie.
Biotransformacja to jednoetapowe (rzadziej dwuetapowe) przekształcenie chemiczne egzogennych związków organicznych w strukturalnie im podobne produkty dokonywane przez żywą komórkę.
Produkty tych przekształceń bardzo często nie mają żadnego znaczenia dla komórki, a niekiedy wręcz mogą okazać się dla niej toksyczne (np. produkty biotransformacji steroidów). Biotransformacja nie jest celem działania komórki; zachodzi ona często jako proces niezależny od jej funkcji życiowych. Można uznać, że w wielu przypadkach „komórka nawet nie zdaje sobie sprawy z tego, że zostaje oszukana i wykorzystana do przekształcenia podsuniętego jej związku organicznego”. Biotechnolog wykorzystuje naturalny aparat enzymatyczny komórki, podstawia jej pewne związki organiczne i oczekuje, że zostaną one przekształcone zgodnie z jego przewidywaniami.
Przykładów biotransformacji znamy dzisiaj już setki. Za najstarszy z tych procesów można uznać biotransformację etanolu do kwasu octowego przez Acetobacter z wykorzystaniem obecnej w komórkach tych bakterii dehydrogenazy alkoholowej (EC.1.1.1.1). Przemysłowa produkcja wielu hormonów steroidowych oparta jest o procesy biotransformacji. Stosuje się ją przy rozdziale racemicznych mieszanin aminokwasów, przy produkcji półproduktów do syntezy półsyntetycznych antybiotyków, itp.
Biokonwersja to przemiana chemiczna jednych związków organicznych w drugie dokonywana przez żywą komórkę.
Jednakże w ostatnim czasie pojęcie biokonwersji zostało chyba bezzasadnie rozszerzone i obecnie jest stosowane coraz częściej jako ogólna nazwa wszelkich przemian chemicznych zachodzących w obecności biokatalizatorów. Stąd mówimy na przykład o biokonwersji skrobi we fruktozę, pomimo że proces ten przebiega poza komórką, jedynie przy udziale enzymów. Zgodnie z wcześniejszymi uwagami poprawnie jest powiedzieć: „enzymatyczna konwersja skrobi we fruktozę”. Natomiast przemiana celulozy w etanol zachodząca przy udziale żywej komórki będzie już typowym procesem biokonwersji.
Z punktu widzenia biotechnologa różnica pomiędzy biokonwersją (w ścisłym słowa tego znaczeniu) a biotransformacją sprowadza się do ilości etapów przemiany związku (a więc i enzymów biorących w niej udział): biotransformacja jest z reguły przekształceniem jednoetapowym (jednoenzymowym), zaś biokonwersja przemianą wieloetapową (wieloenzymową). Biokonwersja jest jednak celem działalności komórki - osiąga ona dzięki niej jakieś konkretne korzyści. Można uważać, że procesy biokonwersji (podobnie jak biodegradacji) składają się z jednostkowych procesów biotransformacji.
Fermentacja. Tradycyjnie tym terminem określa się procesy stopniowego rozkładu związków organicznych przebiegające bez udziału tlenu. W biotechnologii terminem tym określa się również mikrobiologiczne procesy tlenowe, w których związki organiczne w szlakach katabolicznych ulegają niepełnemu spalaniu, w wyniku czego komórka nagromadza produkty pośrednie lub uboczne szlaków katabolicznych (np. kwas mlekowy, etanol, kwas cytrynowy, itp.).
W biotechnologii środowiskowej ważnym pojęciem jest fermentacja osadu czynnego (fermentacja metanowa). Jest to beztlenowy proces rozkładu złożonych, wysokocząsteczkowych substancji organicznych zawartych w osadzie czynnym, prowadzący do jego ustabilizowania się (mineralizacji), przy czym zasadniczym produktem procesu jest biogaz, złożony z metanu i dwutlenku węgla.
Biodegradacja to biochemiczny rozkład związków organicznych na prostsze składniki chemiczne zachodzący przy udziale żywych organizmów. Termin ten używany jest na ogół w odniesieniu do ksenobiotyków - substancji obcych i szkodliwych dla środowiska naturalnego, syntetyzowanych sztucznie przez człowieka i nie występujących naturalnie w przyrodzie. W szczególnych przypadkach w kategorii ksenobiotyków rozpatruje się również szkodliwe dla większości biocenoz naturalnie spotykane substancje organiczne, które normalnie występują w przyrodzie w śladowych ilościach lub też ich źródło pochodzenia jest zlokalizowane w odosobnionych miejscach. Dotyczy to zwłaszcza sytuacji, kiedy na skutek działalności człowieka istnieje możliwość ich niezaplanowanego nagromadzania się w znacznych ilościach w jakimś lokalnym ekosystemie. Przykładem mogą być produkowane w niewielkich ilościach przez niektóre organizmy allelometabolity - substancje czynne biologicznie w stosunku do obcych gatunków, m.in. ksenocydy (np. różne pochodne fenolowe, katechol, itp.) lub też ropa naftowa i jej składniki.
Mówimy więc o biodegradacji węglowodorów alifatycznych (np. n-alkanów, alkenów i rozgałęzionych alkanów), węglowodorów alicyklicznych (np. cykloheksanu i jego pochodnych) aromatycznych (np. benzenu, naftalenu i ich pochodnych), heterocyklicznych (np. pirydyny), itp. Wszystkie te związki są składnikami min. mydeł, detergentów, olei schnących, olei napędowych, sztucznych polimerów, pestycydów, rozpuszczalników, perfum, itp.
W układach drobnoustrojów wielogatunkowych proces biodegradacji niektórych ksenobiotyków sprzężony bywa z procesami asymilacji wytworzonych w jego efekcie prostszych składników. Jedne gatunki drobnoustrojów prowadzą proces biodegradacji do prostszych składników, a inne - wchodzące w skład takich wielogatunkowych układów - przyswajają powstałe przejściowo związki chemiczne.
Asymilacja (przyswajanie) polega na pobieraniu przez żywą komórkę prostych składników chemicznych z otaczającego środowiska i wytwarzaniu z nich skomplikowanych, wielkocząsteczkowych składników własnego organizmu.
Procesem pokrewnym do biodegradacji jest detoksykacja. Mianem tym niekiedy w literaturze określa się procesy, w wyniku których toksyczne dla środowiska substancje chemiczne są przekształcane w związki nietoksyczne, które z kolei dalej są biodegradowane, mineralizowane lub asymilowane.
Z kolei mineralizacja to procesy degradacji, w których materia organiczna zostaje przekształcona w związki nieorganiczne; w wyniku rozkładu związków organicznych węgiel, wodór i tlen są usuwane w postaci dwutlenku węgla i wody, a inne pierwiastki są przekształcane w związki mineralne. Mineralizacja przebiega zazwyczaj przy udziale wielu gatunków mikroorganizmów (tzw. destruentów). Może przebiegać w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych. W pierwszym przypadku, końcowymi produktami są m.in.: siarczany, azotany i fosforany, zaś w drugim - siarkowodór, amoniak i kwas ortofosforowy.
NIEKTÓRE INNE POJĘCIA BIOTECHNOLOGII
Aeracja (napowietrzanie) to nasycanie powietrzem mieszaniny drobnoustrojów z odpowiednimi ciekłymi pożywkami lub ściekami, w celu dostarczenia drobnoustrojom tlenu niezbędnego dla życia.
Autoliza (samotrawienie) to rozkład zamierających lub obumarłych komórek pod wpływem własnych enzymów wewnątrzkomórkowych.
Biomasa w tradycyjnym ujęciu oznacza ilość wagową materii organicznej zawartej w organizmie zwierzęcym lub roślinnym; także ilość materii organicznej wytworzonej przez populację lub zespół organizmów danego środowiska.
W biotechnologii pod pojęciem biomasy rozumie się również stałą, wilgotną pozostałość po oddzieleniu od ciekłego podłoża hodowlanego drobnoustrojów, w skład której wchodzą namnożone w wyniku hodowli komórki, a także stałe nie przyswojone składniki pożywki. Mówi się np. „oddzielić biomasę od podłoża hodowlanego B.subtilis na drodze wirowania”.
Bioreaktory to ogólna nazwa wszelkiego typu urządzeń, w których prowadzi się bioprocesy.
Biosensory (czujniki biologiczne) czyli urządzenia stosowane w analityce medycznej i systemach kontrolnych procesów biotechnologicznych do wykrywania lub ilościowego oznaczania substratów, produktów, aktywatorów lub inhibitorów enzymów.
Egzoenzymy (enzymy pozakomórkowe) czyli enzymy wydzielane przez komórkę do otaczającego ją środowiska (np. podłoża hodowlanego).
Enzymologia to nauka o enzymach; zajmuje się badaniem wszelkich procesów chemicznych przebiegających z udziałem enzymów, wyodrębnianiem i oczyszczaniem enzymów, badaniem ich budowy chemicznej i właściwości, a także ich aplikacją.
Fermentory to specjalne reaktory w których prowadzi się hodowlę drobnoustrojów.
Hodowla ciągła to hodowla, w której stały, ilościowo regulowany dopływ nowych porcji pożywki i jednoczesny odbiór produktów przemiany materii, a także nadmiaru nowo wytworzonych komórek, umożliwia nieprzerwany rozwój drobnoustrojów w fazie logarytmicznego wzrostu.
Immobilizowane biokatalizatory (unieruchomione) to ogólna nazwa technik pozwalających wielokrotnie wykorzystać enzym, komórkę, itp. Szczególnym rodzajem immobilizacji jest technika wiązania biokatalizatora z nośnikiem, przy czym nośnik może być substancją stałą, nierozpuszczalną w wodzie.
Kumulacja to gromadzenie się w komórkach i tkankach organizmów żywych substancji egzogennych (pochodzących z zewnątrz) w wyniku ich dużego stężenia w środowisku.
Monitoring to kontrola ekosystemu, tj. cykliczne pomiary stężenia zanieczyszczeń i wybranych parametrów ekosystemu - fizycznych, chemicznych i biologicznych, pozwalające na śledzenie ich zmian w czasie.
Osad czynny czyli żywa, kłaczkowata zawiesina złożona głównie z heterotroficznych bakterii, zdolna do sorpcji substancji organicznych znajdujących się w ściekach w formie rozpuszczonej i koloidalnej.
Podłoże hodowlane (pożywka) mieszanina substancji odżywczych stosowana do hodowania drobnoustrojów.
Procesy biomembranowe to bioprocesy, w których reaktor biologiczny (bioreaktor) połączony jest bezpośrednio z układem membranowym. Połączenie takie umożliwia ciągłe oddzielanie biomasy mikroorganizmów od wytworzonych przez nie produktów, bez konieczności dodatkowych zabiegów.
Proteoliza to enzymatyczna hydroliza białek na peptydy i aminokwasy pod wpływem enzymów proteolitycznych (proteinaz i peptydaz).
LITERATURA
Barbusiński K.: Leksykon Biotechnologii środowiskowej. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1993.
Chmiel A.: Biotechnologia.
Fikus M.: Biotechnologia. Wiedza Powszechna, Warszawa 1989.
Głowiak B., Kempa E., Winnicki T.: Podstawy ochrony środowiska. PWN, Warszawa 1985.
Kotełko K., Sedlaczek L., Lachowicz T.M.: Biologia bakterii. PWN, Warszawa 1984.
Leksykon naukowo-techniczny. WNT, Warszawa 1989 (wyd. IV).
Russel S.: Biotechnologia. PWN, Warszawa 1990.
1
2