Genetycznie modyfikujemy:
-zwierzęta
-rośliny
-mikroorganizmy
Korzyści z GMO
ekonomiczne - tańsza produkcja szczególnie żywności, biopaliw i innych przydatnych produktów
medyczne - organizmy o własnościach leczniczych, zwiększonej wartości odżywczej, produkujące leki
biologiczne - tworzenie przydatnych biologicznie organizmów, utrzymanie wymierających gatunków
Zasady przenoszenia materiału genetycznego
1.Identyfikacja genu kodującego interesujący nas produkt.
2. Odczytanie sekwencji genu i jego zlokalizowanie.
3.Namnożenie genu przeznaczonego do transgenizacji.
4.Przeniesienie zidentyfikowanego genu do organizmu transgenicznego
Przenoszenie genu
1.Bezpośrednim, mechaniczne wprowadzeniem transgenu do komórek biorcy,
2. Wykorzystanie pośrednictwa wcześniej skonstruowanego wektora.wirus, bakteriofag, plazmid
Transgenizacja bezpośrednia
Wstrzeliwanie DNA wykorzystuje się m. in. efekt balistyczny przez zastosowanie specjalnych działek, zwanych strzelbą genetyczną, albo armatką genetyczną. DNA przeznaczone do przeniesienia umieszcza się na mechanicznych nośnikach z metali szlachetnych i „wstrzeliwuje” do komórek przeznaczonych do transformacji. Taka metoda wprowadzenia DNA wiąże się z powstawaniem porów w błonie komórek, które są często przyczyną ich obumierania i dlatego ma małą wydajność, znajduje zastosowanie w transformowaniu komórek roślinnych .
Elektroporacja Komórki te umieszcza się w roztworze obcego DNA i następnie poddaje się je działaniu krótkotrwałego, bardzo silnego pola elektrycznego ok. 10 000 V/cm, Pole elektryczne narusza strukturę ściany i błony komórkowej co umożliwia wniknięcie cząsteczek DNA z roztworu. Technika ta daje wysoką wydajność przy transformacji komórek bakterii, grzybów
i roślin
Mechaniczna poracja metoda bezpośredniego wprowadzania obcego DNA do komórek, głównie roślinnych, polega na wytrząsaniu komórek docelowych w roztworze DNA i węglika krzemu, którego kryształki uszkadzając ścianę umożliwiają wnikanie DNA z roztworu do komórki
Mikroinjekcja polega na wstrzykiwaniu DNA bezpośrednio do jądra komórkowego za pomocą mikropipet lub mikrostrzykawek. Metoda ta osiąga wydajność nawet w 100%, ale jej ograniczeniem jest konieczność występowania w komórce docelowej stosunkowo dużego jądra, dlatego ma ona zastosowanie głównie w komórkach jajowych zwierząt
Bakterie kwasomlekoweFermentacja laktozy, Aktywność proteolityczna, Wytwarzanie aromatu butter aroma - diacetyl, Oporność na bakteriofagi, Produkcja exopolisacharydów
Znacznik - geny oporności na antybiotyki nie akceptowalny
Drożdże Poszerzenie listy substratów do fermentacji o skrobie, laktozę, ksylozę
Modyfikacja zdolność flokulacyjnych
Nowe aktywności enzymatyczne
Glukoamylazy
Beta-glukonazy
zagrożenia modyfikacjami genet.
-toksyczne i medyczne-powst z GMO zw toksycznych dla innych org
-biologiczne-niekontrolowane przeniesienie na inne gat o rodz ,,nowych” genów
-ekologiczne-zmiany w sysy ekolog- wypieranie rodzimych gat.
Największe zagrożenie manipulacjami genetycznymi GMO to mikroorganizmy
-Łatwość przekazywania materiału genetycznego pomiędzy rodzajami i gatunkami
-Bardzo szybkie rozmnażanie (co 20 - 30 min)
-Łatwe ukrycie manipulacji genetycznych
-Możliwość wydostania się GMO mikroorganizmów do środowiska
-Bardzo trudne do przewidzenia skutki ekologiczne, biologiczne, medyczne i ekonomiczne
Zagrożenia
Interakcje z ludzka mikroflorą
Modyfikacja endogennych komponent i spożytych ksenobiotyków
Zmiany kwasów żółciowych
Zwiększenie toksyczności ksenobiotyków
Fermentacja mlekowa: Produkty mleczne, Żywność probiotyczna, Wyroby masarskie, Pasze, Żywność orientalna, Wybrane produkty (dekstran, kwas mlekowy, nizyna)
Właściwości bakterii mlekowych kodowane są przez geny plazmidowe
-Aktywność kataboliczna węglowodanów
-Aktywność proteolityczna
-Produkcja związków aromatycznych
-Zdolność wytwarzania i oporność na bakteriocyny
-Oporność na bakteriofagi
Bakteriocyny bakterii mlekowych antybiotyki, Aktywne peptydy nie zawierające lantioniny, Duże termo wrażliwe białka, Bakteriocyny białkowo lipidowe
Nizyna
-Wytwarzana przez Lactococus lactis
-Aktywna przeciw Listeria, Bacillus, Clostridium, Staphylococus
-Hamuje kiełkowanie spor Clostridium
-GRAS
-Zawierają do 34 AA w tym lantioninę, metylolantioninę, dehydroalaninę, dehydrobutyrynę
Bakterie 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
Bakterie mlekowe w innych wyrobach spożywczych
-Eliminowanie niektórych niekorzystnych związków w surowcach spożywczych-Rozkład oligosachorydów powodujących wzdęcia np. stachioza roślin strączkowych-Wzrost zawartości wit. B2 i niacyny-Wzrost zawartości wolnych aminokwasów-Poprawa przyswajalności Fe, Zn, Ca
Związki aromatyczne tworzone przez bakterie fermentacji mlekowej Diacetyl, Aldehyd octowy, Kwas octowy. Alkohol etylowy, Kwas propionowy, masłowy, aceton, estry i inne
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
9.Chorobotwórczość bakterii mlekowych
Wykorzystanie sacharydów mleka
1.transport ze środowiska do komórki
2.przemiany kataboliczne sacharydów
3.wydzielenie kwasu mlekowego z komórki do środowiska
Laktoza pobierana jest w postaci wolnej lub z fosforylacją przy 6 węglu galaktozy przy współudziale enzymu permeazy laktozowej.
Napoje fermentowane typu I - paciorkowce mezofilne
-Charakt. dla Europy Centralnej i Wsch. Skandynawii-Kwaśne mleko , maślanka
-Paciorkowce L. lactis ssp lactis produkują kw.mlekowy -L lactis ssp cremoris i Leuconostoc mesenteroides - zapach i śluz.-Niekiedy dodaje się drożdże Geotrichum candidum - nadają grzybowy aromat -Temp ferment 18-240C
Fermentowane napoje typu II - pałeczki kwasomlekowe
-L delbruecki-Produkcja Bułgaria, Azerbejdżan-Temp 40 -450C-Mocno kwaśne -Za cechy smakowe odpowiada aldehyd octowy
Fermentowane napoje typu III
-Produkcja Azja Wsch i Europa Poł- wsch -Ferment z użyciem termofilnych paciorkowców i pałeczek mlekowych -Jogurt, leben, dahi -pH 4.2-4.3, temp. 40-450C -Czasami produkuje się z dodatkiem mąki, ziół i przypraw
Fermentowane napoje IV typu - kefir, kumys, żętyca
Ziarna kefirowe - mieszanina bakterii mlekowych (80% pałeczki i 20% paciorkowce) i drożdży Saccharomyces, Candida i Kluyweromyces. Ponadto zawierają bakterie octowe
Poza kwasem mlekowym produkują alkohol etylowy ( w kumysie do 2.5%).Bardzo znaczna zawartość niskocząsteczkowych związków azotowych.
Probiotyki Substancje produkowane przez bakterie i pierwotniaki stymulujące wzrost i przemiany fizjologiczne innych organizmów. Produkuje się jako dodatki do żywności lub jako preparaty samodzielne w formie liofilizowanej podawane najczęściej oralnie. Stosuje się u ludzi i zwierząt. U zwierząt zwiększenie przepływu treści pokarmowej, lepsze trawienie celulozy, wzrost zawartości lotnych kwasów tłuszczowych
Inne wykorzystanie bakterii fermentacji mlekowej
Dextran
Leuconostoc mesenteroides na pożywce z sacharozą i ograniczeniem ilości aminokwasów, glukoza z sacharozy jest zmieniana w alfa1,6 glukan
dekstran kliniczny, Sephadex
Otrzymywanie szczepionki przeciwtężcowej.
Szczepy z genami amylazy i celulazy.
Bakterie mlekowe jako źródło selenocysteiny. Selenocysteina - naturalny aminokwas.
gatunek namnaża się w określonych granicach temp
Temp opt - drobnoustroje najlepiej się rozmnażają. Nie jest to jednak temperatura optymalna dla wszystkich procesów życiowych drobnoustrojów.
Temp min - temp poniżej której bakterie przestają się rozmnażać ale nie giną. W temp takich przechodzą w stan częściowej anabiozy.
Temp max - temp powyżej której bakterie przestają się rozmnażać. Najczęściej powyżej tej temperatury giną. Nie odnosi to jednak do wszystkich grup bakterii.
|
Min |
Opt |
Max |
Psychrofile |
-10 |
-5 |
25 |
Psychrotrofy |
0 |
20 |
40 |
Mezofile |
10 |
30 |
45 |
Termotrofy |
25 |
45 |
75 |
Termofile Ekstremalne termofile |
30 |
50
100 -110 |
80
130 |
Krzywa śmierci cieplnej.
Jest to proces log. Oznacza to, że w pewnym interwale czasowym i w określonej temp ulegnie zniszczeniu ta sama liczba bakterii. Znajomość jej pozwala określać jak należy zmieniać czas lub temp ogrzewania oby zniszczyć tą samą liczbę drobn.
Na przykład jeśli znamy czas wymagany dla zniszczenia jednego cyklu log (90% bakterii) i zdecydujemy że musimy obniżyć liczbę bakterii o 12 cykli log. to możemy wyliczyć po jakim czasie osiągniemy ten efekt.
Różne parametry pozwalają na obliczanie i definiowanie destrukcji termicznej bakterii.
Wartość D jest miarą oporności na temp. Jest to czas w min. w określonej temp który powoduje zniszczenie 1 log bakterii (90%). Na przykład: wartość D - 1 min w 72°C oznacza, że w podczas ogrzewania przez 1 min. 72°C liczebność bakterii ulegnie obniżeniu o 90%.
Thermal death point - czas śmierci cieplnej
F - czas śmierci cieplnej - czas w którym populacja bakterii ulegnie obniżeniu do pożądanego przez nas poziomu ( w określonej temp).
Zależności czasu i temperatury dla uzyskania tego samego efektu przedstawia krzywa śmierci cieplnej
Gotowanie biotulinowe
Dla zabezpieczenia żywności przed Clostridium botulinum stosuje się 12D
Wartość D dla Clostridium botulinum w 121.1 st C wynosi 0.21 min
A zatem wartość F ( Czas potrzebny dla obniżenia liczby bakterii do pożądanej ilości - czas śmierci cieplnej - 12D) wynosi:
A zatem gotowanie botulinowe jest to ogrzewanie konserw w 121.1 st. C przez 2.52 min.
Dla konserw w naszej strefie klimatycznej wartość F wynosi 4 -5 min ponieważ w konserwach mogą występować bakterie nie chorobotwórcze ale bardziej oporne na temperaturę niż Clostridium botulinum.
Dla bakterii patogennych nie sporotwórczych jak Salmonella stosuje się 7 D
Wartość Z odzwierciedla zależność letalności bakterii od temp.Oznacza on temp potrzebną do tego aby wartość D (czas ogrzewania) zmieniła się o 10.
Reakcje które maja małe wartości Z są bardzo temperaturo zależne. Natomiast duża wartość Z wymaga większych zmian temperatury do redukcji czasu.
Wartość Z 10°C jest typowa dla bakterii sporotworczych.
Temperatura potrzebna dla wywołania zmian chemicznych jest znacznie wyższa niż do zmian liczby bakterii
Z (°C) D121 (min)
bakterie 5-10 1-5
enzymy 30-40 1-5
witaminy 20-25 150-200
barwniki 40-70 15-50
Pasteryzacja to ogrzewanie w temp poniżej 100C. Nie zabija to wszystkich drobnoustrojów a jedynie obniżą ich ilość. Szczególnie chodzi o zniszczenie patogenów takich jak Salmonella, Mycobacterium tuberculosis, Brucella.
Sterylizacja to ogrzewanie bakterii w temp wyższych niż 100C. Uważa się że zniszczeniu ulegają wszystkie drobnoustroje. Pozwala to przechowywać żywność w temp pokojowych.
Czynniki wpływajace na proces destrukcji termicznej Skład podłoża, pH, Faza wzrostu bakterii, Własności danego szczepu, aW, Liczebność bakterii
Pasteryzacja - zabija bakteriechorobotwórcze, które dostały się do mleka:
długotrwała 63-650C (30min),
krótkotrwała 71-740C (15min),
momentalna 85-900C (2-4sek.),
UHT - 135-1500C (2-8 sek).
Kultury komórek
Zagadnienie dotyczy: Bakterii, Grzybów, Wirusów, Hodowli komórek zwierzęcych i roślinnych, Kolekcje tworzą jednostki naukowe oraz gospodarcze
Zasady tworzenia:Dokładny opis pochodzenia, Dokładna identyfikacja biochemiczna
Identyfikacja genetyczna, Wykaz cech przydatnych dla odbiorcy
Zasady przechowywania: Zamrożenie - 20 st C w specjalnych pożywkach (w 10% ) glicerolu - bakterie, grzyby, wirusy, Zamrożenie - 80 st C, bakterie, grzyby, wirusy,DNA, Zamrożenie - 196 st. C ( ciekły azot) komórki roślinne, zwierzęce, Liofilizacja- bakterie, grzyby, wirusy, surowice, enzymy
Zastosowanie: Badanie antybiotykooporności, podłoży bakteriologicznych, dezynfektantów, procesów sterylizacyjnych, patogennosci bakterii i wirusów, Akredytacja laboratoriów ( szczepy referencyjne Butelki do kultur komórkowych w zawiesinie Wykonane z polistyrenu . Sterylne. Z białą nakrętką. Idealne do kultur komórkowych w zawiesinie dzięki bardzo hydrofobowej powierzchni