1)produkcja w biotechnologii kwasu L-Asp
2)co to są abzymy i jak sie je otrzymuje
3)co to są ekstremozymy?podac 3 przyklady
4)bioluminescencja
5)biosensory
6)produkcja aspartamu
7)produkcja octu winnego
8)reakcje enzymatyczne na skale przemyslowa
9)getenyczny odcisk palca
10)lantybiotyki
11)ukierunkowana biosynteza
12)metody klasyczne w biotechnologii
13)skad biora sie organizmy uzyteczne przemyslowo
14)jakie zadanie spelniaja kolekcje mikroorganizmow
15)podac 2,3 przyklady produktow pochodzacych z mikroorganizmow
16)sposoby uzdatniania katalizy

1. Dlaczego produkcja piwa jest procesem biotechnologicznym?
(jakiego typu procesy biotechnologiczne)
2. Dlaczego produkcja serów jest procesem biotechnologicznym?
3. Konwersja skrobi kukurydzianej
4. Wymienić 3 firmy biotechnologiczne
5. Wymienić 3 bakterie biorące udział w produkcji metabolitów wtórnych i pierwotnych
6. Proces biotechnologiczny w którym bierze udział aspartaza
7. Proces powstawania Glu
8. Proces powstawania kwasu cytrynowego
9. Proces powstawania kwasu octowego
10. Proces powstawania kwasu mlekowego
11. Co to są siderofory i do czego służą?
12. Produkcja semisyntetycznych penicylin i przykłady semisyntetycznych antybiotyków
13. Zastosowanie enzymów w procesach przemysłowych,
3 konkretne przykłady (aspartam, akrylamid); reakcje
14. Mikroorganizmy w produkcji antybiotyków
15. Mikroorganizmy prowadzące fermentacje: mlekową, alkoholową; zastosowanie
16. Lantybiotyki – przykłady
17. Właściwości bakterii fermentacji mlekowej
18. Metody liczenia bakterii
19. Biosensory – przykłady i zastosowanie
20. Bioluminescencja – wykorzystanie, na czym polega, reakcja
21. Analiza krytycznych punktów kontroli – fingerprint (zasada)
22. Co może być krytycznym p-tem kontroli?
23. Dlaczego enzymy są stosowane w rozpuszczalnikach organicznych?
24. Aspergillus
25. Aromat identyczny z naturalnym – przykład i wyjaśnienie
26. Substancje smakowe i zapachowe naturalne i identyczne z naturalnymi
27. Żywe bioreaktory – do czego służą?
28. Jak działają i gdzie występują bakteriocyny?
29. Co to są przeciwciała monoklonalne?
30. Dlaczego korzysta się z enzymów przystosowanych do niższych temperatur?
31. Na czym polega HACCP?
32. Dlaczego lipazy mają tak szerokie zastosowanie?
33. Wykorzystanie przemysłowe enzymów z grupy glikozydaz
34. Wykorzystanie mikroorganizmów in situ
35. Zasada genetycznego odcisku palca
36. Rośliny transgeniczne
37. Abzymy – przeciwciała katalityczne
38. Nowoczesna biotechnologia w medycynie
39. Różnice w produkcji i wykorzystaniu antybiotyków cytotoksycznych i przeciwbakteryjnych
40. Plastiki biokatalityczne
41. Enzymy w rozdziale optycznie czynnych aminokwasów
42. Przemysł mleczarski (sery; bakterie)
43. Biokonserwanty w mleku
44. Bioinsektycydy
45. Sposoby walki z insektami
46. Preparaty enzymatyczne w piwie i mleku
47. Właściwości celulozy bakteryjnej
48. Leki przeciwnowotworowe
49. 3 podejścia do regeneracji kofaktorów
50. Terapia genowa
51. Bakulowirusy
52. Sposoby wykorzystania odpadów poprodukcyjnych (melasy, serwatki)
53. Szczepionki, startery mleczarskie
54. Zastosowanie specyficznych enzymów w piekarnictwie
55. Co to jest glukan i do czego służy?
56. Jakie grupy związków produkują Streptomycetes?
57. MEOR (swoją drogą ciekawe co to...)
58. Przykłady zastosowania związków produkowanych przez mikroorganizmy modyfikowane genetycznie
59. Skąd się pozyskuje szczepy, co to są kolekcje kultur?
60. Szczepionki mobilizujące i wzbogacające
61. Biosynteza ukierunkowana i kombinatoryjna

CO TO SĄ LANTYBIOTYKI?? (nadesłane przez Justynę T. ) :
Lantybiotyki sa zróznicowana grupa w duzym stopniu modyfikowanych antymikrobiologicznych peptydow ktore sa produkowane przez szeroka grupe bakterii kwasu mlekowego.
Ich cecha charakterystyczna jest obecnosc:
-układu lantioninowego (mostek siarczkowy miedzy 2 resztami alaniny)
- nietypowych aminokwasów nienasyconych np dehydroalanina i dehydrobutyryna
Biosynteza lantybiotyków zachodzi na rybosomach, ma 2etapowy przebieg i obejmuje modyfikacje potranslacyjna.
Do najlepiej poznanego zwiazku z tej grupy nalezy:
NIZYNA- ktora jest antybiotykiem polipeptydowym wytwarzanym przez bakterie kwasu mlekowego Lactoccocus Lactis
Z mikrobiologicznego punktu widzenia jest ona bakteriocyna i jako jedyna jest produkowana na skale przemyslowa.
Dlatego jest powszechnie stosowana w przemysle spozywczym jako naturalny konserwant E234
Niszczy ona bakterie Gram+ przez tworzenie porów w błonie cytplazmatycznej, natomnist nie ma wcale wpływu na gram-.

JAKIE ZADANIA SPEŁNIAJĄ KOLEKCJE KULTUR MIKROORGANIZMÓW?

1) Gromadzenie i przechowywanie szczepów mikroorganizmów.

2) Prowadzenie prac badawczych mających na celu odkrycie nowych szczepów mikroorganizmów o pożądanych cechach.

3) Klasyfikacja i identyfikacja mikroorganizmów.

METODY LICZENIA BAKTERII :

Zgrubny podział metod na metody tradycyjne oraz nowoczesne. Metody tradycyjne polegają na zliczaniu bakterii w sposób 'manualny', pod mikroskopem. Przykłady zliczania tradycyjnego: Metody DEFT (Direct Epifluorescent Filter Technique ) i Metoda Filtrów Membranowychh. DEFT - zliczanie pod mikroskopem osadzonych na fluoroscencyjnym filtrze komórek bakteryjnych (rozróżnienie na żywe i martwe komórki). Metoda Filtrów Membranowych - analogiczna metoda co DEFT, jednakże tu zliczamy całe kolonie bakteryjne wyrosłe na podłożu po przeniesieniu bakterii osadzonych na filtrze.
Metody zautomatyzowane np. metoda posiewów spiralnych oraz posiew ezą, metoda roll tube. Używa się tu specjalnych urządzeń wykonujących posiewy i zliczających komórki bakteryjne.
Metody zliczania komórek automatycznymi metodami biofizycznymi :
1) pomiar zmętnienia
2) impedancja, konduktancja podłoża
3) metody radiometryczne, kalorymetria
4) cytometria przepływowa
biochemicznymi :
1) pomiar zmian aktywności poszczególnych enzymów np. dehydrogenaz
2) pomiar zmian stężeń odpowiednich metabolitów np. ATP, pirogronian (przykład na pomiar stężenia ATP- enzym lucyferaza)

PODAĆ KILKA PRZYKŁADÓW PRODUKTÓW WYTWARZANYCH DZIĘKI MIKROORGANIZMOM ZMODYFIKOWANYM GENETYCZNIE :
1) Somatotropina - ludzki hormon wzrostu (stosowany w leczeniu karłowatości przysadkowej)
2) Insulina ( złożona z 2 łańcuchów polipeptydowych A i B, produkowanych odrębnie jako łańcuchy hybrydowe przez 2 rodzaje zmodyfikowanych genetycznie bakterii. Następnie w sposób enzymatyczny łańcuchy A i B są oddzielane od hybryd z tymi 'niepotrzebnymi' fragmentami i scalane w funkcjonalne białko-insulinę).
3) Czynniki krzepnięcia krwi (jako lek dla ludzi chorych na hemofilię)
4) Rekombinowane immunoszczepionki (gen toksyny tężca wszczepiony do genomu bakterii kwasu mlekowego umożliwił stosowanie jadalnych szczepionek).
5) Somatotropina wołowa- 'mleczność' krów
6) Podpuszczka- do produkcji serów twardych
7) Enzymy : Lipazy, Proteazy, Glukanazy, Celulazy, Proteazy

1) PRODUKCJA W BIOTECHNOLOGII KWASU L-ASP

Kwas L-Asp wytwarzany jest dzięki z kwasu fumarowego i amoniaku (lub innego związku zawierającego azot) dzięki zastosowaniu enzymu aspartazy, która działa tutaj stereoselektywnie, gdyż otrzymujemy tylko jeden enancjomer L. L-Asp jest wykorzystywany m.in. do produkcji niskokalorycznego, wysokosłodkiego związku- aspartamu

6. PROCES BIOTECHNOLOGICZNY W KTÓRYM BIERZE UDZIAŁ ASPARTAZA
Proces wytwarzania L-Asparagnianiu z fumaranu i amoniaku (lub innego związku będącego nośnikiem grupy aminowej) z użyciem aspartazy. Jak wyżej.

13. ZASTOSOWANIE ENZYMÓW W PROCESACH PRZEMYSŁOWYCH, 3 KONKRETNE PRZYKŁADY(ASPARTAM, AKRYLAMID), REAKCJE :

1) produkcja aspartamu :
Z fumaranu i amoniaku przez aspartazę otrzymuje się L-Asparaginian. L-Asparaginian + ester metylowy L-Fenyloalaniny -> aspartam (dipeptyd). Ostatnia reakcja katalizowana jest przez termolizynę.
2) produkcja akryloamidu:
Specyficzna hydroliza akrylonitrylu zachodząca w temperaturze pokojowej w łagodnych warunkach (selektywność funkcyjna). W tej biotransformacji stosuje się mikroorganizmy, które wykazują dużą aktywność hydrolizującą nitryle, lecz nie mają aktywności amidazowej.
3) kwas 6-aminopenicylinowy z wykorzystaniem acylazy penicylinowej.

45. SPOSOBY WALKI Z INSEKTAMI:
Agrobacterium tumefaciens - zawiera plazmid Ti (tumor inducing), jest to naturalny wektor, który normalnie powoduje powstawanie narośli na korzeniach. Plazmid ten można zmodyfikować metodami inżynierii fanatycznej, tak aby można nim było transformować komorki roślinne. Można `podmienić' geny powodujące powstawanie narośli, na geny które chcemy wprowadzić do rośliny, np. geny Cry z Bacillus thuringiensis. Plazmid Ti ma powinowactwo do materiału genetycznego roślin które atakuje (niektóre rośliny motylkowe).
Bacillus thuringiensis - bakteria ta podczas sporulacji wytwarza krystaliczne białka toksyczne dla owadów. Białka te działają przez perforację owadziego jelita. Białka te są ponad 300 x bardziej skuteczne jako insektycydy niż związki naturalnie wytwarzane przez chryzantemy, ponad 80 tyś. x bardziej skuteczne niż insektycydy fosforoorganiczne (które są szkodliwe dla ludzi, bo blokują acetylopoliesterazę). Białka Cry nie są dla ludzi szkodliwe, ponieważ nie mają oni receptorów dla tych białek.
Bakulowirusy (Baculoviridae) - są to wirusy owadzie, modyfikuje się je tak, aby były toksyczne dla określonego gatunku owadów.
Źrodłem insektycydów mogą też być grzyby entomopatogenne, wytwarzające proteazy, enzymy chitynolityczne, lipazy oraz w różny sposób działające toksyny, powodujące śmierć owadów.
Inne bioisektycydy - avikkomycyny, spinozyny.

61. BIOSYNTEZA UKIERUNKOWANA I KOMBIANTORYJNA
Ukierunkowana biosynteza - metoda manipulacji podłożem należąca do biotechnologii tradycyjnej, mająca na celu doprowadzenie do tego, aby metabolizm komórki przebiegał w danym kierunku. Stosuje się rożnego rodzaju dodatki do podłoża - czynniki ograniczające lub stymulujące.
a) Prekursory - zwykle wiadomo, w jako sposób przebiegają szlaki metaboliczne prowadzące do powstania określonego produktu, możan to wykorzystać dodając odpowiedniego prekursora do pożywki. Np. kwas fenylooctowy ukierunkowuje biosynteze penicyliny na synteze benzylopenicyliny; sztuczne aminokwasy dodawane do podłoża powodują powstanie np. aktynomycyny.
b) Induktory - powodują rozpoczęcie syntezy metabolitu wtórnego, np. Met alkaloidy ergolowe;◊ tyrozyna, Tyr ◊cefalosporyna, Val ◊
c) Mutageneza - próby otrzymania w ten sposób zmiany proporcji syntezowanych metabolitów w kierunku zwiększenia produkcji danego związku, lub w celu badania szlaku ◊biosyntezy tego metabolitu. Mutageneza w ujęciu tradycyjnym: szereg mutantów badanie w którym◊izolacja pod względem wytwarzania interesującego metabolitu dedukcja szlaku metabolicznego.◊miejscu jest mutacja
Biotechnologia nowoczesna dysponuje biosyntezą kombinatoryjną, wykorzystującą techniki rekombinacji DNA metodami inżynierii genetycznej i biologii molekularnej. Większość enzymów szlaków biosyntez jest u bakterii kodowana przez układy klasterowe. Do danego operonu można dodać gen, którego produktu bakteria normalnie nie wytwarza.

Bakteriocyny - stanowią dużą, heterogenną grupę substancji chemicznych, o budowie białkowej, zdolnych do bakteriostatycznego lub bakteriobójczego działania w stosunku do licznych gatunków bakterii. Jednym z ich głównych producentów są szczepy należące do gatunku Lactobacillus acidophilus, syntetyzujące bakteriocyny o dość szerokim spektrum aktywności, hamujące między innymi bakterie chorobotwórcze z gatunków Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Pseudomonas aeruginosa czy Mycobacterium spp.

Bakteriocyny:
Ř syntezowane są najczęściej pod kontrolą genetyczną genów zlokalizowanych na plazmidach, które jednocześnie niosą genetyczne determinanty oporności producenta na działanie obecnej w środowisku bakteriocyny;
Ř różnią się masą cząsteczkową, wrażliwością na działanie enzymów proteolitycznych, termostabilnością oraz zakresem aktywności (bakteriocyny o wąskim i szerokim spektrum aktywności) i sposobem działania na drobnoustroje; Na podstawie tych kryteriów dokonuje się podziału bakteriocyn;
Ř wykazują tendencję do zbijania się w agregaty oraz łączenia się z innymi cząsteczkami obecnymi w płynach hodowlanych.

Na jakość i ilość wytwarzanych bakteriocyn wpływa skład i konsystencja podłoża oraz warunki hodowli ( temperatura, pH, napowietrzanie, wiek hodowli).
Aktywność bakteriocyn zależy od temperatury, pH, ciśnienia osmotycznego, obecności proteaz, czy substancji hydrofobowych w pożywce.

Mechanizm działania bakteriocyn:
1) bakteriocyna przenika przez ścianę wrażliwych komórek;
2) oddziałuje z błoną cytoplazmatyczną;
3) tworzy hydrofilowe kanały w błonie;
4) następuje utrata potencjału błonowego;
5) zahamowanie procesów energetycznych zachodzących w strefie błony cytoplazmatycznej;
6) inaktywacja komórki i jej śmierć.

Bakteriocyny mają zastosowanie w przemyśle:
a) spożywczym;
Nizyna, wykryta w roku 1920, wykorzystywana jest do konserwacji żywności w ponad 50 krajach. Obecnie podejmuje się próby wykorzystania tej bakteriocyny w leczeniu owrzodzeń układu pokarmowego wywołanych przez Helicobacter pylori.
b) piekarniczym;
c) mleczarskim;
d) weterynaryjnym.


L-antybiotyki stanowią jedną z dwóch głównych klas bakteriocyn, wytwarzanych przez bakterie gramdodatnie (należące do rodzajów Lactobacillus, Staphylococcus, Lactococcus, Bacillus, Enterococcus). Są to peptydy, których cząsteczka zawiera aminokwas tioeterowy lantioninę, a czasem również 3-metylolantioninę (np. nizyna, subtylina, epidermina).

NIZYNA jest, jak dotąd jedyną bakteriocyną produkowaną na skalę przemysłową, która może być stosowana w żywności i łączona z innymi biokonserwantami. Nie można jej otrzymać syntetycznie, dlatego do tego celu wykorzystuje się bakterie Lactococcus lactis
ü Niszczy bakterie gram(+) (Clostridium, Bacillus,Lactococcus,Lactobacillus) przez tworzenie porów w błonie cytoplazmatycznej;
ü Nie ma wpływu na bakterie gram(-), drożdże i pleśnie, ponieważ ich dodatkowa błona zewnętrzna jest nieprzepuszczalna dla nizyny;
ü Jest nietoksyczna dla organizmów wyższych;
ü Jest powszechnie stosowana w przemyśle spożywczym jako:

naturalny konserwat (E234)- do konserwowania produktów żywnościowych, tj. mleka spożywczego, napojów mlecznych, serów, produktów mięsnych i rybnych. Jej dodatek do produktów mięsnych, serów topionych, jak i do mleka przy produkcji serów, zapobiega rozwojowi bakterii masłowych, a tym samym wzdymaniu;

Obecnie podejmuje się próby wykorzystania tej bakteriocyny w leczeniu owrzodzeń układu pokarmowego wywołanych przez Helicobacter pylori.

41. Enzymy w rozdziale optycznie czynnych aminokwasów:

albo enzymatycznie syntezuje się odpowiednie pochodne aminokwasów i wtedy (ponieważ enzymy działają tylko na jeden z enancjomerów) uzyskuje się zmodyfikowaną pochodną tylko jednego z enancjomerów, albo rozdziela się enzymatycznie zsyntezowane chemicznie odpowiednie pochodne

Rozdział mieszanin racemicznych - wykorzystywane metody to jednocześnie metody dające tzw. rozdział kinetyczny, bo enzym będzie zawsze działał tylko na jeden z enancjomerów: albo będzie modyfikował jeden z aminokwasów w mieszaninie racemicznej (enzymy: proteazy, oksydazy, aminoacylazy; reakcje: estryfikacji, acylacji, oksydacyjnej deaminacji), albo będzie działał na jeden z enancjomerów pochodnych aminokwasów: na chemicznie otrzymanych amidach lub estrach aminokwasów przeprowadza się hydrolizę proteazami, esterazami lub lipazami.

Wykorzystuje się reakcje estryfikacji, acylowania, oksydacyjnej deaminacji (stosowane enzymy: proteazy, oksydazy, aminoacylazy) - wtedy jest to metoda polegająca na modyfikacji mieszaniny racemicznej aminokwasu, albo różne pochodne aminokwasu (amidy, estry - mieszaniny racemiczne) poddaje się reakcji hydrolizy albo transestryfikacji (enzymy: protezay, esterazy, lipazy).

Ciekawą grupą metod jest synteza pochodnych hydantoin i hydroliza za pomocą enzymów występujących u mkroorganizmów - hydantoinaz oraz hydroliza aminonitryli przez nitrylazy lub hydrolazy nitrylowe. Wykorzystuje się to w produkcji semisyntetycznych antybiotyków, gdzie potrzebne są aminokwasy niebiałkowe o odpowiedniej konfiguracji (najczęściej D).

Biokonwersja hydantoin
Synteza hydantoiny odpowiedniego aminokwasu nie stanowi z chemicznego punktu widzenia problemu. Hydantoinaza hydrolizuje pierścień hydantoinowy do odpowiedniej pochodnej N-karbamyloaminokwasowej, drugi izomer z mieszaniny racemicznej hydantoiny pozostaje nietknięty. Na pochodną N-karbamylowoaminokwasową działa się następnie amidohydrolazą z innego gatunku bakterii - w wyniku hydrolizy amidu otrzymuje się D-aminokwas z teoretyczną wydajnością enancjomeryczną 100%. Obie reakcje mają zastosowanie w przemyśle (obecnie dysponuje się hydantoinazami działającymi i na izomer D i na L).

Hydrolazy nitrylowe
Otrzymanie odpowiedniego nitrylu aminokwasu jest też prostą reakcją wymagającą określonego aldehydu, donora grupy aminowej (tu: amoniak) i HCN. Otrzymany nitryl można poddać działaniu hydrolazy nitrylowej (biokatalizator: komórki bakterii Rhodococcus), co daje odpowiedni amid hydrolizowany amidazą do aminokwasu. Inna hydrolaza - nitrylaza - hydrolizuje nitryl bezpośrednio do aminokwasu

49. 3 podejścia do regeneracji kofaktorów

1) dodatkowa reakcja enzymatyczna - jak w naturze - kofaktor reakcji redox regeneruje się w innej reakcji redox, czyli do systemu trzeba dodać dodatkowy enzym, np. w przypadku otrzymywania fenylomleczanu z fenylopirogronianu, do redukcji substratu potrzebny jest odpowiedni donor protonów i elektronów - zredukowany NADH, enzym: dehydrogenaza fenylopirogronianowa, do regeneracji zredukowanego NADH używa się drugiego enzymu - dehydrogenaza alkoholowa (w systemie znajduje się alkohol etylowy)

2) zastosowanie kofaktora o zwiększonym ciężarze cząsteczkowym - najczęściej immobilizuje się kofaktor wiążąc go z makromolekularnym czynnikiem, np., NAD połączono z glikolem polietylenowym zwiększając jego ciężar do 10 000 - 20 000, dalej umieszcza się go w reaktorze membranowym wraz z enzymem, opisana strategia jest modyfikacją pierwszej - też wymaga drugiego systemu enzymatycznego, tu: dehydrogenazy mrówczanowej, oba enzymy znajdują się w tym samym miejscu (zimmobilizowane w matrycy) i regenerują in situ kofaktor reakcji redukcji, wykorzystuje się to w produkcji L-tert-leucyny przez niemiecką firmęDegussa AG

3) prostym i atrakcyjnym jednocześnie rozwiązaniem jest zastosowanie całych komórek i dodatkowego źródła węgla - przykład procesu wykorzystywanego przez firmę ELI LILLY do produkcji benzodiazepin - grupy związków wykorzystywanych jako leki nasenne, uspokajające, przeciwdepresyjne, w reakcji enancjoselektywnej redukcji substratu niezbędnego do produkcji następnego produktu przejściowego, z którego powstają potem benzodiazepiny wykorzystuje się komórki mikroorganizmów przeprowadzające tę reakcję w odpowiednim miejscu, jako źródło węgla stosuje się glukozę - dostarcza ona nie tylko źródła węgla (energii), ale i ekwiwalentu redukcyjnego: komórki utleniają glukozę redukując przy okazji NAD, glukozy zużywa się 2 kg/kg produktu, cały proces jest więc opłacalny

1. Dlaczego produkcja piwa jest procesem biotechnologicznym?
------------------------------------------------

Z wyjątkiem ostatnich etapów - filtracji, oddzieleniu drożdży przez wirowanie itp. - produkcja piwa jest ściśle oparta na procesach biologicznych:

a) przygotowanie słodu - naturalny proces kiełkowania nasion jęczmienia, podczas którego następuje enzymatyczny rozkład skrobii i białek zapasowych (przy udziale własnych enzymów ziarna: alfa i beta-amylazy, solubilazy beta-glukanu, bet-glukanazy i endopeptydaz). Słód to przede wszystkich mieszanina cukrów przyswajalnych przez drożdże,

b) przygotowanie brzeczki - w procesie ekstrakcji z chmielem, wciąż działają alfa-amylazy wytwarzające cukry na potrzeby drożdży,

c) fermentacja z udziałem drożdży - drożdże rozkłają cukry: sacharoza, glukoza, fruktoza, maltoza i maltorioza; wytwarzają: etanol, alkohole fuzlowe, octan etylu, zw. karbonylowe, zw. siarki.

Plastiki biokatalityczne

Biokatalityczne plasitki to materiały polimerowe zawierajace enzymy. Tego rodzaju katalizatory są aktywne i stabilne w wodzie oraz w rozpuszczalnikach organicznych. Na razie tego rodzaju technikę stosuje się w stosunku do enzymów proteolitycznych. Jako polimery które ucztesniczą w tworzeniu takiego biokatalitycznego plasitku wykorzystuje się : polimetylometakrylan, ksylen, octan winylu, eter winylo-etylowy

Polimer ma zapenwniac mechaniczna stabilność katalizatora jednoczesnie ma sparwiać ze zamknięta w nim cząsteczka będzie bardziej oporna termicznie i do pewnego stopnia chemicznie. Dobierając odpowiedni polimer można sterowac hydrofobowością bądź hydrofilnościa katalizatora. Jak się robibioplasitki ? : rekacja przebiega w układzie dwufazowym: faza wodna i faza organiczna. W fazie wodnej jest enzym , dodaje się czynnik modyfikujący cząsteczką białka np. cholorek akroilu, by nie straciła ona swoich właściwości i stała się rozpuszczalna w fazie organicznej. Kiedy połączy się on z białkiem taki aglomerat wędruje do fazy oraganicznej gdzie następuje polimeryzajca.

10) Proces powstawania kw. mlekowego:
50% produkcji kw. mlekowego jest przeznaczone dla piekarnictwa (zakwaszacz i śr. konserwujący). Inne zastosowania: nici chirurgiczne (polimleczan), plastyfikatory (do niektórych pestycydów), celofan, kosmetyka.

Niekiedy wykorzystuje się syntezę chemiczną.

Zwykle mamy do czynienia z homofermentacją mlekową - powstawanie tylko jednego produktu - użyciem grzyba Rhizopus orizae. Proces musi przebiegać w warunkach beztlenowych (grzyb ten jest fakultatywnym anaerobem). Grzyb ten jest bardziej odporny na niskie pH niż bakterie.

Jedna cz. glukozy daje 2 cząsteczki kw. mlekowego.

Proces produkcji jest stacjonarny, prowadzony w drewnianych fermentorach (korozyjność kw. mlekowego!). Inokulum często jest częścią biomasy z poprzedniego procesu. Jako źródło węgla podaje się sacharozę (buraki), serwatkę (z produkcji sera) lub dekstrozę (z cukrowni). Jako źródło azotu - namok kukurydziany lub ekstrakt drożdżowy. Fermentacja trwa 1-6 dni (w zależności od bogactwa źródła cukru; serwatka - zapewnia dużo cukru). Następnie oddzielenie biomasy i oczyszczanie chemiczne.

4) Wymienić 3 firmy biotechnologiczne:
* Wołczyn, Maszewo - produkują osmofilne drożdże (wytrzymałe na duże stężenia cukrów; dogodne do użycia w piekarnictwie) jako wynalazek Pol. Łódzkiej.

* Rhodia Food Biolacta - szczepionki (startery) mleczarskie.

* Leszno AKWAWIT - kw. mlekowy.

* Zgierz "Cytokwas" - kw. glukonowy.

* Wałcz "Cukrownia BIOROL" - kw. cytrynowy.

Enzymy drobnoustrojów psychrofilnych i ich biotechnologiczne znaczenie

PSYCHROFILE [wg Stokesa]- mikroorganizmy, które
w temperaturze 0 0C w czasie do dwóch tygodni tworzą
makroskopowo widoczne kolonie


PODZIAŁ DROBNOUSTROJÓW PSYCHROFILNYCH:

1. właściwe (obligatoryjne) psychrofile- optymalna temperatura wzrostu 15 0C, maksymalna < 20 0C

2. fakultatywne psychrofile- psychrotrofy- optymalna temperatura 20- 25 0C:
v stenopsychrotrofy- max. temp. < 40 0C
v eurypsychrotrofy- max. temp. Ł 40 0C

3. ekstremalne psychrofile- hiperpsychrofile- optymalna temperatura 2- 3 0C, maksymalna < 12 0C


EKSTREMOZYMY- białkowe katalizatory organizmów ekstremofilnych


enzymy psychrofilne = enzymy „zimne” = psychrozymy


KORZYŚCI TECHNOLOGICZNE I EKONOMICZNE WYNIKAJĄCE Z ZASTOSOWANIA ZIMNYCH ENZYMÓW:

— zmniejszenie ryzyka zakażeń drobnoustrojami mezofilnymi
— obniżenie kosztów procesu
— skrócenie czasu i obniżenie temperatury niezbędnej dla inaktywacji termolabilnego enzymu
— poprawienie jakości produktu końcowego, który w podwyższonej temperaturze może ulec niekorzystnej modyfikacji



ZASTOSOWANIE ZIMNYCH ENZYMÓW W BIOTECHNOLOGII:

— proces hydrolizy laktozy- b- galaktozydaza


— serowarstwo- poszukiwania psychrofilnej podpuszczki nowe smaki serów
— piekarnictwo i piwiowarstwo- zimne proteinazy i a- amylazy
— przetwórstwo owoców -
— tenderyzacja (zmiękczanie) gorszych gatunków mięsa- zimne proteazy
— przetwórstwo i konserwacja mrożonej żywności
— detergenty- alkalostabilne proteinazy, lipazy i celulazy
— biologia molekularna- genetyczne modyfikacje
— biotransformacje wymagające niskich temperatur

— ochrona środowiska- biodegradacja ksenobiotyków i naturalnych polutantów
— biogeochemia- ługowanie metali np. uranu

Mutasynteza antybiotyków aminoglikozydowych.

Mutasynateza - zastąpienie odpowiednich mutantów niezdolnych do produkcji któregoś z aminocukrów, zamiast niego włączamy inny.
Są to mutanty idiotropowe.

Są dwa etapy produkcji antybiotyków aminoglikozydowych:
1. Trofofaza - przyrasta biomasa, brak produkcji antybiotyku, spada zawartość węgla.

2. Idiofaza - właściwa faza produkcyjna.

P.S. Tego pytania nie ma na tej kartce która ogólnie krąży między ludzmi, ale Basia podala je na 5 wykładz

56. Jakie grupy związków produkują Streptomycetes?
* Antybiotyki β-laktamowe (działają na transpeptydazę glikopeptydową odp. za tw. wiązań poprzecznych między łańcuchami peptydoglikanu):
Streptomycetes cattleya - Tienamycyna - działający na G(+) i (-) najsilniejszy znany β-laktam, odporny na β-laktamazy, bo ma układ karbapenowy w pierścieniu;
* Inhibitory β-laktamaz:
Streptomycetes clavurigenes - kwas klawulanowy - jednoczesnie niekompetycyjny inhibitor β-laktamaz i antybiotyk β-laktamowy; Streptomycetes olivacerus - kwasy oliwanowe (epitienamycyny);
* Antybiotyki aminoglikozydowe (działające na poziomie biosyntezy białka): Streptomycyna (Streptomyces griseus); Neomycyna; Kanamycyna; Gentamycyna.
* Siderofory o aktywności antybiotycznej - sideromycyny (aldomycyna, ferrimycyna)
* Antybiotyki przeciwrakowe:
Antarcykliny - mają charakter glikozydowy, zawierają grupę cukrowa i chromofor
* Nukleozydy - aktywność bakteriostatyczna, przeciwwirusowa, są też antybiotykami przeciwnowotworowymi

11. Co to są siderofory i do czego służą?
Są to cykliczne peptydy służące jako nośniki żelaza, umożliwiające przyswajanie nierozpuszczalnego żelaza Fe3+ (nierozpuszczalne bo występuje w przyrodzie jako polimer wodorotlenku). Częścią sideroforu chelatującą żelazo są fragmenty kwasów hydroksamowych albo w przypadku sideroforów wytwarzanych przez niektóre bakterie - grupy OH z pierścieni fenolowych. Siderofory wytwarzają: bakterie właściwe, np. E.Coli, promieniowce, mykobakterie i drożdże.
Siderofory mogą mieć także aktywność antybiotyczną - są to sideromycyny (produkowane przez Streptomycetes) np. aldomycyna, ferrimycyna. Właściwym antybiotykiem jest mała cząsteczka przyczepiona do struktury sideroforu, sam siderofor pełni funkcję nośnika, aby antybiotyk mógł dostać się do wnętrza komórki.

Zasada działania:
Fe3+ łączy się w kompleks z sideroforem (barwny ferri-sidreofor), potem w postaci kompleksu może połączyć się z odpowiednim receptorem na błonie, następnie Fe3+ -) Fe2+. Jon żelaza wnika do wnętrza komórki, a desferri-siderofor oddysocjowuje od niej.

Szczepy Pseudomonas putida i Rhizobium, kolonizujące korzenie roślin, zwiększają plony przez to że dzięki sideroforom umożliwiają roślinie pobieranie więcej żelaza, przy okazji zmniejszają ilość żelaza dostępną dla mikroorganizmów chorobotwórczych.

Jedynym produkowanym sideroforem jest desferrioksamina B (Desferal). Produkuje to szwajcarska firma Ciba Geibi (?) za pomocą mutantów Streptomyces pilosus. Dsferal jest stosowany przy zatruciach żelazem, które zdarzają się u ludzi ponieważ nie ma metabolicznej kontroli poziomu żelaza. Zatrucia żelazem są częste przy dializach i transfuzjach. Przy hemochromatozach (choroby spowodowane zwiększeniem adsorpcji żelaza w jelicie głównie u mężczyzn po 50-tce) objawiających się plamami na dłoniach, potem uszkodzenia serca i wątroby.

Siderofory są bardzo specyficzne w stosunku do żelaza, poszukuje się sideroforów o obniżonej specyficzności, do usuwania jonów innych metali.

DLACZEGO PRODUKCJA SERÓW JEST PROCESEM BIOTECHNOLOGICZNYM :

Dla przypomnienia proces biotechnologiczny to taki, który wykorzystuje mikroorganizmy w gałęziach przemysłu, rolnictwa i medycyny.

Zatem. Produkcja serów obejmuje następujące etapy :
-> przygotowanie mleka, aby nadawało się do produkcji sera: filtracja, sedymentacja(klarowanie), , wirowanie(usuwanie bakterii) dodanie substancji majacych wplyw na kolor itp

-> przeprowadzenie procesu koagulacji czyli strącenia kazeiny

-> oddzielenie serwatki od skoagulowanej kazeiny i przygotowanie sernika

-> dojrzewanie sera dla serów dojrzewających

Procesy biologiczne zachodzą tutaj co najmniej na dwóch etapach:

->przeprowadzenie procesu koagulacji :

Można przeprowadzić koagulację temperaturową, kwaśną lub enzymatyczną. W przypadku koagulacji kwaśnej stosuje się bakterie kwasu mlekowego, które żyjąc sobie na laktozie, produkują kwas mlekowy ( laktoza->galaktoza+glukoza->pirogronian->kw. mlekowy), który zakwasza środowisko i powoduje precypitację kazeiny wraz z micelami tłuszczów.

-> dojrzewanie sera

W zależności od rodzaju sera działają bakterie, enzymy mleka, podpuszczka, lipazy, pleśnie i drożdże.

Enzymologia produkcji sera :
-> proteinazy koagulujące
-> lipazy (wzbogacają aromat)
-> B-galaktozydaza (hydrolizuje laktozę serwatki)
-> lizozym(hamowanie fermentacji masłowej)
-> katalaza (enzymatyczna 'pasteryzacja' mleka)
-> koagulanty mikrobiologiczne zastępujące chymozym- mucol

3. Konwersja skrobi kukurydzianej.
W rozkładzie skrobi chodzi o uzyskanie cukrów prostych - monosacharydów. Proces konwersji skrobi dotyczy skrobi kukurydzianej i dla tego produktu został stworzony.
Początkowo poddawano ją chemicznej, kwaśnej hydrolizie i otrzymywano dekstrozę - oligomery glukozowe, mało słodkie, dodatkowo z gorzkim posmakiem i pozostałościami koloru.
Na →-amylazy (αpoczątku wykorzystywano tylko dwie grupy enzymów: bakteryjne dekstryny, czyli polimery zawierające 6-7 cząsteczek glukozy, jednocześnie skrobia przeprowadzana była w stan ciekły) i następnie glukoamylazy (cięcie miejsc rozgałęzień w amylopektynie i cięcie dekstryn do disacharydów). Dopiero odkrycie mikroorganizmów wytwarzających izomerazę glukozową (izomeryzacja glukozy do fruktozy) rozwiązało problem. Po przeprowadzonym przez glukoamylazy procesie sacharyfikacji stosujemy izomerazę i otrzymujemy syrop fruktozowy (HFCS), z różną wydajnnościa: 42%, 55%, 90%

HACCP
(HACCP) System Analizy Zagrożeń i Krytycznych Punktów Kontroli.
Ma zapewnić prawidłowy stan mikrobiologiczny produktów poprzez zapobieganie zagrożeniom w całym łańcuchu produkcji (od surowców do opakowania i sprzedaży).
Punktem Krytycznym (kontrolny punkt krytyczny - critical control point CCP) jest:
- surowiec
- miejsce pobrania surowca
- sposób transportu, postępowanie z surowcem
- opakowanie
- mycie urządzeń
- czystość rąk pracowników.
Tworząc system dla danego procesu produkcyjnego bierze się pod uwagę każde miejsce gdzie może nastąpić zakażenie produktu. System ten obejmuje:
1.Analiza ciągu produkcyjnego- wyznaczenie wszystkich aspektów procesu (od surowca do sprzedaży).
2.Identyfikacja CCP - miejsce, etap procesu związany z zagrożeniem mikrobiologicznym.
3.Monitorowanie (szybkie, zautomatyzowane metody P.S. Chodzi o te metody co były na pierwszym wykładzie)

57. MEOR :) WSPOMAGANIE MIKROBIOLOGICZNE WYDOBYCIA ROPY NAFTOWEJ
- wykorzystanie odpowidnich mikroorganizmów w podziemnych złożach
- dodawanie do wody związków powierzchniowo czynnych - żeby wypychały ropę naftową
- wykorzystanie mikroorganizmów do zwiekszania wydobycia ropy in situ
- problem duża powierzchnia

PS. temat dość chaotyczny jeśli ma ktoś coś do oddania to bardoz proszę

8.PRODUKCJA KWASU CYTRYNOWEGO
Otrzymywanie: obecnie dwa procesy
Organizmem produkującym obecnie kwas cytrynowy jest grzyb Aspergillus niger, w oparciu o aktywność tego mikroorganizmu są możliwe dwa procesy: fermentacja powierzchniowa i fermentacja wgłębna.
W przypadku fermentacji powierzchniowej biomasa rośnie na powierzchni podłoża, w przypadku fermentacji wgłębnej w całej jego objętości (tzw. wzrost dyfuzyjny). Obie te fermentacje wykorzystują jako źródło węgla i energii nieodpowiednie dla przemysłu cukrowniczego melasy: z buraków cukrowych lub trzciny cukrowej ewentualnie syrop glukozowy. Istnieje też proces oparty na aktywności drożdży Candida ale nie ma on większego zastosowania.
30% produkcji oparty jest o proces fermentacji powierzchniowej.
W procesie tym do melasy o określonym stężeniu dodaje się składników nieorganicznych i żelazicyjanek i takie podłoże podlega sterylizacji i gotowaniu.
Żelazicyjanek potasu - znaczenie regulujące w przypadku produkcji kwasu cytrynowego ma dostępność komórek do jonów cynku, żelaza i manganu. Dodanie żelazicyjanku w odpowiedniej ilości, aby jonów metali było tyle ile wymaga tego produkcja (przed dodaniem żelazicyjaku do podłoża określa się przez miareczkowanie ilość metali w podłożu i wówczas dodaje odpowiednia ilość tej soli). Tak przygotowane podłoże wlewa się do aluminiowych rynienek i zaszczepia się sporami grzyba. Produkcja przebiega w temp. 30*C przez 7-15 dni, po tym czasie opróżnia się rynienki, mycelia- komórki wegetatywne grzyba, oddziela się a płyn hodowlany idzie do sekcji oczyszczania.
Proces wgłębny - funkcjonujący na szerszą skalę - przebiega w fermentorach, gdyż biomasa rośnie w całej objętości podłoża - są to zbiorniki z mieszaniem i napowietrzaniem, wymagające chłodzenia. Proces przebiega w temp. 25-37*C. Podłoże przygotowywane jest w ten sam sposób jak przy fermentacji powierzchniowej.
Proces został opracowany w ten sposób, że wykorzystuje on biochemię nadprodukcji kwasu cytrynowego i gromadzenia się go w komórkach wykorzystywanych jako organizmy producencie. Normalnie kwas cytrynowy jako metabolit pośredni nie powinien się w tych komórkach gromadzić.
60% kwasu cytrynowego u organizmów producenckich pochodzi z reakcji C1 + C3, kwas pirogronowy + dwutlenek węgla - reakcja katalizowana, przez karboksylazę pirogronianową. 40% pochodzi z reakcji rozpoczynającej cykl krebsa, czyli z przyłączania acetylo-CoA do kwasu szczawiooctowego.
Zastosowanie odpowiednich warunków umożliwia kumulację kwasu cytrynowego: ogranicza się ilość dostępnego azotu, fosforu, oraz cynku, żelaza i manganu. Powoduje to, że komórki te, u których i tak zwiększona jest aktywność glikolityczna w stosunku do dalszych procesów, które mają wykorzystywać produkty glikolizy (cykl krebsa), syntezują nadmiar kwasu cytrynowego. Oczyszczanie jest to już proces chemiczny, polega on na gotowaniu z wapniem - otrzymuje się cztero-uwodniony cytrynian wapnia, przemywa się go wodnym roztworem kwasu siarkowego otrzymując kwas cytrynowy i siarczan wapnia.
NAJWAŻNIEJSZE - z produkcji kwasu cytrynowego:
-organizmem producenckim jest Aspergillius niger
- są dwa procesy fermentacyjne: powierzchniowy i wgłębny - proces wgłębny jest szerzej stosowany.
- nagromadzanie się kwasu cytrynowego jest możliwe przez sterowanie warunkami podłoża, warunkami hodowli oraz dzięki szczególnym procesom metabolicznym samych bakterii

9. PROCES POWSTAWANIA KWASU OCTOWEGO.
Ocet winny = kwas octowy produkowany w procesach biotechnologicznych. Wytwarzanie octu, podobnie jak piwa, jest biotechnologią od początku do końca. Proces jest tlenowy. Znane są dwa sposoby produkcji, oba korzystają z bakterii fermentacji octowej Acetobacter (również niektóre Pseudomonas).

Proces wolny (orleański) - nieekonomiczny, niestosowany. Prowadzony w beczkach z winem (substrat alkoholowy), które zadaje się octem pochodzącym z poprzedniej szarży. Bakterie rozwijają się na powierzchni ścianek beczki tworząc zoogleę (mother of wineger). Proces trwa 5 tygodni, wymaga "dokarmiania" bakterii winem (dostarczamy tyle wina, ile odebraliśmy octu). Pewnym usprawnieniem było umieszczenie wewnątrz beczek drewnianych klatek, na których może tworzyć się zooglea (lepszy kontakt bakterii z winem).

Proces szybki (niemiecki) - fermentację prowadzi się w drewnianych generatorach wypełnionych wiórkami bukowymi, na których rozwijają się bakterie. Od góry podaje się roztwór alkoholu, od dołu powietrze. Wydajność osiąga nawet 98%.

Reakcja przebiega tak:
etanol -> acetaldehyd -> uwodniony acetaldehyd -> kw. octowy + wodór

Można też prowadzić proces beztlenowy, zużywając celulozę i hemicelulozę (z przeróbki papieru). Mieszana mikroflora rozkłada te substraty na kwasy alifatyczne, które bakterie celulolityczne używają do syntezy kw. octowego, CO2 i H2. Metoda beztlenowa służy do produkcji kw. octwego do zastosowań przemysłowych i technicznych.

Metodą tlenową uzyskuje się ocet spożywczy.

36. Rośliny transgeniczne.
Biotechnologia zaczęła wkraczać w rolnictwo pod koniec XX wieku. W latach 90 rozpoczęto komercyjne uprawy roślin transgenicznych, tj:

* ziemniaki odporne na stonkę i grzyby,
* zboża odporne na herbicydy,
* pomidory o przedłużonym czasie dojrzewania,
* rzepak o zmienionym składzie kwasów tłuszczowych,
* różne odmiany kukurydzy - MONSANTO (odp. na szkodniki; wytwarza insektycyd z Bacillus thuringensis), AGREVO (na herbicydy), NOVARTIS (na oba).

Pierwsza roślina: pomidor FLAVC SAVR (przedłużony czas dojrz.).

84. Mutasynteza na podstawie antybiotyków aminoglikozydowych.
-mutasynteza -zastosowanie odpowiednich mutantów niezdolnych do produkcji któregoś z aminocukrów, zamiast tego włącza się inny.
Dwa etapy produkcji antybiotyków aminoglikozydowych:
1.Trofofaza-przyrasta biomasa, brak produkcji antybiotyku, spada zawartość węgla;
2.Idiofaza-właściwa faza produkcyjna.

24. Aromaty identyczne z naturalnymi.
Metody biotechnologiczne umożliwiły stosowanie związków mających wiele wspólnego ze związkami naturalnymi - są naturalne, ale ponieważ nie pochodzą z naturalnego źródła, są nazywane identycznymi z naturalnymi.
Przykłady:
4 - dekanolid - zapach owocowo - tłusty
Wanilina - produkowana przez grzyby, a naturalna jest ekstrahowana z nasion wanilii.
Benzaldehyd - uwalniany z cyjanogennego glikozydu - amygdaliny (nasiona pestkowców) i to jest aromat naturalny. Natomiast wykorzystując podstawczaki do degradacji Phe, możemy otrzymać 3-fenylopropanol i benzaldehyd, ale to już jest aromat identyczny z naturalnym.
Środek zapachowy (smakowy) identyczny z naturalnym otrzymuje się przez wykorzystanie szlaku metabolicznego charakterystycznego dla roślin, a funkcjonującego w innych, niższych organizmach).
Produkt identyczny z naturalnym (uzyskiwany z mikroorganizmów) jest o wiele tańszy.

BIOLUMINESCENCJA:
Zjawisko emisji światła przez niektóre organizmy takie jak: bakterie, grzyby, pierwotniaki, skorupiaki, owady, ryby, będące rezultatem utlenienia aldehydu: LUCYFERYNY według poniższej reakcji:
LUCYFERYNA +ATP+O2→ utl. LUCYFERYNY +AMP+CO2+☼ (światło)
Reakcja ta zachodzi pod wpływem enzymu LUCYFERAZY w obecności jonów Mg2+;
W przypadku bakterii cykl bioluminescencji rozpoczyna się od zredukowania FMN do FMNH2 który następnie tworzy kompleks z lucyferazą (enzym złożony z dwóch podjednostek α i β kodowanych odpowiednia przez lux A i Lux B)
Wyróżnia się bioluminescencje:
• Pierwotna- naturalna zdolność do emisji światła wynikająca z metabolizmu (bakterie, grzyby)
• Wtórna- występuje u organizmów żyjących w symbiozie symbiozie bakteriami luminescencyjnymi
Najlepiej poznane bakterie bioluminescencyjne Vibrio fisher, Photobacterium luaferum;
Bioluminescencja może służyć do różnych celów np. świetliki → sygnalizacja godowa;
Zastosowanie:
• Produkcja testów do wykrywania ATP
• Do oceny ogólnej biotoksyczności różnych substancji (wód powierzchniowych, ścieków)
• Do badanie sterylności produktów przemysłu spożywczego, kosmetycznego, farmaceutycznego za pomocą fagów. Fag lux L28→wykrywanie Wykrywanie.coli w mleku (świecące mleko).

44. Właściwości bakterii fermentacji mlekowej.
Dwa najważniejsze szczepy to:
- Streptococcus (np. lactis)
- Lactobacillus -( nie trzeba pamiętać imienia i nazwiska bakterii, nazwisko wystarczy).
Przy fermentacji mlekowej dla przemysłu mleczarskiego korzysta się z tego, że metabolizmowi mikroorganizmów na substracie, jakim jest laktoza towarzyszy powstawanie szeregu metabolitów pośrednich, które potem występują w tych produktach powodując, różnice między tymi produktami.
- Lactobacillus jeśli warunki fermentacji będą za bardzo beztlenowe to zamiast kwasu mlekowego powstanie kwas octowy, przez co zmienia się walory produktu
- Leukonostoc jako metabolit pośredni wytwarza acetoline rozkładaną następnie do diacetylu związek ten nadaje produktom fermentowanym przez te bakterie zapach maślanki.
- Lactobacillus burgalicus i Streptococcus thermophilus - ich metabolizmowi towarzyszy powstawanie acetaldehydu, który jest głównym składnikiem smakowym jogurtu.

Nie wiem, czy dobrze zrozumiałam to pytanie, ale mam nadzieje, że tak :) Dobra, trzeba iść w końcu spać :) Miłej nocki :)

2.Abzymy
Abzymy to przeciwciała o charakterze enzymatycznym. Uzyskuje się je w odpowiedzi na antygeny będące analogami stanu przejściowego danej reakcji enzymatycznej. Przeciwciało może wtedy związać substrat takiej reakcji, a w wyniku tego wiązania dochodzi do zmiany konformacyjnej substratu, dzięki której jego kształt przypomina związek przejściowy. Ponieważ związek przejściowy jest w danej reakcji związkiem o najwyższej energii, może on teraz łatwo przekształcić się w produkt reakcji.
Od zwyczajnych enzymów abzymy różnią się o wiele mniejszą szybkością reakcji (zwykle 3 - 4 rzędy wielkości), w odróżnieniu od enzymów nie podlegały one bowiem długiej ewolucji i nie są tak dobrze dostosowane do swej enzymatycznej roli. Nie mniej jednak, abyzmy mogą być stosowane tam, gdzie ich zdolność katalityczna jest potrzebna, a np. nie znany jest enzym, który mógłby przeprowadzić daną reakcję, bądź jest on trudny do wyodrębnienia.
Abzymy to przeciwciała o możliwościach katalitycznych. Zasada ich działania polega na tym, że mogą one przeprowadzić substrat w produkt poprzez związek pośredni, analogicznie do enzymów. Abzymy otrzymuje się w ten sposób, że otrzymuje się przeciwciała monoklonalne przeciwko antygenowi podobnemu do stadium przejściowego reakcji enzymatycznej. Takie przeciwciało może wiązać substrat tej reakcji i przekształcać go do stanu przejściowego, zaś dalsza część reakcji zachodzi samorzutnie. Abzymy są o wiele mniej skuteczne od enzymów, ale prawdopodobnie znajdą zastosowanie w katalizie niespotykanych w przyrodzie reakcji.

42.Przemysł mleczarski: sery i bakterie.

Przykładowe mikroorganizmy strterowe:
Streptococcus cremonis- maślanka
Streptococcus lactis- maślanka
Llactobacillus acidophilus - kwaśne mleko

Produkcja mleka-dwie procedury:
-Procedura UHT
-Pasteryzacja HIST.

Stały składnik mleka to tylko laktoza. Pozostała zawartość składników waha się-ulega zmianom w zależności od środowiska, pory roku, rodzaju pożywienia i temperatury.

Bakterie fermentacji mlekowej wykorzystywane są do produkcji: maślanki, kefirów, jogurtów jogurtów śmietany.
W produkcji sera w sposób fizyczny, chemiczny lub enzymatyczny powoduje się tzw. Ścinanie sernika czyli koagulację kazeiny i związanych z nią tłuszczy.
W zależności od metod produkcji sery dzielimy na:
-sery twarde (wysoka temp podczas produkcji, duża ilość kwasów podczas
fermentacji). Np. ser szwajcarski.
-sery miękkie i półmiękkie (powolna fermentacja, niska temperatura, kontroluje się
poziom laktozy, mała i powolna produkcja kwasów).Np. ser Gouda
-sery świeże (wysoka produkcja kwasu mlekowego. Np. ser biały, serek wiejski

Standaryzacja mleka-stosunek ilości białek do ilości tłuszczy.
P/F=const

1.Przygotowanie mleka do produkcji:
-standaryzacja
-filtrowanie (usuwanie większych osadów)
-klarowanie (sendymentator)
-wirowanie w celu usunięcia bakterii w temp. 54 stopni Celsjusza (wirówki)
W zależności od sera : subpasteryzacja (66 st. C, szybkie chłodzenie; sery miękkie) lub pasteryzacja.

Dodaje się również do mleka:
-CaCl2 -polepsza koagulację
-NO3- - zapobiega pojawieniu się bakterii odpowiedzialnych za fermentację masłową
-barwniki roślinne np. z papryki lub marchwi
-lipazy -polepszają stopień rozkładu tłuszczy

2. koagulacja!!!
Cel:destabilizacja składników mleka: oddzielenie białek i tłuszczy
Precypitacja zachodzi w wyniku zakwaszenia (dodatek bakterii fermentacji mlekowej-hydrolizują laktozę dając kwas mlekowy) lub ogrzewania.

Sery dojrzewające: stosuje się dodatkowe procesy enzymatyczne następujące po strąceniu sernika.
Wykorzystuje się chymozynę (podpuszczka-proteaza występująca w żołądkach cieląt karmionych mlekiem; enzym ma niską aktywność proteolityczną - białko ścina się i ulega trawieniu w niewielkim stopniu).

3. Ogrzewanie i oddzielanie serwatki.
Dodawany jest dodatkowy czynnik denaturujący.
Różna temperatura w zależności od rodzaju sera

4.Nadawanie kształtu
5.Solenie (umieszcza się sery w solance lub wciera się grubą sól w powierzchnię sera. Stanowi to ochronę przed bakteriami, dla których wysokie stężenie soli jest zabójcze)
6.Dojrzewanie (działanie bakterii, enzymów mleka, podpuszczki; dodanie lipaz, subst. zapachowych i smakowych, również pleśni i drożdży !!wszystko to w zależności od rodzaju sera!!.
Proces trwa od kilku tygodni do kilku lat!

STOSOWANE ENZYMY
- proteinazy koagulujące (ułatwiają ścinanie)
- lipazy (wzbogacają aromat)
- β-galaktozydazy (hydroliza laktozy serwatki)
- lizozym (hamowanie fermentacji masłowej)
-katalaza (enzymatyczna „pasteryzacja” mleka)
-koagulanty mikrobiologiczne (np. chymozyna)
-podpuszczki roślinne (ekstrahowane z kwiatów)

Serwatka- płynna część mleka pozostała po produkcji sera.

Serwatkę zagęszcza się przy użyciu następujących metod:
-ultrafiltracja
-frakcjonowanie
-odwrotna osmoza
-denaturacja termiczna
-strącanie w niskim pH

Dwie ostatnie metody -odzysk białek nierozpuszczalnych i nieprzydatnych na ścinanie.
Odzyskuje się dodatkowo laktozę (do otrzymywania hydrolizatów), a następnie syropy glukozowo-galaktozowe. Laktozę odzyskuje się poprzez hydrolizę (kwaśną lub enzymatyczną) lub oczyszczanie. Do produkcji syropów stosowana jest laktaza pochodząca z Aspergillus Niger lub z E. coli.

Seratka ma ogromne zastosowanie:
-produkcja SCP z drożdży
-produkcja etanolu (proces beztl. I mało wydajny, bo drożdże nie tolerują wysokich stężeń alkoholu)
-produkcja napojów niealkoholowych
-fermentacje niealkoholowe- całą lub odtłuszczoną serwatkę poddaje się fermentacji z użyciem bakterii fermentacji mlekowej.

Proces fermentacji mlekowej: Laktoza ulega glikolizie do pirogronianu, który następnie jest przekształcany do kwasu mlekowego. U części bakterii dodatkowo powstaje kwas octowy oraz dwutlenek węgla.

PS. Wybrałam to co moim zdaniem najważniejsze:)I skróciłam wszystko jak się da, ale zakres pytania jest zbyt ogólny....

43.Biokonserwanty w mleku (niestety tylko jeden przykład)

NIZYNA jest, jak dotad jedyna bakteriocyna produkowana
na skale przemys³owa, która mo_e byc stosowana w żywnosci i
łączona z innymi biokonserwantami.

~ niszczy bakterie Gram (+) przez tworzenie porów w błonie
cytoplazmatycznej; czyli hamuje rozwój szeregu szczepów
bakterii z rodzaju: Staphylococcus, Micrococcus
Clostridium, Bacillus, Listeria,
Lactococcus, Lactobacillus

~ nie ma wpływu na bakterie Gram(-), drożdże i pleśnie,
ponieważ_ ich dodatkowa błona zewnętrzna jest
nieprzepuszczalna dla nizyny; czyli nie hamuje takich zarazków
jak Escherichia coli, Salmonella, Campylobacter, Yersinia

~ nie działa na przetrwalniki ale uniemożliwia przekształcenie sie
ich w formy wegetatywne

~ jest nietoksyczna dla organizmów wyższych

~ jest powszechnie stosowna w przemyśle spożywczym jako
naturalny konserwant (E234):
~ do konserwowania produktów żywnościowych tj. mleko
spożywcze, napoje mleczne, sery, produkty mięsne i
rybne, żywność konserwowana w puszkach
~ jej dodatek do produktów mięsnych, serów topionych, jak i do
mleka przy produkcji serów zapobiega rozwojowi bakterii
mas³owych a tym samym wzdymaniu
~ w niektórych krajach dopuszcza się stosowanie nizyny w
produkcji mleka, deserów mlecznych i innych napojów co
zapobiega ich kwaśnieniu.

60. Szczepionki wzbogacające i mobilizujące.
Od pewnego czasu starano się umożliwić roślinom korzystanie z azotu atmosferycznego. Nitrogenaza - enzym występujący u bakterii Rhizobium i Azotobacter - działa jednak tylko w nieobecności tlenu i nie może zostać umieszczona w transgenicznej roślinie. Wprowadzono jednak szczepionki mikrobiologiczne z symbiontów, które wzbogacają glebę.

Nitragina - to sz. wzbogacająca: jałowa gleba + bakterie Rhizobium (szczepów wirulentnych - łatwo podejmujących współpracę z rośliną). Można zaprawiać nią nasiona lub rozsiewać na polu. Jej użycie jest ograniczone do roślin motylkowych, ze względu na rodzaj bakterii.

Azotobakteryna - jej składnikiem są bakterie Azotobacter, posiadają kilkaset razy większą efektywność wiązania N2 niż ich dziki odpowiednik. Może być stosowana dla wszystkich roślin, nie tylko motylkowych. Szczepionka wzbogaca glebę w zw. azotu przyswajalne przez roślinę. Azotobacter produkuje też auksyny, gibereliny, witaminy i aminokwasy, substancje grzybobójcze.

Szczepionki mobilizujące (udostępniające; gł. związki fosforu):
Fosfobakteryna - z bakteriami Bacillus megaterium, które mineralizują organiczne związki fosforu i wydzielają substancje rozpuszczające te związki.

Sz. z bakterii Pseudomonas pulidas, "uruchmiających" żelazo (posiadają siderofory kompleksujące jony Fe).

Są także szczepionki oparte o mikoryzę - współżycie rośliny wyższej i grzyba (endo- i ektotroficzne). Zastosowanie ma ektomikoryza - wytworzono nasiona dębów i orzechów zaprawione już zarodnikami czarnej trufli.

32. Dlaczego lipazy mają tak szerokie zastosowanie?
* rozpuszczają się w wodzie,
* są aktywne w szerokim zakresie pH (5,6 - 8,5),
* nie wymagają kofaktorów,
* są stabilne w rozpuszczalnikach org.,
* optimum temperaturowe 30 - 40 st. C,
* mogą przyjąć konformację dla substartów znaczenie różniących się wielkością (zachowując enancjoselektywność),
* do przeprowadzenia reakcji wystarczają substr. średnio oczyszczone,
* działają na granicy woda-tłuszcz,
* regiospecyficzne i enancjoselektywne,
* specyficznie w stosunku do hydrolizowanego wiązania estrowego,
* mogą być stosowane do syntez: leków, herbicydów, emulgatorów, słodzików, subst. zapachowych, polimerów, cukrów, zw. metaloorganicznych...

GENETYCZNY ODCISK PALCA:
Inaczej daktyloskopia DNA;
Specyficzny ukad prazków powstały na skutek trawienia określonego fragmentu genomu odpowiednio dobranymi enzymami restrykcyjnymi in pózniejszej elektroforezie charakterystyczny dla danego osobnika.
Etapy analizy:
1.Izolowanie DNA
2.Trawienie za pomoca okreslonego enzymu restrykcyjnego np. HAE III GG/CC
3.Rozdzielenie za pomoca elektroforezy w żelu agarozowym
4.Unieruchomienie przez usuniecie wody
5.Denaturacja dwuniciowego DNA
6.Hybrydyzacja z sonda oligonukleotydowa
7.Uwidocznienie metoda właściwa dla zastosowanej sondy.
Zastosowanie:ustalenie rodzicielstwa, sukces rozrodzczy osobnika(etologia),kryminalistyka, medycyna,hodowla zwierzat użytkowych
dziedziczenie zgodnie z prawami Mendla

Biosensory :

- Sensory składające się z dwóch fragmentów : części receptorowej (bio), i części przetwornikowej (optyczna lub elektroniczna.

Część receptorowa może to być :

1) immobilizowane enzymy - wysoka selektywność
2) komórki bakteryjne - mniejsza selektywność, większa czułość, można monitorować poziom toksyczności środowiska
3) tkanki

Część przetwornikowa :

1) światłowody
2) potencjometry
3) półprzewodnikowe tranzystory

Przykład zastosowania biosensora w monitoringu zmian stężenia glukozy:
Przebiega reakcja utleniania D-glukozy do kwasu glukonowego tlenem (katalizowana przez glukooksydazę), pozostała, niezredukowana część tlenu jest redukowana na elektrodzie ujemnej, ma miejsce przepływ ładunku, może to zostać przeliczone na stężenie pozostałego tlenu a co za tym idzie wyjściowej glukozy.

Zastosowanie biosensorów ma zasadniczą zaletę polegającą na dużej selektywności tych czujników w stosunku do określonych związków- można mierzyć wybranego produktu w złożonych, kompleksowych mieszaninach jakimi są np. produkty spożywcze.

29. Dlaczego korzysta się z enzymów przystosowanych do niższych temperatur?
Chodzi tutaj o mikroorganizmy psychrofilne [wg Stokesa]- mikroorganizmy, które
w temperaturze 0 0C w czasie do dwóch tygodni tworzą
makroskopowo widoczne kolonie
KORZYŚCI TECHNOLOGICZNE I EKONOMICZNE WYNIKAJĄCE Z ZASTOSOWANIA ZIMNYCH ENZYMÓW:
— zmniejszenie ryzyka zakażeń drobnoustrojami mezofilnymi
— obniżenie kosztów procesu
— skrócenie czasu i obniżenie temperatury niezbędnej dla inaktywacji termolabilnego enzymu
— poprawienie jakości produktu końcowego, który w podwyższonej temperaturze może ulec niekorzystnej modyfikacji

ZASTOSOWANIE ZIMNYCH ENZYMÓW W BIOTECHNOLOGII:
— proces hydrolizy laktozy- b- galaktozydaza
— serowarstwo- poszukiwania psychrofilnej podpuszczki nowe smaki serów
— piekarnictwo i piwiowarstwo- zimne proteinazy i a- amylazy
— przetwórstwo owoców -
— tenderyzacja (zmiękczanie) gorszych gatunków mięsa- zimne proteazy
— przetwórstwo i konserwacja mrożonej żywności
— detergenty- alkalostabilne proteinazy, lipazy i celulazy
— biologia molekularna- genetyczne modyfikacje
— biotransformacje wymagające niskich temperatur
— ochrona środowiska- biodegradacja ksenobiotyków i naturalnych polutantów
— biogeochemia- ługowanie metali np. uranu

Metabolity:
1.Pierwszorzedowe (pośrednie)- obecne w komórce zawsze; ich obecnosć wynika z naturalnie przebiegajacych reakcji metabolicznych danego organizmu;
*alkohole np. drozdze Saccharomyces cerevisiae
*aminokwasy np. Glutaminian Corynobacterium glutamicum
*witaminy np. B2(ryboflawina)plesnie Eremothecium asbyii;
B12(aneuryna) Pseudomonas denitryficans, Propionibacterium shermanii
*kw.organiczne ;
*polialkohole;
*polisacharydy;
*cukry;
*nukleotydy 'zapachowe': GMP i IMP
2. Wtórne - produkowane przez niektóre tylko organizmy, bedące odpowiedzią na warunki srodowiska, czynniki selekcyjne;
*Antybiotyki
*inne leki nieinfekcyjne
*inhibitory enzymów
*Biopestycydy

53.Leki przeciwnowotworowe
Produkowane na drodze fermentacji przez promieniowce, są generalnie cytotoksyczne, powodują wystąpienie zaburzeń na poziomie biosyntezy białka lub kwasów nukleinowych; proces ich produkcji jest nieekonomiczny, gdyż wykazują toksyczność nawet w stosunku do szczepów je wytwarzających :
-ausamycyny -wytwarzane przez bakterie Nocardia
-neotamycyny-ich bardzo skomplikowana budowa nie pozwala na syntezę chemiczną
-mitomycyny
-bleomycyny- antybiotyki peptydowe
-antramycyny

57. Terapie genowe
-genetyczne szczepionki przeciwrakowe,
-geny samobójcze do komórek nowotworowych,
-heterogenizacja,
-geny subresorowe i antyonkogeny,
-geny oporności wielolekowej,
-strategia antystresowa i rybołowa,
-technika SELEX(obawy: metryki genowe)

61. Startery mleczarskie (mikroorganizmy starterowe)
Głównie Streptococcus i Lactobacillus (wykorzystują laktozę jako substrat, ale maja nieco inny metabolizm, powstają różne związki odróżniające np. kefir od jagurtu )
Startery:
1)zamrożone do bezpośredniej inokulacji;
2)zamrożone do podhodowania(zaszczepienie mniejszej ilości mleka i przeniesienie do objętości produkcyjnej);
3)liofilizowane proszki.

27. Co to są przeciwciała monoklonalne?

Przeciwciała monoklonalne- wytwarzane są przez pojedynczy Koln komórek. Wszystkie cząsteczki tego przeciwciała są identyczne i wiążą się z tym samym miejsce antygeny z tym samym powinowactwem. Można je uzyskać w dużych ilościach dzięki fuzji komórki wytwarzającej przeciwciało (limfocytu) z komórką szpiczaka, w wyniku której powstaje tzw. hybrydoma.
Wykorzystanie przeciwciał monoklonalnych:
1. Ukierunkowanie leku przeciwnowotworowego na komórkę rakową - sprzęga się cząsteczkę leku z przeciwciałem otrzymanym w stosunku do określonego nowotworu.
2. Katalizowanie reakcji chemicznych - otrzymuje się jest tak, aby przeciwciało stabilizowało określony stan przejściowy
3. Nowy trend biotechnologii w medycynie - testy diagnostyczne, nośniki leków, podwyższenie „pasywnej obrony mikroorganizmu”.

27. Co to są przeciwciała monoklonalne?

Przeciwciała monoklonalne- wytwarzane są przez pojedynczy Koln komórek. Wszystkie cząsteczki tego przeciwciała są identyczne i wiążą się z tym samym miejsce antygeny z tym samym powinowactwem. Można je uzyskać w dużych ilościach dzięki fuzji komórki wytwarzającej przeciwciało (limfocytu) z komórką szpiczaka, w wyniku której powstaje tzw. hybrydoma.
Wykorzystanie przeciwciał monoklonalnych:
1. Ukierunkowanie leku przeciwnowotworowego na komórkę rakową - sprzęga się cząsteczkę leku z przeciwciałem otrzymanym w stosunku do określonego nowotworu.
2. Katalizowanie reakcji chemicznych - otrzymuje się jest tak, aby przeciwciało stabilizowało określony stan przejściowy
3. Nowy trend biotechnologii w medycynie - testy diagnostyczne, nośniki leków, podwyższenie „pasywnej obrony mikroorganizmu

65.Co to jest gluten i z czym się to je?
GLUTEN-substancja białkowa zawierająca 80-90% białka, elastyczna, lepka, plastyczna; występuje w ziarnach zbóż
GLUTEN PSZENNY-otrzymuje się przez odmywanie mąki wodą ,od zawartości i ilości glutenu zależą walory wypiekowe mąki,Gluten zawiera:
-gliadynę(40-50%), gluteinę(35-40%), inne białka(3-5%), ponadto: Gln, Glu, Pro, Leu,Ile.

LIPOSOMY
Odkryte w latach 60-tych, zbudowane z podwójnej warstwy lipidowej ,w skład której wchodzą fosfolipidy przybierające kształt kulisy pęcherzyki. Ze względu na swoją zdolność do integracji z błonami biologicznymi mogą służyć jako przenośniki substancji dla których błony są nie przepuszczalne (substancja zamykana wewnątrz pęcherzyka).
Występują trzy grupy liposomów:
• Małe liposomy jednowarstwowe SUV
• Duze liposomy jednowarstwowe LUV
• Wielowarstwowe liposomy MLV
Otrzymuje się je poprzez sonikacje (wytrząsanie z użyciem ultradźwięków) zawiesiny odpowiednich lipidów lipidów środowisku wodnym. Aby zamknąć określona substancje (lek lub jon)wewnątrz tworzonego liposomu należy substancje ta dodać do wodnej zawiesiny lipidów przed sonikacja.
Liposomy wnikają do komórki na drodze: adsorpcji, endocytozy (trawione przez lizosom) lub fuzji.
Liposomy można zamaskować poprzez kwas sialowy lub polietylen glikolu w wyniku czego liosom taki nie wywołuje odpowiedzi immunologicznej a jago trwałość w organizmie wzrasta (maskowane liposomy = leczenie nowotworów)
Zastosowanie:
• Transport substancji do wnętrza komórki;
• Przemysł farmaceutyczny
• Przemysł kosmetyczny
• Transfer genów

Dobrze byłoby narysowac liposom no i fosfolipid (wiecie głowa i ogonek)

Wiem że ju z coś było na temat lekow przeciwrakowych, ale znalazłam więcej przykładów:


Antybiotyki przeciwnowotworowe to związki cytotoksyczne. Są one nieselektywne oraz cyto- i kardiotoksyczne. Powodują zaburzenia biosyntezy białka i kwasów nukleinowych.

Antybiotyki przeciwrakowe:
1) Antarcykliny - produkowane przez promieniowce Streptomycetes; mają charakter glikozydowy, zawierają grupę cukrowa i chromofor; produkowane w mieszaninach, ciężko znaleźć szczepy, które produkują te antybiotyki selektywnie.
- daunerubicyna
- adriamycyna
- carminomycyna
2) Inne produkowane przez promieniowce na drodze fermentacji:
- ansamycyny - prod. przez Nocardia
- neotamycyny - bardzo skomplikowana budowa - trudności w syntezie chemicznej
- mitomycycny
- bleomycyny - antybiotyki peptydowe
- antramycyny
3) Nukleozydy produkowane przez promieniowce. Aktywność bakteriostatyczna, przeciwwirusowa, są też antybiotykami przeciwnowotworowymi. Są to analogi strukturalne nukleotydów; są bardzo toksyczne, dlatego są produkowane jako wyjściowe substraty do chemicznych modyfikacji mających na celu ograniczenie skutków ubocznych

MODYFIKACJE ROŚLIN - TYPY

1. ODPORNOŚĆ NA HERBICYDY (chemiczne środki ochr. roślin, środki chwastobójcze)
- najpowszechniejsze
- pozwala na stosowanie herbicydu, bez obawy o zniszczenia uprawianej rośliny
- albo zupełnie nowe geny, albo dodatkowe kopie obecnego już w niej genu, odpowiedzial. za wytwarzanie enzymów rozkładających herbicydy.
- kukurydza, soja, rzepak, tytoń, pomidory.
-firmy biotechnologiczne oferują jednocześnie herbicydy z roślinami modyfikowanymi genetycznie odpornymi na nie.

2. ODPORNOŚĆ NA CHOROBY POWODOWANE PRZEZ GRZYBY, WIRUSY, BAKTERIE.
- transgen kod. enzymy - hitynaza, glukanaza, które niszczą ścianę komórkową patogennych mikroorganizów. Inny transgen, koduje osmotynę - białko wiążące się z bł. komórkową powodując jej zniszczenie.
-odporność na wirusy - wprowadzenie do rośliny genów białek płaszcza (kapsydu) danego wirusa, a także jego enzymów: replikazy, proteazy. Późniejsza infekcja tym wirusem jest znacznie słabsza lub skutki choroby pojawiają się z dużym opóźnieniem.
- tytoń odporny na wirusa mozaiki tytoniowej (TMV)

3. ODPORNOŚĆ NA OWADY - SZKODNIKI.
- gen Bt - z bakterii glebowej Bacillus thuringensis. Gen ten koduje specyficzne białko - Cry - toksyczne dla owadów.
- białko uzyskuje swoją toksyczność tylko wewnątrz przewodu pokarmowego określonych gatunków szkodników, nie jest toksyczne dla innych organizmów.
- ziemniak odporny na stonkę, bawełna, kapusta, pomidory, kukurydza.


4. ODPORNOŚĆ NA NIEKORZYSTNE WARUNKI ŚRODOWISKA.
- mróz (geny flądry arktycznej), wysoką temperaturę, suszę, i zasolenie gleby
- rośliny odporne na zanieczyszczenia środowiska, głównie szkodliwe metale w glebie.

5. POPRAWA CECH JAKOŚCIOWYCH ORAZ UŻYTKOWYCH ROŚLIN.
- opóźnienie dojrzewania (zwiększenie trwałości) - przez wprowadzenie dodatkowych genów: PG - kod. poligalakuronazę - ale w pozycji antysensownej.
- uniemożliwiała powstanie tych enzymów (rozkładających ścianę komórkową) - warzywa i owoce dłużej są świeże.
- zwiększenie zaw. suchej masy przez wzrost syntezy skrobi - pomidory,
- transgeniczny ryż (z genami żonkila) - zwiększona prod. beta-karotenu, prekursora witaminy A
- pszenica o zwiększonej zaw. glutenu - co poprawia cechy mąki z takich ziaren.
- intensywniejsza barwa (nadprodukcja karotenoidów), zmiana tekstury zabarwienia - nowe kolory, lepszy zapach
- wprowadzenie genów odpow. za prod. białek odżywczych; większej zaw. mikroelementów, usuwanie substancji alergennych, a także nadające lepszy smak i intensywniejszy aromat - np. kawa, którą też zmieniono tak, że zawiera do 70 % miej kofeiny

- polskim akcentem jest modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie wątroby typu B - opracowana w Instytucie Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu pod kier. prof. Legockiego - jest to przykład wykorzystanai rośliny jako bioreaktora. W ten sposób można uzyskiwać także inne białka, enzymy, antybiotyki.

Sposoby wykorzystania odpadów poprodukcyjnych (melasy, serwatki)

Wykorzystanie SERWATKI:
- produkcja SCP (single cell protein) przy pomocy drożdży wyselekcjonowanych do szybkiej fermentacji laktozy (serwatka tak jest najpierw odbiałczana ze względu na drożdże)
- produkcja etanolu, też przy pomocy drożdży - proces beztlenowy, mało wydajny, z 42 l serwatki można otrzymać tylko 1 l etanolu
- produkcja kwasu mlekowego przez Lactobacillus bulgaricus czy grzyb Rhizopus
- produkcja napojów niealkoholowych z dodatkiem soków owocowych
- fermentacje niealkoholowe - całą lub odbiałczaną serwatkę poddaje się fermentacji mlekowej
Zastosowanie MELASY:
- Aspergillus niger - produkcja kwasu cytrynowego (fermentacja powierzchniowa)
- drożdże Candida - produkcja kwasu cytrynowego (fermentacja wgłębna)
- produkcja etanolu w procesie fermentacji beztlenowej, przy okazji powstaje biogaz (CH4, CO2, NH3). Jako substrat wykorzystuje się wysokocukrowe melasy (po częściowej hydrolizie rozcieńczonym kwasem) lub melasy końcowe pozostałe po produkcji spożywczego cukru. Fermentację alk. przeprowadzają drożdże oraz termofilne bakterie Clostridium
Zastosowanie SUBSTRATÓW CELULOZOWYCH:
- produkcja etanolu - ale najpierw substraty te trzeba poddać obróbce, bo niewiele mikroorganizmów rozkłada celulozę
Produkcja SCP wykorzystująca różne substraty odpadowe:
- wytłoki z trzciny cukrowej, scieki z papierni, ługi posulfitowe (glukoza, celuloza, pentozan) - Cellulomonas, Thermomonospora
- obornik kurzy, bydlęcy, świński (mocznik, kwas moczowy, białka, niebiałkowe związki N) - Pseudomonas fluorescens, Rhodopseudomonas
- odpady z przetwórni mięsa (kolagen, niebiałkowe zw. N) - Bacillus megaterium
(SCP może zostać potem użyte jako dodatki do pasz albo żywności)

ZYWE BIOREAKTORY-DO CZEGO SIE WYKORZYSTUJE?
Zywe komorki oranizmow sluzace syntezie okreslonych, wyznaczonych przez nas bialek(heterologicznych?!)
np.
- kom.groczolow mlecznych:myszy, koz, owiec,krolikow, krow- bo wydzielanie bielek z mleka jest prosta-)duza wydajnosc
transgeniczne kozy - synteza antytrombinyIII -czynnik krzepliwosci krwi
-kom. jaj transgenicznych kur-bialka terapeutyczne
-kom.transgenicznych roslin
* nowoczesne jadalne immunoszczepionki np. w salacie
* przeciwciala monoklonalne
-kom.sledziony transgenicznych myszy(XENOMOUSE)
*limfocyty zaw.sekwencje ludzkich immunoglobulin

ASPERGILLUS NIGER -fermentacja na szeroka skale
-prod.kw.cytrynowego
-)substrat: melasa+skl.nieorg+kw.glukonowy+zelazicyjanek potasu w odpowiednich ilosciach
-)proces powierzchniowy i wglebny
-prod.kw.glukonowego -)Substrat: glukoza lub syrop dekstranowy
namok kukurydziany, mocznik, sole amonowe
-prod.kw.itakonowego -)proces wglebny akonitan--(deh.itakonowa--kw.itakonowy
-hydroksylacja ukl.sterydowego progesteronu-przyklas regioselektywne
-skladnik preparatu lipazy sluzacego do usuniecia triacyloglicerolo z pulpy drewna miekkiego wytwarzanej metoda mechaniczna
-produkcja pepsynopodobnych proteinaz kwasnych do hydrolizy bialek soi(juz nie koniecznie A.niger)
-produkcja pektynazy o akt.esterazowej, liazowej, dziala na wiele skl.pektyn

MIKROORGANIZMY IN SITU
wykorzystywane ze wzgkledu na mozliwosc:
-pozyskiwania dzikei nim pewnych subst.
*dzieki ich matabolizmowi-prod.kwasow(biolugowanie)
*dzieki ich wlasciwosciom
- akumulacja zw. na pow. kom (biosorpcja)
- aktywne pobieranie do wnetrza kom(piewiastkow-chelatowanych przez odp.bialka)
- zageszczanie czegos przez biomase
-syntezy przez nie pewnych subst. dla srodowiska(biosurfaktanty, bioinsektycydy, enzymy)

Wykorzystanie ze wzg. na mozliwosci:
-adapacja doe srodowiska
-odpornosc na ekstremalne warunki t,p, pH, osmotolerancja
-powszechnosc, latwosc hodowli, szybki wzrost
-liczne kultury-wykorzystanie obejtosci biomasy(wydajnosc procesow)

WYKORZYSTANIE PRZEMYSŁOWE ENZYMÓW Z GRUPY GLIKOZYDAZ.

Glikozydazy szeroko stosuje się podczas biotechnologicznej konwersji skrobii kukurydzianej.

Po wstępnym rozbiciu struktury wyższego rzędu( dokonuje się tego przez podgrzanie do wyższej temperatury), skrobię poddaje się enzymatycznej hydrolizie najpierw z udziałem a-amylazy (endoglikozydazy, która hydrolizuje wiązania a-1,4 glikozydowe, tworząc krótkie oligosacharydowe zawierajace 6-7 reszt glukozowych tzw. DEKSTRYNY ).

Następnie , regulując odpowiednio pH i temperaturę, wyłącza sie etap hydrolizy przez a-amylazy(inaktywacja) i wprowadza sie drugi enzym- glukoamylazę, która podhydrolizowuje dekstryny do fragmentów dwucukrowych oraz tnie miejsca rozgalezien w amylopektynie . Na tym etapie otrzymujemy DEKSTRAN.

Ostatecznie dodawana jest izomeraza glukozowa (powoduje izomeryzacje glukozy do fruktozy).
(CHYBA DOŚĆ WAŻNE : Izomeraza glukozowa produkowana jest w formie gotowych preparatów : IGI Immoblizied Glucose Isomerase.Organizmem producenckim jest Flavobacterium Arborescens).

Po dalszych obróbkach (głównie oczyszczanie, zagęszczanie) otrzymuje się syropy wysokofruktozowe.

Konwersja skrobii kukurydzianej jest procesem funkcjonującym na bardzo dużą skalę i jest przykładem procesu przemysłowego wykorzystującego aktywność glikozydaz.

Wykorzystuje się jeszcze PEKTYNAZY (prod. Aspergillus niger). Hydrolizuje ona cukry zlokalizowane np. w skórce owoców. Stosowane jest to w produkcji soków owocowych -> hydroliza skórki powoduje powstanie naturalnych substancji zmętniających dodawanych do soków. Resztki roślin czyli pulpa, również poddawana jest hydrolizie->też stosowana jako nat. środek zmętniający.

LAKTAZA- wykorzystywana jako preparat enzymatyczny pochodzący z grzybów lub bakterii.
Wielu ludzi nie trawi laktozy, wobec czego jest używana do uzyskiwania bezlaktozowych produktów

Pytanie odnośnie tego, jak przygotować enzym do tego, żeby był aktywny w fazie organicznej(są 4 sposoby):
1-układ dwufazowy(woda-rozp. organiczny), enzym jest w fazie wodnej
2-enzym rozpuszczony w mikroemulsji utworzonej przez odwtotne micele(środ reakcji musi zawierać wodę, rozp organiczny i związek powierzchniowo czynny zdolny do tworzenia odwrotnych miceli),micela jest odwrotna, bo zawiera w sobie wodę i rozpuszczony w niej enzym
3-enzym zostaje przygotowany w postaci proszku, który zostaje rozp w fazie organicznej, w postaci zawiesiny(roztwór musi być wytrząsany, aby był kontakt z powierzchnią białka)
4-immobilizowany enzym zawieszony w rozpuszczalniku organicznym(przytwierdzony do matrycy)
I takie pytanie się raz pojawiło na egzaminie.

właściwości celulozy bakteryjnej,
- różnice w produkcji i wykorzystaniu antybiotyków cytotoksycznych i p/bakteryjnych

---