WSTĘP DO BIOTECHNOLOGII- pytania na egzamin part 1, pytania 1-36

1. Dlaczego biotechnologia to nauka interdyscyplinarna?

Biotechnologia określana jest nauką interdyscyplinarną dlatego że do rozwiązania problemów występujących w obrębie jednej interesującej ją dyscypliny używa wielu koncepcji jak i sposobów postępowania z wielu dziedzin nauki. Czerpie pomysły i rozwiązania które zostały wykorzystane już kiedyś przez jakąś technologię. Jest niejako dyscypliną łączącą wiele działów nauki, i rozwiązującą mnogie problemy nie tylko jednej dyscypliny, ale wnosi ona wiele rozwiązań do innych technologii.

2. Podstawowy element wszystkich definicji biotechnologii to…

„praktyczne wykorzystanie potencjału produkcyjnego komórek żywych”

3. Podział biotechnologii(I):

• Biotechnologie tradycyjne- przebiegające z użyciem enzymów lub drobnoustrojów i komórek organizmów wyższych nie zawierających obcego materiału genetycznego

• Biotechnologie nowoczesne- w których stosuje się szczepy drobnoustrojów lub linie komórkowe, skonstruowane metodami inżynierii genetycznej

Podział biotechnologii (II):

• Biotechnologia zielona- agrobiotechnologia, wykorzystywanie metod biotechnologicznych w rolnictwie, produkcja żywności itp.

• Biotechnologia czerwona- medyczna i związana ze zwierzętami, leki biofarmaceutyki, diagnostyka, genoerapia

• Biotechnologia biała- przemysłowa, procesy przemysłowe w biotechnologii i ochronie środowiska, przemysł chemiczny, spożywczy papierniczy, biokatalizy i bioprocesy, ochrona zdrowia

1. Zarys metod biotechnologicznych, przykłady ich przemysłowych zastosowań.

• Przemysł spożywczy- tradycyjne procesy fermentacyjne, nowe technologie mikrobiologiczne, zastosowanie enzymów do wytwarzania produktów spożywczych, utrwalanie żywności

• Rolnictwo(produkcja roślinna i zwierzęca)- produkcja pasz, nowoczesne techniki hodowli tkanek In vitro ora metody inżynierii genetycznej, ochrona roślin, lecznictwo zwierząt

• Przemysł chemiczny i inne przemysły- wytwarzanie surowców: alkohole, kwasy polimery, nośniki energii- paliwa, biotechnologiczna obróbka surowców naturalnych, biohydrometalurgia

• Ochrona zdrowia, namnażanie drobnoustrojów oraz hodowla komórek zwierzęcych In vitro, mikrobiologiczna biosynteza naturalnych metabolitów drobnoustrojowych, mikrobiologiczna biosynteza naturalnych metabolitów drobnoustrojowych, mikrobiologiczna biosynteza hormonów peptydowych, antygenów oraz innych produktów przy użyciu szczepów konstruowanych metodami inżynierii genetycznej, zawierających obcą informację genetyczną, zastosowanie procesów biotransformacji mikrobiologicznej i enzymatycznej, wytwarzanie przeciwciał monoklinalnych,

• Ochrona środowiska- oczyszczanie ścieków, bioutylizacja odpadów

• Analiza- zastosowanie enzymów, czujniki enzymowe i komórkowe

4. Okresy rozwoju biotechnologii, Głowna cecha, charakterystyczna produkcja:

1. okres przepasteurowski ( od zarania dziejów do połowy dziewiętnastego wieku)

2. okres pasterowski- przejściowy(druga połowa dziewiętnastego oraz pierwsze czterdziestolecie dwudziestego wieku)

3. okres nowoczesnych biotechnologii (początek- koniec II wojny światowej)

6) Scharakteryzuj okres przepasteurowski: - gównie procesy fermentacji wykorzystywane do: otrzymywania produktów żywnościowych, produkcji włókien naturalnych, garbowania skór, i innych procesów

7) Podstawowe osiągnięcia ery Pasterowskiej:

Odkrycie: kultury pleśni, bakterii drożdży. Początek ukierunkowanych badań mikrobiologicznych, świadome wykorzystywanie drobnoustrojów do produkcji pożytecznych dla człowieka związków chemicznych, przemysłowa produkcja rozpuszczalników organicznych z odpadów celulozowych i etanolu z hydrolizatów drewna, mikrobiologiczna produkcja glicerolu, fermentacja acetonowo butanolowa, powstanie przemysłu drożdżowego, produkcja drożdży piekarskich w warunkach hodowli wgłębnych z zastosowaniem wymuszonego napowietrzania, wprowadzono czyste kultury drożdży do technologii piwowarskich, metody izolowania i hodowli drobnoustrojów wytwarzających - etanol, butanol, metanol, aceton i kwasy organiczne, techniki związane z oznaczaniem i izolowaniem związków na skale przemysłową, badania nad witaminami, początki dietetyki, nauki o środkach żywności u racjonalnym żywieniu człowieka, oczyszczanie ścieków techniką złoża zraszanego

8)Okres III era nowoczesnej biotechnologii- podział podstawowe cechy:

Podokres 1:

1. „Złota era antybiotyków” (1940-1960):Technologia fermentacji wgłębnej penicyliny i innych antybiotyków

2. Era post- antybiotyków (1960-1970)

- wprowadzenie nowych wydajniejszych technologii w przemyśle fermentacyjnym m In. Biosyntezy antybiotyków, związków organicznych, białka paszowego pochodzenia drobnoustrojowego, czystych aminokwasów, enzymów witamin, pierwsze technologie w których zastosowano biokatalizatory immobilizowane, badania nad kodem genetycznym.

zarzucenie koncepcji że drobnoustroje rosną w podłożu o określonym składzie na rzecz poglądu że rozwijają się w warunkach środowiska szerzej pojętego niż skład podłoża które ulegają zmianom podczas trwania procesu, postęp w konstrukcji bioreaktorów, hodowle komórek organizmów wyższych w warunkach In vitro

Podokres 2(od roku 1970)-era nowych biotechnologii:

1. Lata 1945-1970- powszechne stosowanie mutagenizacji, pod koniec 1969 narodziła się inżynieria genetyczna oparta na rekombinacji DNA In vitro i In vivo- koncepcja manipulowania genami poza komórką, praktyczne zastosowanie genetyki i biologii molekularnej w biotechnologii.

9) Co gwarantuje biotechnologii dalszy dynamiczny rozwój?

Dalszy dynamiczny rozwój biotechnologii gwarantują jej główne atuty:

- duża różnorodność bioprocesów i bioproduktów

- duży stopień bezpieczeństwa bioprocesów

- mała ich energochłonność

- łagodne warunki przebiegu procesów

- mniej groźne niż w technologiach chemicznych oraz łatwiejsze do zneutralizowania zanieczyszczenie środowiska

- przetwarzanie surowców odnawialnych

10) Najważniejsze zadania biotechnologii XXI w., kierunki rozwoju biotechnologii na świecie:

A. Najważniejsze zadania to: 1) produkcja nowych leków i preparatów ochrony zdrowia ludzi i zwierząt 2) rozwiązywanie problemów żywieniowych 3) udział w rozwiązaniu problemów ochrony środowiska 4) upowszechnienie procesów biokatalizy w przemyśle chemicznym, w przetwórstwie surowców naturalnych 5) udział w rozwiązywaniu problemów energetycznych

B. Kierunki rozwoju biotechnologii na świecie: 1) konstruowanie nowych szczepów drobnoustrojów wytwarzających nowe substancje 2) selekcja szczepów przemysłowych o nowych właściwościach 3) wykorzystanie enzymów i komórek unieruchomionych 4) projektowanie i konstrukcja fermentorów do prowadzenia hodowli tlenowych i beztlenowych z wykorzystaniem substratów płynnych i stałych i gazowych 5)pozyskiwanie nowych źródeł energii- metan wodór etanol 6) pozyskiwanie i uszlachetnianie surowców mineralnych- odsiarczanie węgla, wymywanie metali z rud, koncentracja związków radioaktywnych 7) ochrona środowiska naturalnego 8) podnoszenie wydajności produkcji przemysłowej 9)ulepszanie starych technologii 10)wytwarzanie nowych, biologicznie aktywnych substancji.

11. Biotechnologia w przemyśle farmaceutycznym, żywieniu, ochronie środowiska, energetyce.

PRZEMYSŁ FARMACEUTYCZNY

-intensyfikacja poszukiwania i opracowanie produkcji nowych skutecznych leków, preparatów do ochrony zdrowia ludzi i zwierząt,

- prace badawcze dotyczące preparatów stosowanych w ochronie zdrowia, nowe metody stosowane w diagnostyce, profilaktyce i lecznictwie chorób infekcyjnych, genetycznych, onkologicznych i innych

- wykorzystanie metod biotechnologicznych min. inzynieri genetycznej do otrzymywania białkowych substancji biologicznie czynnych, antybiotyków, preparatów białek, peptydów, hormonów enzymów

- ograniczenie ilości stosowanych leków chemicznych poprzez wprowadzenie biologicznych

- poszukiwanie nowych szczepionek i specyficznych przeciwdziała monoklinalnych

ŻYWIENIE:

- możliwość wytwarzania jadalnych białek pochodzenia mikrobiologicznego SCP

- uzyskiwanie nowych wydajnych odpornych na działanie substancji chemicznych odmian roślin uprawnych, zwierząt hodowlanych wymaga opracowania nowych technologii ich modyfikacji, hodowli i ochrony.

OCHRONA ŚRODOWISKA:

- nowe metody przekształcania odpadów produkcyjnych i nierozpuszczalnych surowców odtwarzalnych w formy nieszkodliwe lub surowce do dalszej produkcji

- czynniki biologiczne do zwalczania owadów i chwastów

- biologicznie rozkładane tworzywa sztuczne

- nowe metody utylizacji odpadów

- spadek zużycia nawozów sztucznych

ENERGETYKA:

- poszukiwanie nowych technologii, nowych surowców, odnawialnych zasobów biologicznych, biotechnologicznych źródeł energii.

12. Podstawowe składniki procesu biotechnologicznego:

a. czynnik biologiczny

b. aparatura do realizacji procesu

c. biotechnologia( warunki prowadzenia procesu)

13. Schemat blokowy klasycznego procesu biotechnologicznego:

































































































14.Czynniki służące oddziaływaniu na procesy biotechnologiczne:

- czynniki zewnętrzne -ph temperatura, dwutlenek węgla, tlen

- skład podłoża hodowlanego

- typ, konstrukcja bioreaktora

- optymalizacja i stabilizacja ilości energii doprowadzonej do bioreaktora

- organizacja doprowadzenia dodatkowych porcji substratu

- stosowanie regulatorów, ph poziom piany

-zapewnienie ciągłości hodowli

- stosowanie szczepów o zmienionych właściwościach

15. Etapy klasycznego procesu biotechnologicznego:

-I ETAP: przygotowawczy; przygotowanie podłoża i aparatury

- II ETAP- przygotowawczy; przygotowanie materiału posiewowego

-III ETAP: proces hodowli produkcyjnej i biosyntezy- główny etap.

-IV ETAP- wydzielanie produktu ze środowiska po hodowli

-V ETAP- przygotowanie gotowych form handlowych produktu;

16. Etapy prac badawczych i wdrożeniowych w biotechnologii:

1. „screening” drobnoustrojów- pozyskiwanie odpowiednich drobnoustrojów; skrining= przesiewanie, przesiew drobnoustrojów, z kolekcji czystych kultur 1% , poszukiwanie w środowiskach naturalnych, selekcja

2. Określanie warunków wstępnych hodowli- dobór warunków hodowli, zapewniających maksymalną ekspresję pożądanego składnika

3. Doskonalenie cech produkcyjnych szczepów przez mutacje lub genetycznie

4. Optymalizacja warunków bioprocesy- skład podłoża warunki mieszania, parametry bioprocesy

5. Powiększenie skali, im większa skala tym trudniej Np. odprowadzanie ciepła

6. Uruchomienie produkcji przemysłowej, wdrożenie nowej technologii produkcji do praktyki przemysłowej

17. Trzy warunki poprawnej realizacji bioprocesów:

• Znajomość zagadnień mikrobiologicznych

• Znajomość parametrów fizycznych i chemicznych procesów jednostkowych, co umożliwia optymalizację bioprocesy, aspekty ekonomiczne

• Dysponowanie podstawowym i specjalistycznym wyposażeniem

18. Cele procesów biotechnologicznych:

• Nagromadzenie biomasy mikroorganizmów

• Otrzymanie odpowiedniego metabolitu wytwarzanego przez namnażane drobnoustroje, komórki lub tkanki

• Przemiana składników pożywki- substratu, utlenianie, redukcja lub destrukcja, eliminacja składników szkodliwych biologicznie w wyniku biokonwersji lub kometabolizmu

19. Realizacja typowego procesu fermentacji tlenowej obejmuje następujące operacje podstawowe…

• Przygotowanie bioreaktora

• Przygotowanie kontrolę podstawowego osprzętu bioreaktora

• Przygotowanie pożywki lub podłoża, inokulum, odpieniaczy

• Sterylizację bioreaktora, pożywki powietrza i pomieszczeń

• Wprowadzenie inokulum

• Fermentację i kontrolę parametrów procesu, jak: napowietrzanie, mieszanie, ogrzewanie lub chłodzenie, odmienianie, poziom pH itp.

• Okresowe pobieranie próbek i ich kontrolę

• Opróżnianie zawartości bioreaktora

• Wydzielanie oczyszczanie i otrzymywanie gotowego produktu

• Unieszkodliwianie produktów ubocznych lub odpadowych powstających w wyniku procesu

20. Podłoża minimalne, wzbogacone, kompleksowe, źródła węgla i azotu w pożywkach:

21. Schemat podstawowego typu bioreaktora, rola bioreaktora w procesach biotechnologicznych:


















1. Regulator pH

2. 
   Dopływ pożywki

3. Napęd- prędkość mieszania

4. 
   
   Dodatek odpieniaczy

5. 
   
   
   
   Odpowietrzanie

6. 
   Odbojnik

7. Mieszadło

8. Kurek probierczy

9. Dopływ czynnika chłodzącego

10. 
    Dopływ sprężonego powietrza(gazu)

11. 
    
    Dyspergator powietrza (gazu)

12. 
    Zawór do opróżnienia fermentora

13. 
    Płaszcz chłodzący

14. 
    Odpływ czynnika chłodzącego


15,16. Analizatory dwutlenku węgla i tlenu
























BIOREAKTOR- urządzenie w którym prowadzone są procesy biotechnologiczne (z użyciem bakterii drożdży grzybów strzępkowych) procesy enzymatyczne, jak również hodowle komórek(tkanek) organizmów wyższych

- urządzenie skonstruowane w sposób umożliwiający kontrolę procesu produkcyjnego i jego optymalny przebieg w warunkach maksymalnego ograniczenia lub całkowitego wyeliminowania możliwości zakażeń

- urządzenie mające za zadnie stworzenie możliwie najlepszego kontaktu i transferu masy między komórkami a fazą abiotyczną, a także zapewnienie stałości warunków środowiska zaprogramowanych do określonej hodowli, a także duża sprawność w zakresie odprowadzania wydzielającego się ciepła

22. Kryteria oceny procesu biotechnologicznego we wstępnych analizach(m innymi zdolnośc produkcyjna i wydajnośc procesu):

23. Główne grupy czynników biokonwersji substrat- produkt (mikroorganizmy i enzymy termofilne, mikroorganizmy beztlenowe, unieruchomione czynniki biologiczne)

• Rekombinanty- proces otrzymywania nowych czynników biologicznych wiąże się ze zmianą ich informacji genetycznej

• Roślinne i zwierzęce kultury tkankowe- ssaki, interferon, szczepionki wirusowe, przeciwciała monoklonalne, rośliny, związki aromatyczne środki owadobójcze leki

• Mikroorganizmy i enzymy termofilne. Korzyści: mała podatność na skażenia, możliwość prowadzenia procesów w warunkach niesterylnych, duża stabilność układów enzymatycznych, mały koszty chłodzenia płynu hodowlanego, duża szybkość reakcji biokatalitycznych, enzymy produkowane przez termofile są termolabilniejsze bardziej odporne na denaturacje niż enzymy mezofili, ZALETY zastosowania enzymów termofilnych: duża szybkość reakcji, zwiększona rozpuszczalność substratów, duża wydajność procesu, mała możliwość zakażenia mikrobiologicznego środowiska reakcji

• Organizmy beztlenowe, w procesach beztlenowych nie napowietrza się podłoża hodowlanego, procesy biochemiczne są mniej intensywne, prostszy jest układ odprowadzania ciepła, cały proces jest mniej energochłonny. Mikroorganizmy beztlenowe wykorzystywane są do przerobu odpadów i ścieków są stosowane w produkcji związków organicznych

• Asocjacje mikroorganizmów, do przetwarzania substratów złożonych. Zalety kultur mieszanych: zdolność do utylizacji surowców złożonych o zmiennym składzie, zdolnośc do mineralizacji złożonych połączeń organicznych, zwiększona zdolność do biotransformacji substancji organicznych, zwiększona odporność na działanie substancji toksycznych, w tym metali ciężkich, zwiększona odporność na zmiany środowiska, zwiększona zdolnośc produkcyjna, możliwość przekazywania informacji genetycznych pomiędzy osobnikami asocjacji

• Enzymy- katalizatory pochodzenia biologicznego, w ogromnej większości procesów biotechnologicznych wykorzystuje się katalityczne działanie enzymów, zalety to duża aktywność i selektywność. Źródłami enzymów mogą być mikroorganizmy oraz komórki roślinne i zwierzęce. Wady: trudność przechowywania, niestabilność, trudności w oczyszczeniu

• Czynniki biologiczne unieruchomione(immobilizowane)- Układy trzech elementów, czynnika biologicznego nośnika i sposobu połączenia czynnika z nośnikiem, enzym komórka bakteryjna lub nawet zwierzęca, łatwe odbieranie produktu, można stosować nawet kilka lat, dużo bardziej odporne

24. Ogólna charakterystyka drobnoustrojów przemysłowych, cechy użytkowe drobnoustrojów

Charakterystyka:

• Duża szybkość przemiany materii

• Wielka różnorodność prowadzonych reakcji chemicznych

• Znaczna zmienność fizjologiczna

• Duża łatwość dokonywanania zmian genetycznych drobnoustrojów

Cechy użytkowe drobnoustrojów:

• Wydajność i szybkość tworzenia produktów

• Szybkość wzrostu

• Czystość produktu

• Niepatogeniczność

• Stabilność genetyczna i fenotypowa

• Niskie wymagania pokarmowe tolerancja na zmienne stężenie składników podłożą

• Niskie zapotrzebowanie na tlen

• Tolerancja na zmiany parametrów procesu

• Łatwość wydzielenia produktów

• Inne cechy technologiczne

25.Źródła pozyskiwania drobnoustrojów:

• środowisko naturalne

• Kolekcja czystych kultur

Pozyskiwanie(1):

1. wybór miejsca i pozyskanie próbek

2. wstepna obróbka próbek

3. namnażanie drobnoustrojów i selekcja czystych kultur

4. testowanie przydatności wyizolowanych szczepów

Pozyskiwanie(2):

1. z przechowalni czystych kultur

2. nie mogą one konkurować z naturalnym środowiskiem

3. jest w przechowalniach składowana tylko znikoma część gatunków

4. długotrwałe utrzymywanie drobnoustrojów w warunkach laboratoryjnych prowadzi często do utraty cech pierwotnie charakteryzujących dany drobnoustrój

26. Sposoby zwiększania liczebności poszukiwanych drobnoustrojów.

Prowadzenie skrining zależy w dużym stopniu od maksymalnej koncentracji poszukiwanych drobnoustrojów, przy jednoczesnym zmniejszeniu udziału niepożądanych. W celu osiągnięcia takiego efektu stosuje się:

1. odpowiednie oddziaływanie na środowisko przed pobraniem próby

2. wprowadzenie do środowiska wabików- pułapek

3. wstępną obróbkę fizyczną lub mechaniczną próby

4. hodowlę wzbogacającą

27. Czynniki mutagenne:

• MUTAGENY CHEMICZNE: kwas azotowy, iperyt gazowy, analogi zasad azotowych, związki alkilujące (etylenoamina, metanosulfonian metylu, metanosulfonian etylu, dimetylonitrozoamina, MNNG, barwniki akrydynowe

• MUTAGENY FIZYCZNE: promieniowanie UV, X, gamma, prędkie neutrony

28. Z czym w procesie biotechnologicznym wiąże się spontaniczna zmienność mutacyjna drobnoustrojów:

Spontaniczna zmienność mutacyjna wiąże się z rewersją ważnych biotechnologicznie cech szczepów produkcyjnych zmusza do ciągłej reselekcji wariantów najbardziej przydatnych. Mutacje spontaniczne prowadzą do utraty przez szczepy produkcyjne cech ważnych biotechnologicznie.

29.Od czego zależy efektywność mutagenizacji:

Efektywność procesu mutagenizacji zależy nie tylko od rodzaju użytego czynnika, lecz również od tego z jakiej hodowli pochodzą komórki. Formą materiału biologicznego najbardziej dogodną do przeprowadzenia mutagenizacji są pojedyncze jednojądrowe komórki haploidalne. Na wynik mutagenizacji wpływają warunki hodowli drobnoustroju przed poddaniem komórek temu zabiegowi oraz od składu środowiska w trakcie jego trwania. Ważną kwestię stanowią dawki mutagenu. Duże dawki mutagenów powodują powstanie wielu uszkodzeń równocześnie w różnych miejscach genomu. Zwiększa się w tych warunkach prawdopodobieństwo wystąpienia mutacji niekorzystnych, maskujących ewentualne mutacje pożądane.

30. Procesy zachodzące od zadziałania na komórki mutagenu aż do czasu genotypowego ujawnienia się mutacji.










Etapy:

1. penetracja mutagenu do komórki

2. oddziaływanie mutagenu na DNA

3. naprawa uszkodzeń pierwotnych z możliwością zajścia trwałych zmian wtórnych w strukturze DNA

4. stabilizacja mutacji

5. zmiany biochemiczne w komórce i fenotypowe ujawnienie się mutacji

31.Na czym polega metoda płytowa z użyciem indykatorów, przykłady jej zastosowania:

Istnieje wiele testów umożliwiających przy użyciu odpowiednich indykatorów szybkie, półilościowe różnicowanie koloni drobnoustrojów, wywarzających związki chemiczne Np.:

- wytwarzanie kwasów organicznych można wykorzystując Np. błękit bromofenylowy, lub czerwień obojętną

- enzymy amylolityczne można różnicować na podłożu zawierającym skrobię

- enzymy proteolityczne można wykrywać na podstawie wielkości stref wywoływanego przez nie rozpuszczania kazeiny

- wykrycie syntezy nukleaz możliwe jest przez zastosowanie testów z kwasem solnym

32.Na czym polega metoda podwójnej hodowli na płytkach Petriego, zastosowanie, przykłady jej modyfikacji.

Selekcję szczepów produkujących antybiotyki, witaminy czy aminokwas wykonuje się metodą w której testowane kolonie wyrosłe na jednym podłożu zalewa się warstwą innego, zaszczepionego odpowiednio dobranym organizmem testowym.

Klasyczna metoda podwójnej hodowli jest nieprzydatna do selekcji szczepów wytwarzających

………………………………………………………………………………????????????????????

33. Przygotowanie materiału posiewowego stopnie propagacji.

• Uaktywnienie szczepu- przeszczepienie na nowe skosy agarowe

• Przeszczepienie do podłoża ciekłego do kolb wstrząsanych

• Przeniesienie inokulum do małego bioreaktora i niego już materiał posiewowy do produkcji

Warunek przeprowadzenia wydajnych biosyntez to zapewnienie prowadzącym je drobnoustrojom stałej aktywności biologicznej, czystości mikrobiologicznej i stabilności genetycznej.

34. Wybrane grupy drobnoustrojów przemysłowych: rola wirusów, bakterii, grzybów, promieniowców w biotechnologii.:

Potrzeby biotechnologii wymagają omówienia wybranych grup drobnoustrojów o znaczeniu przemysłowym do których nalezą zarówno organizmy prokariotyczne jak i eukariotyczne

- bakteriofagi(wirusy)

- bakterie właściwe

-promieniowce

- grzyby strzępkowe, drożdże

WIRUSY: powodują szereg trudnych do zwalczenia infekcji w procesach mikrobiologicznych, powodują lizę komórek bakteryjnych, są namnażane w procesach biotechnologicznych w celu wytworzenia szczepionek uodparniających ludzi i zwierzęta przeciw chorobom wirusowym, są przedmiotem szczególnego zainteresowania ze strony inżynierii genetycznej, gdzie są wykorzystywane do konstruowania wektorów służących do wprowadzenia obcej informacji genetycznej do komórek biorcy

BAKTERIE WŁAŚCIWE: Escherichia coli, model doświadczalny organizmu żywego, producent amylazy penicylinowej, asparaginazy, kwasu L asparaginowego, wskaźnik skażenia mikrobiologicznego, Acetobacter, Gluconobacter, Pseudomonas- procesy biotransformacji i biodegradacji związków organicznych, produkcja ksantanu Xantomonas, produkcja metanolu Zymomonas, Bakterie kwasu mlekowego Streptococcus, Pedicoccus, Leuconostoc Lactobacillus- fermentowanie napoje mleczne, mleczan, etanol, mrówczan, kwas mlekowy, diacetyl, acetoina, aldehyd ostowy, środki normalizujące mikroflorę przewodu pokarmowego. Baccilus i clostridium produkcja enzymów i antybiotyków

PROMIENIOWCE:

GRZYBY- produkcja i uszlachetnianie żywności, źródło ważnych przemysłowo kwasów, uczestniczą w obiegu pierwiastków w przyrodzie, produkcja antybiotyków, enzymów, witamin, etanolu glicerolu kwasu cytrunowego

DROŻDŻE- produkcja alkoholu, wypiek ciast

35.Charakterystyka promieniowców w warunkach hodowli wgłębnej i powierzchniowej:

WZROST I SPORULACJIA W WARUNKACH HODOWLI WGŁĘBNEJ:

Kiełkowanie, okres intensywnego rozwoju grzybni, jednorodne strzępki, wzrost regionów trzyszczytowych, w dalszych strefach odgałęzienia, morfologiczne zróżnicowanie grzybni, zahamowanie procesów komórkowych, niedostateczne natlenienie gęstniejącej hodowli, wyczerpywanie składników podłoża, wykorzystywanie resztek składników podłoża wyjściowego i produktów degradacji materiału komórkowego; ostatni etap hodowli wgłębnej fermentacja i autoliza grzybni; wzrost w postaci luźnej grzybni nitkowatej lub kłaczków i kuleczek- problemy podczas projektowania i prowadzenia fermentacji z użyciem promieniowców

WZROST I SPORULACJIA W WARUNKACH HODOWLI POWIERZCHNIOWEJ:

Dwa typy strzępek, najpierw rozwija się delikatna luźna siatka ”przezroczystych” strzępek wnikających w głąb podłoża- grzybnia substratowa, potem wtórna grzybnia generatywna tworząca górną wypiętrzoną, bardzo zwartą część koloni, podłoże minimalne umożliwia wzrost grzybni wegetatywnej nie sprzyja procesowi kiełkowania. Obok uwodnienia środowiska, czynnikami stymulującymi kiełkowanie spor różnych promieniowców są aminokwasy l-alanina, kwas l-glutyaminowy l- tyrozyna, zasady purynowe, dwutlenek węgla, jony wapnia i magnezu, kiełkowanie silnie aktywowane przez umiarkowany szok cieplny.

36. Metody długotrwałego przechowywania drobnoustrojów, krótka ich charakterystyka.

1. Suszenie drobnoustrojów w warunkach normalnych-powolne suszenie w temperaturze dwudziestukilku stopni i ciśnieniu normalnym, jest najbarzije zbliżone do warunków, które wystepują okresowo w środowisku naturalnym Metoda ma kilka wariantów: szuszenie hodowli na podłożach agarowych, szczepienie próbki jałowej gleby w probówce z zawiesiną komórek,szuszenie hodowli naniesionej na kryształki żelu krzemionkowego, suszenie nasyconych gęstą zawiesiną komórek krążków bibuły

2. Suszenie rozpryskowe- metoda utrwalania przebiegająca natychmiastowo, w trakcie procesu suszenia liczba żywych bakterii znacznie się zmniejsza, w czasie przechowywania liczba bakterii nie ulega zmianie, metoda ta nie jest powszechnie stosowana

3. Liofolizacjia- jedna z najbardziej efektywnych metod utrwalania szczepów przeznaczonych do długotrwałego przechowywania, polega ns usuwaniu wody z zamrożnej suspensji komórek drobnoustrojów, najbardziej rozpowszechniona metoda, zdarzają się mutacje drobnoustrojów utrwalonych tą metodą, wymaga stosowania specjalnej drogiej aparatury, w niektórych przypadkach z czasem przechowywania kultur liofilizowanych maleje w nich liczba komórek żywych (efekt letalny)

4. Zamrażanie- najpopularniejsza i najprostsza metoda utrwalania mikroorganizmów, tradycyjne zamrażanie polega na zamrożeniu pożywki z namnożoną biomasą i przechowywaniu w temperaturze - 20stopni Celsjusza przez 1-2 lat(tradycyjne zamrażanie polega na łączeniu pożywki namnożoną biomasą i przechowywaniu w temperaturze - 20 stopni i niższej przez 1-2lat), dodaje się składników osłaniających

5. Zamrażanie w ciekłym azocie- przechowywanie materiału w temperaturze ciekłego azotu -196 stopni całkowicie zabezpiecza przez wszelkimi zmianami nawet kilka lat, ważna jest kontrola tempa procesu zamarzania tj. zamrażanie należy prowadzić tak by zapewnić tworzenie dużej liczby małych kryształków lodu, decydującą rolę w zachowaniu żywotność komórek odgrywa sposób zamrażania, zwykle przez mrożeniem do pożywki z namnożoną biomasą dodaje się czynniki ochronne (glicerol, DMSO)

Przygotowanie inokulum

Przygotowanie aparatury i pożywki

Hodowla produkcyjna i biosynteza

Otrzymanie produktu (wydzielenie ze środowiska hodowlanego)

PRODUKT

szczep

biosynteza

surowce

energia

podłoże

Namnożenie inokulum

sterylizacja

regulacja

bioreaktor

powietrze

energia

Zagospodarowanie produktów odpadowych

Materiały i surowce pomocnicze

Oddzielenie biomasy

Kontrola laboratoryjna

Izolacja produktów

Otrzymanie formy handlowej produktu

3

4

5

2

1

14

13

6

7

13

8

7

15

11

16

9

10

12

Produkcja mutantów

Komórki zabite

Genotyp trwale zmutowany

Genotyp uszkodzony

Genotyp wyjściowy

mutagen

---