Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Избор на биотехнологичните съоръжения

Основният елемент на биотехнологичен метод за определяне цяло същество е биологичен обект, който може да упражнява някои промени на суровината за определена желания продукт. Тъй като тези обекти биотехнологиите може да направи клетките на микроорганизми, растения и животни, трансгенни животни и растения, както и мулти-компонент ензимна система и клетъчни специфични ензими.

В основата на най-модерната биотехнологични производство все още е все още микробен синтез, т. Е. Синтез на различни биологично активни вещества от микроорганизми. За съжаление, обекти от растителен и животински произход, по различни причини не са намерили широк спектър от приложения.

Независимо от вида на обекта, на началния етап на развитие на всеки процес на биотехнологията е да се получат чисти култури от микроорганизми (ако микроби), клетки или тъкани (ако е по-сложни организми - растения или животни). Много етапи в допълнително манипулиране на последната (т.е., растителни клетки или животно), в действителност, са принципите и методите, използвани в микробиологични индустрии. И културата на микробните клетки и култури растителна тъкан и животни от методологична гледна точка, не се различават от микробни култури. Поради това е препоръчително да се проведат допълнителни аргументи по отношение на микробиологичните обекти.

В света на микроорганизмите е изключително разнообразна. В момента, сравнително добре характеризира (или познат) над 100 хиляди различни видове от тях. Това е преди всичко прокариоти (бактерии, актиномицети, рикетсии, цианобактерии) и част от еукариоти (дрожди, нишковидни гъби, няколко протозои и водорасли). С такова голямо разнообразие от микроорганизми е много важно, и често е трудно, проблемът е точно правилния избор на един организъм, който е в състояние да осигури u1087 получаване на желания продукт, т. Е. За да служи промишлени цели. Разделяне на микроорганизми за промишлени и непромишлени за тези, далеч от микробиологията, молекулярната биология и молекулярна генетика, изглежда почти сигурно, че тези микроорганизми, които се използват в промишленото производство - промишлени, и тези, които не се използват, - непромишлени.

Въпреки това, за тези, които имат близък контакт с горните клони на биологичното знание, границата минава между малък, но дълбоко изследваната група от организми, които служат като моделни системи в разследвания на основните жизнени процеси и всички други микроорганизми, които, като правило, генетици, молекулярни биолози и генните инженери Ние не са проучвани изобщо или са били проучени в много малка степен.



Първите включват Ешерихия коли (Е.коли), Bacillus субтилис (Bac. Субтилис) и дрожди хлебопекарни (S.cerevisiae,).

В много биотехнологични процеси, използвани от ограничен брой микроорганизми, които са класифицирани като GRAS ( «общопризнати за безопасни» обикновено се считат за безопасни). Тези микроорганизми включват бактерии Bacillus субтилис, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus и други Streptomyces лактобацили видове. Това включва видове Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus и дрожди Saccharomyces и др. GRAS-микроорганизми са непатогенни, нетоксичен и най-вече антибиотици не формират, така че развитието на нов биотехнологичен процес трябва да се ръководи от тези микроорганизми като основни обекти на биотехнологиите.

днес Микробиологична индустрия използва стотици хиляди видове щамове на микроорганизми, които първоначално са били изолирани от природни източници с оглед на техните полезни свойства, а след това (най-вече) подобрена чрез различни методи. Във връзка с разширяването на производството и продуктовата гама в микробиологичната промишленост участват все повече и повече представители на микробния свят. Трябва да знаете, че в обозримо бъдеще, нито един от тях ще се изучава в същата степен, както E.coli и Bac.subtilis. Причината за това е много проста - колосален труд и високата цена на този вид изследвания.

Следователно, налице е проблем на развитието на стратегия и тактика на изследвания, които ще определят с разумен разход на труд, изготвен от потенциала на новите организми са най-ценни, когато създавате промишлено важни произвеждащи щамове, подходящ за използване в биотехнологичните процеси.

Класическият подход е да се разпредели желания микроорганизъм от природните условия.

От естествените местообитания предполагаеми производител на събраните материалите проби (взети проби материал) и посяват в селективна среда, която осигурява приоритет развитието на микроорганизма на интереси, т. Е. Получаване на т.нар спестовна култура.

Следващата стъпка е изборът на чиста култура с допълнително диференциална диагностика проучване на изолирания микроорганизъм и, ако е необходимо, да се доближи определението на производствен капацитет.

Има и друг начин на избор на микроорганизмите-продуценти - е да се избере най-подходящия вид на съществуващите колекции от добре изследван и старателно характеризират микроорганизми. Това, разбира се, елиминира необходимостта да се изпълняват редица трудоемки операции.

Основният критерий за избор на биотехнологичен обекта (в този случай микроорганизъм продуцент) е способността да синтезира желания продукт. Въпреки това, независимо от това, в процеса на технологията може да се определят допълнителни изисквания, които понякога са много, много важно, да не кажа решаваща. В общи линии, микроорганизми, трябва:

• да има висока скорост на растеж;

• осигурява необходимите за препитанието си евтини субстрати;

• да е устойчив на външни микрофлора, т. Е. имат висока конкурентоспособност.

Всички по-горе осигурява u1079 значително намаляване на разходите за производство на желания продукт. Разбира се, във всеки случай олово е всеки един от тези критерии, като в природата е подредена така, че никога не успее да получи всички печалби.

Това правило винаги трябва да се има предвид. Следващите примери имат за цел да илюстрира това, което беше казано по-рано.

1.Odnokletochnye организми са склонни да имат по-високи темпове на растеж и синтетични процеси, отколкото висшите организми. Независимо от това, че е присъщо, не всички микроорганизми. Има някои от тях (например, олиготрофни), които растат много бавно, но те са от някакъв интерес, защото те са в състояние да произвежда голямо разнообразие от много ценни вещества.

2. Особено внимание като обектите на биотехнологични разработки са фотосинтезиращи организми, които използват умението си да живеят на енергията на слънчевата светлина. Някои от тях (цианобактерии и фотосинтезиращи еукариоти) като източник на въглерод използват CO2, както и някои представители на цианобактерии към всичко това, имат способността да абсорбират атмосферния азот (т.е.. Д. са изключително непретенциозна към хранителни вещества). Фотосинтезиращи организми са обещаващи като производителите на амоняк, водород, протеини и редица органични съединения. Въпреки ppogpecca в тяхното използване, поради ограничения на фундаментални знания за тяхната генетична организация и молекулярно-биологични механизми на живота, както изглежда, не трябва да се очаква в близко бъдеще.

3. Особено внимание се обръща на такива обекти на биотехнологиите както термофилни микроорганизми, които растат при 60-80 ° C. Този имот е почти непреодолимо препятствие за развитието на допълнителното микрофлора в относително стерилна култура, т. Д. е надеждна защита срещу замърсяване. Сред термофили открити производители алкохоли, аминокиселини, ензими, молекулно водород. Също така, скоростта на растежа им и метаболитната активност на 1,5-2 пъти по-висока от тази на мезофилни. Ензимите, произведени от термофилни се характеризират с повишена устойчивост на топлина, някои оксиданти, детергенти, органични разтворители и други неблагоприятни фактори. В същото време, те са активни достатъчно при нормални температури. Например, един представител протеазни термофилни микроорганизми при 200 C до 100 пъти по-малко активни, отколкото при 750 C. Това е много важно свойство за някои промишлени производства. Например, широко използвани в генното инженерство намерено ензим Taq-полимераза от термофилни бактерии Thermus aquaticus. Тя вече беше споменато има едно много важно свойство на тези организми, а именно, че когато температурата на култивиране среда, в която живеят значително надвишава температурата на околната среда. Тази висока температурна разлика предоставя бърз и ефективен обмен на топлина, което позволява използването на биологични реактори без тромавите охлаждащи устройства. И напоследък, от своя страна, улеснява смесването, проветряване, отнемане на пяната, които заедно значително намалява разходите за процеса.

Магазинът за производител култура

4.1 в запечатани ампули

4.2 в течен азот

4.3 хартиен носител - пшеница, ечемик, ориз.

4.4 в лиофилизирана държавата - е най-добре пазената противоречия, отколкото жив

клетка

4.5 ампули в лиофилизирана състояние на носител (пшеница, zhelatin-

натриев алгинат)

4.6 в епруветка върху полегат - срокът на годност до няколко месеца.

Избор. Неразделна част от процеса на създаване на най-ценните и активните производители, т. Е, изборът на обекти в областта на биотехнологиите, е техния избор. Общ начин на избор е съзнателен дизайн на геномите на всеки етап от избора на правилния производител. Такава ситуация не винаги може да се реализира, поради липсата на ефективни методи за промяна на избираеми геномите на организми. Развитието на микробна технология в своя път играе (и дори и сега продължават да играят!) Много важни методи за подражание, базирани на избора на спонтанно настъпването на които модифицирани версии, характеризиращи се с необходимите полезни функции. В тези методи, често се използва стъпка селекция, на всеки етап от подбора от популация от микроорганизми избран повечето активни варианти (спонтанни мутанти), от които се вземат следващата стъпка нов, по-ефективни щамове. И така нататък.

Въпреки очевидните ограничения на този метод (приемане), е ниска честота на мутанти, възможността за неговото рано счита напълно изчерпан. Процесът на избиране на най-ефективните производители значително ускорено чрез използването на метод, индуцирана мутагенеза. Както мутагенни ефекти прилагат UV, рентгенови и гама-радиация, някои химикали и други. Въпреки това, този метод също има своите недостатъци, основният от които е неговата труда и липсата на информация за естеството на промените, тъй като експериментатор е изборът на крайните резултати. Например, устойчивост на тежки метални йони могат да бъдат свързани с потискане на процеса на бактериална катиони данни активиране поемане клетка на отстраняване катиони от клетката или пренареждане на системата (ите) на системата, която претърпява катион инхибиране на действие на клетката. Разбира се, познаване на устойчивост ще позволи увеличение на заплатите механизми, насочени действия, за да се получи крайният резултат в по-кратък срок, и бяха избрани, които са по-подходящи за специфичните условия на производство.

Така, днес тенденцията е в съзнание на микробни щамове с желаните свойства на базата на фундаменталните знания на генетичния организацията и молекулярно-биологични механизми на основните функции на организма. Накратко, прилагането на тези подходи в комбинация с класически техники за размножаване е същността на съвременните разплод за производство на микроорганизми. Избор на микроорганизми за микробиологично индустрия и създаването на нови щамове често са насочени към укрепване на техния капацитет на производство, т.е. формирането на даден продукт. Решаването на тези проблеми в различна степен се дължи на промяната в регулаторните процеси в клетката, така че в този раздел, е изгодно да остане на възобновяването на информация за регулиране на биохимичната активност на бактериалната клетка.

Както е известно, в биохимични промени проценти реакция може да бъде в бактерии, най-малко два начина. Един от тях е много бързо (реализирана в рамките на няколко секунди или минути) е промяна в каталитичната активност на отделните ензимни молекули. Второ, по-бавно (осъществява за няколко минути), е да се промени скоростта на синтез на ензими. В двата механизма използва един единствен принцип за управление на системи - на принципа на обратната връзка, въпреки че има по-прости механизми, които регулират клетъчния метаболизъм дейност.

Най-лесният начин да регулират някои метаболитен път въз основа на наличието на субстрат или присъствието на ензима. В действителност, намаляването на субстрата (концентрацията му в средата) води до намалена скорост на потока през този път вещество. От друга страна, увеличаването на концентрацията на субстрата води до стимулиране път. Ето защо, независимо от други фактори, наличието (наличност) на основата трябва да се разглежда като потенциален механизъм на метаболитен път. Понякога ефективно средство за повишаване добива на продукта на целта е да се повиши концентрацията в клетката на даден предшественик.

Подобен ефект може да се получи чрез увеличаване на концентрацията на ензима, което се постига, например, амплификация на гени, контролиращи синтеза на съответния ензим. Най-честият начин за регулиране на дейността на метаболитни реакции в клетката е да регулира инхибиране на обратна връзка от тип. Биосинтезата на много първични метаболити се характеризира с факта, че с увеличаване на концентрацията на крайния продукт на биосинтетичния път се инхибира от активността на един ензим от първите пътеки.

За първи път за съществуването на този регулаторен механизъм, бе съобщено през 1953 г. от А. Новик и L. Szillard, изучава биосинтеза на триптофан клетки на Е. коли. Последният етап на биосинтеза на ароматни аминокиселини се състои от няколко отделни катализирана от ензим стъпки. Тези автори са открили, че един от Е. Coli мутанти с нарушена биосинтеза на триптофан добавяне на аминокиселина (което е краен продукт на биосинтетичния път) силно инхибира натрупването на един от предшествениците - индол глицерофосфат в клетките. Дори и тогава, се предполага, че триптофан инхибира активността на образуването на ензим катализираща индол глицерофосфат.

Малко по-късно, той е ясно установено, че такава чувствителна ензим триптофан а е antranilatsintetaza, която катализира по-ранна реакция триптофан начин - образуване на антранилат от chorismate и глутамин. Този факт е експериментално доказано в експеримент, където добавянето на триптофан в клетъчни екстракти от Е.коли, съдържаща ензима и субстрати antranilatsintetazu (chorismate и глутамин) доведе до драматично инхибиране на антранилат. Освен това, ясно е показано, че активността само се инхибира antranilatsintetazy триптофан метаболити и други действия не такива клетки не притежават. Смята се, че регулирането на вида на инхибиране на обратна връзка е обща собственост на клетъчния метаболизъм.

Едно по-задълбочено проучване на механизма на инхибиране на ензима метаболитите на същия път, проведени при условия ин витро, е показал, че метаболит, е инхибитор, който специфично се свързва с регион на ензимни молекули, имащи висок афинитет към даден инхибитор и напълно различен от активния център на ензима (Т. е. не се припокрива с каталитичния център). Този сайт се нарича алостеричен център (от гръцки "Allos" -. Друг, "steros" - пространство), докато те самите ензими, притежаващи подобен център стана известен като алостерични ензими. Алостерични ензими са олигомери, състоящи се от множество взаимодействие еднакви или различни субединици. Взаимодействието на ензима с молекула инхибитор променя конформацията, където активният център също се променя, което води до загуба на способността на ензимен катализатор. Когато мутационни промени алостеричен център (центъра на взаимодействието с инхибитор) загуби чувствителност към инхибитора и ензима запазва активността си, което позволява синтезата на желания етап биосинтетичния път на крайния продукт.

Знаейки, че точният механизъм на регулирането на синтеза продукт на интереси, независимо дали участва в механизма за регулиране на инхибиране на обратна връзка, можете да се опитате да получите по-активен производител на това съединение. За избора на такива структурни аналози, използвани за производство на метаболити по отношение на кои опции са избрани устойчиви. Например, 5-methyltryptophan, триптофан аналог, както и триптофан инхибира antranilatsintetazy но не заменен триптофан метаболизъм в клетката, т.е.. Е. Неспособни включени в клетъчни протеини без загуба на биологична активност на последната. Следователно структурен аналог на необходимата метаболит, инхибира растежа на бактерии, ако тя се добавя към хранителната среда, някои мутанти, устойчиви на инхибиторното действие на 5-methyltryptophan, могат да се синтезират по-големи количества триптофан и го разпределят към външната среда и antranilatsintetaza тях е нечувствителен към триптофан, т. е. не е предмет на обратна връзка инхибиране на аминокиселината. Това методологичен процедура често се използва при подбора на производителите аминокиселини, нуклеотиди и витамини.

Ако е необходимо да се постигне формация (производството) на биосинтетичен път междинно съединение, е необходимо да се получи блокиран мутант на този етап продукт. Такой мутант будет зависимым от наличия в среде выращивания вещества, являющегося продуктом заблокированного этапа, либо конечного продукта данного биосинтетического пути.

Давно установлено, что из тысяч ферментов, синтезируемых растущими клетками, одни образуются постоянно и независимо от состава питательной среды, в то время как другие появляются лишь тогда, когда в среде присутствует субстрат их действия. Первые называются конститутивными ферментами (это ферменты гликолиза и др.), вторые относятся к адаптивным или индуцибельным ферментам. Так, клетки E. coli, растущие на среде с глюкозой, обладают следовыми количествами ферментов метаболизма лактозы, а также многих других источников углерода, которые способны усваивать клетки данного микроорганизма.

Въпреки това, ако същите тези клетки се прехвърлят в среда с лактоза, която в този случай е единствен въглероден и енергиен източник, след това след 1-2 минути могат да бъдат регистрирани увеличение на β-галактозидаза, ключов ензим в използването на лактоза. Този ензим хидролизира лактозата до глюкоза и галактоза. По време на следващия кратък период (равно на 20-180 минути) се увеличава β-галактозидаза активност от около 1000 пъти в сравнение с изходното ниво. С други думи, има ясно изразен индукция на ензима, който може да се определи както следва: индукция на ензима - относително увеличение на скоростта на неговия синтез в отговор на културалната среда в някои химични съединения, наречени индуктор. Често големите индуктори са субстрати nonutilizable колеги. Например за β-галактозидаза такова вещество е изопропил-β - D-тио-галактопиранозид (IPTG) неметаболитен аналог на лактоза. От друга страна, субстратът не винаги е синтезата на съответния индуктор ензима. По този начин, лактоза, преди да действа като индуктор, първо трябва да се обърнат към своя изомер allolactose (под действието на β-галактозидаза).

Механизмът на генетичен регулиране на процеса на ензимна индукция е декриптира в експерименти на Е.коли в проучване споменато синтез ензим използването на лактоза β-галактозидаза на.

През 1961 г., Е. Яков и J. Моно въз основа на резултатите от генетични и биохимични проучване на усвояване на лактоза от бактерии E.coli K12 процес формулира концепцията, че е все по-популярна като "модел на оперон". Съгласно тази наредба модел, системата се състои от четири компонента: структурен ген (определяне на структурата на ензими), регулатор на ген, оператор и промоутър. Gene контрол определя структурата на протеина на репресор способен да се свързва към оператора, който на свой ред контролира работата на прилежащата структурен ген.

Промоторът е област за свързване на ензим транскрипцията на - полимераза РНК. Ако репресорен протеин се свързва с оператора, след което полимеразата РНК не може да се движи с промотора и РНК синтез не може да се извърши. Резултатът е липса на синтеза на съответните ензими.

Първият детайл се изучава оперони лактоза оперон Ешерихия коли. Авторите предполагат, че концепцията е алостеричен протеин репресор със специфични два центъра, единият от които се характеризира u1089 афинитет към нуклеотидната последователност на региона на оператор, а другият - към молекулата на индуктор. Взаимодействие с индуктори на репресор намалява афинитета на последния (поради промени в мястото на свързване) оператор на оператора, което води до освобождаването на оператора. Lac-репресор оперон, изолиран в чиста форма и се състои от четири идентични субединици (общото молекулно тегло от 150,000 далтона). Всяка субединица взаимодейства с една молекула на индуктор (т.е.. Е. счита четири индуктор молекула за инактивиране на репресора).

Репресор в чист вид се характеризира с изключително висок афинитет за оператора и ефективно свързва нуклеотидна последователност, лак-оператора при условия ин витро. В присъствието на индуктор задължителен е счупен. Горните резултати от експериментите са силно потвърждение на хипотезата, Джейкъб и Моно, което сега се счита за напълно доказана.

Известно е, че мутации в последователностите на гена за контрол или оператора в някои случаи да доведе до нарушаване на образуването на напълно или репресор, или прекъсване на неговия афинитет на оператора. И в действителност, и в двата случая необходимостта от индуктор за започване на синтеза на РНК а оттам и на съответните ензими изчезва. Тези мутанти (или мутации) се наричат ​​конститутивни, като синтеза на ензими се извършва непрекъснато. Получаване на съставните мутанти е важно при избора на определени щамове на промишлени микроорганизми.

Концепцията на оперона се прилага за процеса на репресия на ензимите също. Разликата от индуцирани системи в настоящия случай е наличието на оперон като неактивна репресор (aporepressora), който сам не е в състояние да си взаимодействат с оператора, но може да се активира от крайния продукт (ко-репресори) за образуване на активен репресор.

Отбелязано е, че с помощта на триптофан аналог (5-metiltrintofana) може да бъде устойчив на инхибиторни триптофан мутанти действие u1082, характеризиращи се с повишено производство на тази аминокиселина. Някои от тези мутанти нарушен процеса на инхибиране обратна antranilatsintetazy; други - по координиран начин derepressirovany триптофан биосинтетични ензими (т.е. ензими на триптофан оперон ..). Генетичен анализ показва, че тези мутанти дефектен ген регулатор, който се намира на значително разстояние от неговия контролиран триптофан оперон ген. Такива мутанти са съществени поради пълната липса на репресор, или в резултат на невъзможността на последния се активира триптофан.

По този начин, чрез промяна на регулацията на индуцирани и repressibelnyh оперон, че е възможно да се подобри производствена дейност на някои щамове на производител в промишлеността. Трябва да се отбележи, че структурните гени на метаболитния път не винаги се комбинират в един оперон (като например лактоза), но това не пречи на тяхното регулиране чрез индукция или репресия. Например, гени на Е. коли, определяне на структурата на ензимите, предоставящи аргинин биосинтеза, са разположени в различни области на хромозомите, но се контролират от същия ген регулатора. Тази система представлява регулона. Друг показателен пример е гените на SOS-регулон, които определят структурата на повече от дузина различни протеини и ензими, участващи в ремонта на увреждане на ДНК клетките. Всички тези структурни гени се регулират от репресорен - продукт lehA ген. Operon и регулон физиологични функции, свързани с контролните намерени във всички видове бактерии изследвани генетично.

Много важна част от всеки регулаторен оперон е регион на ДНК, наречена промотора. Този парцел се предвижда оперон взаимодействие (свързване) с РНК полимераза да инициира транскрипция (т. Е. Синтез на пратеник РНК молекули). От характеристиките на промотор зависи от ефективността на транскрипция u1090. Мутации в региона на промотора, промяна на дейността му може да се увеличи или намали експресията на оперон. Този имот също промотори, използвани при вземането на по-активните производители.

Големи производители в перспектива размножителния отваря методите на генното инженерство, които позволяват да се замени с регулаторните региони на катаболните оперон чрез по-ефективни стимулатори, повишават производството на клетките на биологично активни вещества и предоставяне на нови възможности за контрол на генната активност.

От само себе си се разбира, че това не е единственият начин за увеличаване на производителността на бактериите, поради промени в регулаторните механизми.

Обекти на биотехнологията, включително генното инженерство са:

а) микроорганизми: гъби, бактерии, вируси, протозои и др.;

б) растителната клетка, животно по-малко;

в) биологично активно вещество на специална цел - ензими;

г) плазмид.

Светът е изключително разнообразни микроорганизми. Както откриването им и изследване бяха разделени в следните групи:

1. Бактерии - Schizomycetes - гъбички Monera (шир шизо - освободи, мицети - гъби.);

2. Radiant гъби - актиномицети (от латинската Actino - лъчи.);

3. нишковидни гъби - Trichomycetes (от гръцки Trichos - косата.);

4. Мая гъби - бластомицети (от гръцки blastos - пъпка, обещаващ умножение.);

5. синьо-зелените водорасли - цианофита, те също са цианобактерии - Syanobacteria;

6. спирохети - Spirochaena (от гръцки Спира - спираловидни и chaita - косата.);

7. Simple - протозои;

8. Rickettsia - Rickettsia;

9. Mycoplasma - Mycoplasma;

10. вируси;

11. плазмиди.

Микроорганизмите, използвани в промишлени микробиология, т.е. биотехнологията може да бъде приблизително класифицирани както следва:

  1. Някои водорасли - Aldae;
  2. Протозои - протозои;
  3. Гъби - Mucor: а) Actinomycetes;

б) стрептомицети;

а) Ascomycetes;

ж) Oomycetes.

Mucor гъби са разделени на:

а) плесен - Penicillium; са сапрофитни (опортюнистични)

б) дрожди - Aspergillus; тон º = 23-26 0 C, аеробна

в) дрожди - Candida; инфлуенца (кауза кандидоза)

г) дрожди - Saccharomycetes.

Гъбите се отглеждат (за запазване на културата) на хранителни среди Сабуро, Чапек-Докс, течен пивната мъст или жълт агар при рН под 7,0. Гъбичките са способни да се размножават при рН 3.0 до 10.0. Оптималните параметри са: рН 6,0-6,5, Т = 25-33 0 ° С, за дрожди и дрожди като гъби - 36-37 0 ° спора образуване допринесе за намаляване на хранителна среда, влага и намаляване на неговото съдържание на протеини и въглехидрати. Витамини, микроелементи и някои аминокиселини за различни гъбички са важни фактори за растеж.

Тъй като повечето гъби са аероби, те растат под формата на филми по повърхността на течна среда и твърда среда за образуване на първоначално безцветна и след това обикновено пигментиран колония. Размерите на колониите зависят от вида на гъбичките, неговата скорост на растеж и репродукция, съставът на хранителната среда.

Гъби имат редица характеристики, присъщи на клетките на живите организми. Те се характеризират с хетеротрофни вид храна и необходимостта от витамини. Те образуват синтезира гликоген и урея (вместо нишесте) като резервна gomoglikana съдържа хитин.

Гъби - не-зелени, хетеротрофни аеробни и факултативни анаеробни микроорганизми. Много от тях растат в продължение на 1-5 дни (понякога по-дълго) на състава съставки минимум медиите на хранителни вещества, включително приемлив източник на органичен въглерод (например, олигозахариди), източник на неорганичен азот под формата на нитрати или амониеви соли, при първоначална рН 6.0-6.5.

Гъби често се размножават чрез спори и вегетативно, образуващи мицел.

Бактерии. Enterobacteriaceae. Това семейство включва голяма група от опортюнистични патогени придържа местообитание повечето от които е червата на хората и животните. Enterobacteriaceae: Escherichia, Shigella, Salmonella, Klebsiella, Proteus, Yersinia - растат добре на прости хранителни среди saccharolytic произвеждат, и други протеолитични ензими се определят таксономична значение.

Родът Escherichia е кръстен T. Escherichia, който през 1885 г. първата идентифицирани и описани подробно бактериите, наречени Ешерихия коли - Esch. Е.коли.

Еш. коли, размножават при tº = 37º С за твърди медии за формиране на S- и R- колония. Течностите осигуряват непрозрачност, след това утайката. Изработване ензими, които разцепват въглехидрати, протеини и други съединения.

Азотопоглъщащите бактерии - Clostridium pasteurianum (анаероби) - са били открити в година 189 SN Vinogradskii. Те включват някои видове Pseudomonas, Bacillus, Rhizobium, цианобактерии.

Antibiotikoproizvodyaschie гъби:

а) производство на пеницилин мухъл гъбички от рода Penicillium (открита през 1940 г.);

б) стрептомицин произвежда някои видове Astinomyces griseus (лекарство е предложена

1944 S. Уаксман);

в) цефалоспорини произвежда някои видове гъбички Cephalosporium и други.

Антибиотици, произведени от само да инхибира растежа и разширяването на други видове микроорганизми (бактериостатичен ефект) микроорганизми. Механизмите на микробен антагонизъм различни; Те могат да бъдат свързани с конкуренция за хранителни вещества и кислород с промяна на рН към неблагоприятна за конкурента и т.н.

Най-важният обект на биотехнологиите, по-специално генетични и молекулярна биология (ген) са проектирани плазмид на бактерии като обикновен частично. С редица прилики с вируси, плазмиди все пак се различават съществено.

Основните разлики от вируси бактериални плазмиди:

1. Genome плазмиди представени само двойноверижна ДНК (което научих да съборят в молекулярната биология). Вирусите имат повече от 10 вида ДНК и РНК геноми.

2. плазмиди, за разлика от вируси и други микроорганизми обикновено нямат никакви мембрани. Те са "голи" геноми. Това е основна биологична функция на плазмиди.

3. При липса на плазмиди протеиновата обвивка само репродукция се осъществява чрез самостоятелно възпроизвеждат техния DCI и не изискват структурна синтеза на протеини и самостоятелно сглобяване процеси (вируси имат обвивка).

4. местообитания вируси са бактериални клетки, растения, животни и хора. Местообитания плазмиди - само бактерии.

5. За разлика от вирусите, плазмид гени имат системи, които им дават възможност да samoperenosu или за мобилизиране на трансфера от клетка в клетка.

6. плазмиди и вируси се различават и ефекти, което води до заразяване на клетки:

· Вирусна инфекция, често води до потискане на функционирането на клетъчния геном. Вирулентен (токсични), размножава вируса в клетката и предизвикват неговото унищожаване или нарушава нормалното функциониране;

· Плазмиди, проникваща в бактериалната клетка, не се размножават неконтролируемо и не инхибира функцията на бактериална хромозома и съществуват заедно с това и да се контролира образуването на броя на възможните копия от хромозомата на клетката. Това се наблюдава в плазмиди равномерно разпределение (един) дъщерни плазмиди в дъщерни бактериални клетки не се randomicheski (случайно), и с помощта на генетичния механизъм;

· За разлика от вирусите, плазмиди, не само не предизвикват клетъчна смърт, които са естествения си хабитат, а напротив, много често им се даде важен допълнителен (селективна) свойства, т.е. плазмид присъствието им осигури развитието на бактерии в неблагоприятни условия за тях (например, в присъствието на лекарства), осигурявайки по този начин неговото съществуване.

Поради тези разлики от вируси, плазмиди са използвани в генното инженерство за генетичен корекция, която се използва като вектор за клониране на гени в различни бактерии.

методи на биотехнологиите:

отглеждане 1. Surface на твърди хранителни среди или полу-твърд, за да:

а) осигуряване на семена;

б) да съхранява културата за дълъг период от време;

в) увеличаване на отглеждането на мазол биомаса тъкан, или растителните клетки;

2. Мащабните дълбока обработка на биологични обекти в специален режим, за желаните продукти (ферментация).

Когато културата растеж клетъчна популация тип партида е разделена на няколко етапа:

1) изостава фаза, или фаза на забавяне на растежа, в която клетките растат бавно и да се адаптират към новата среда в обема на ферментационен;

2) експоненциална фаза, характеризиращ се с интензивен растеж и клетъчното делене по време на остатъка от населението;

3) фаза на бавен растеж, свързани с изчерпването на хранителните вещества субстрати и натрупване на токсични продукти от обмяната на веществата;

4) стационарна фаза, в която растежа на нови клетки, количествено, равен на броя, които погиват;

5) фазата на отмиране, се характеризира с прогресивно клетъчна смърт.

отглеждането Етап на микроорганизми е най-трудно и отговорно.

Растеж и култивиране на биомаса изисква следните условия:

· Жизнеспособността на семената;

· Наличието на източник на енергия (топлина);

· Достатъчно подходяща хранителна среда;

· Необходимата физическа и химическа среда за живот.

От началото на 1950-те години. полиовирус за производство на ваксини култура се отглежда в клетки на бозайници, включително човешки ембрионални фибробласти. Тъй като ембрионални фибробласти са станали необходими за изолиране и отглеждане на други вируси, в производството на високо специфичен протеин (антитяло, интерферон), проучвания при рак и антивирусна химиотерапия.

Културите се получат директно от тъканите (фетални тъкани или неонатални), наречени първични култури. В повечето случаи, първични клетки култура се прехвърлят от плочите културата и използвани за получаване на голям брой вторични култури, които могат да се преплитат последователно в продължение на седмици или месеци. Различни видове клетки изискват различни хранителни вещества, но също и в един или повече растежни фактори протеин.

Клетъчните линии могат да се използват за получаване на клонове, които произхождат от един прогениторни клетки.

Biotechnology използва методите на повърхността и дълбока обработка на микроорганизми.

повърхностна култура (монослойна) клетъчна суспензия се получава чрез третиране на тъкан натрошен трипсин ембриона. Клетките в суспензията, утаяване на плътна повърхност на съда с хранителна среда, са плоски и разделение, образуване на монослой на повърхността на съда. Обикновено в този метод на отглеждане са цилиндрични бутилки, които бавно се въртят заедно дългата си ос. клетъчен растеж и добив на биомаса може да бъде увеличена чрез добавяне към суспензията nositel- микроскопични гранули на инертен синтетична смола, в която клетките са фиксирани и се размножават. Суспензионни култури могат да бъдат получени в контейнери до 1000 литра в обем с разбъркване.

Доминиращата култура е дълбоко метод, който включва използването на целия обем на хранителната среда.

На растежа и развитието на микроорганизмите се отрази интра- и екстрацелуларни фактори. Чрез вътреклетъчни фактори включват: клетъчна структура, механизми на метаболитни и генетични характеристики. Извънклетъчните (външни) фактори, т.е. Условия на клетки на околната среда са основните регулаторни фактори на биотехнологиите.

<== Предишна лекция | На следващата лекция ==>
| Избор на биотехнологичните съоръжения

; Дата: 03.01.2014; ; Прегледи: 554; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



zdes-stroika.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 66.102.9.22
Page генерирана за: 0.111 сек.