Glavni objekti biotehnologije su mikroskopski. Biološki objekti i metode biotehnologije. Biotehnološki objekti i njihovi nivoi

Kao objekata biotehnologije mogu uključivati: ćelije mikroorganizama, životinje i biljke, transgene životinje i biljke, kao i višekomponentne enzimske sisteme ćelija i pojedinačnih enzima.

Osnova najsavremenije biotehnološke proizvodnje je mikrobna sinteza, odnosno sinteza različitih biološki aktivnih supstanci uz pomoć mikroorganizama. Bez obzira na prirodu objekta, primarna faza u razvoju svakog biotehnološkog procesa je dobijanje čiste kulture organizmi (ako su mikrobi), ćelije ili tkiva (ako su složeniji organizmi - biljke ili životinje). Mnoge faze dalje manipulacije potonjih (tj. biljnih ili životinjskih ćelija) su principi i metode koje se koriste u mikrobiološkoj proizvodnji. Sa metodološke tačke gledišta, i kulture mikrobnih ćelija i kulture biljnih i životinjskih tkiva praktički se ne razlikuju od mikrobnih kultura. World m mrijeste organizme izuzetno raznolika. U n. Poznato je više od 100 hiljada različitih vrsta njih. Ovo prokarioti(bakterije, aktinomicete, rikecije, cijanobakterije) i dio e. ukariote(kvasac, filamentozne gljive, neke protozoe i alge). Kod širokog spektra mikroorganizama, važan je problem pravilan izbor organizma koji je u stanju da obezbedi traženi proizvod, odnosno da služi u industrijske svrhe. Mikroorganizmi:

1) Industrijski : Escherichia coli ( E. coli), štap sijena ( Vi. subtilis) i pekarski kvasac ( S. cerevisiae). Obično su to superproizvođači. Za dobivanje superproizvođača provodi se genetska selekcija i pristupi genetskog inženjeringa (unošenje ljudskih gena u bakterije: geni za interferone, inzulin itd.). PS mora biti patentiran.

2)Osnovni- koristi se u ograničenom broju, klasifikovan kao GRAS(„općenito priznato kao bezbedno“ - bakterije Bacillus subtilis, Bacillus amylolique-faciens, druge vrste bacila i laktobacila, vrste Streptomyces, pečurke Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus, kvasac Saccharomyces i itd. . GRAS- mikroorganizmi su nepatogeni, netoksični i uglavnom ne stvaraju antibiotike, pa se pri razvoju novog biotehnološkog procesa treba fokusirati na ove mikroorganizme.

3) model- bacili (proizvođači proteolitičkih enzima) Postoje katalozi modelnih mikroorganizama.

Glavni kriterijum Prilikom odabira biotehnološkog objekta važna je sposobnost sinteze ciljanog proizvoda. mikroorganizmi moraju (zahtjevi):

Imaju visoku stopu rasta;

Reciklirati jeftine podloge neophodne za njihov život;

Biti otporan na stranu mikrofloru, odnosno imati visoku konkurentnost. (zahtjevi): sposobnost rasta na jeftinim podlogama, visoka ekonomska efikasnost, minimalno stvaranje nusproizvoda (toksični metaboliti, alergeni)

Sve navedeno omogućava značajno smanjenje troškova proizvodnje ciljnog proizvoda. Slijede primjeri koji imaju za cilj da ilustruju ono što je gore rečeno.

1. Jednoćelijski organizmi karakteriziraju veće stope rasta i sintetički procesi,

2. Posebna pažnja posvećena je objektima biotehnološkog razvoja fotosintetskih mikroorganizama, koristeći energiju sunčeve svjetlosti u svom životu.

3. termofilni mikroorganizmi, raste na 60-80 °C. Ovo svojstvo je gotovo nepremostiva prepreka razvoju strane mikroflore.

24. Prednosti mikroorganizama u odnosu na druge objekte u rješavanju savremenih biotehnoloških problema:

· Male veličine

· Sveprisutan

· Razne vrste metabolizma

· Fototrofi

· Zauzimaju mali volumen (1 ml do 1 milijarde osoba)

· Visoka stopa podjele, brz rast

· Sposoban da živi u raznim uslovima.

Fotosintetski organizmi obećavaju kao proizvođači amonijaka, vodonika i proteina.

Termofilni mikroorganizmi koji rastu na 60-80 stepeni pouzdana su zaštita od kontaminacije. Enzime koje sintetiziraju termofili karakteriziraju povećana otpornost na toplinu, ali su u isto vrijeme neaktivni na normalnim temperaturama.

Mikroorganizmi kao objekti biotehnologije. Klasifikacija. Karakteristično.

Bakterije su izuzetno raznolike u pogledu uslova života, prilagodljivosti, načina ishrane i proizvodnje bioenergije, u odnosu na makroorganizme – životinje i biljke. Najstariji oblici bakterija - arhebakterije - sposobni su da žive u ekstremnim uslovima (visoke temperature i pritisci, koncentrirani rastvori soli, kiseli rastvori). Eubakterije (tipični prokarioti ili bakterije) su osjetljivije na uvjete okoline.

Prema vrsti ishrane, bakterije se dijele prema izvoru energije:

· fototrofi koji koriste energiju sunčeve svjetlosti;

· hemoautotrofi, koji koriste energiju oksidacije neorganskih supstanci (sumporna jedinjenja, metan, amonijak, nitriti, jedinjenja gvožđa i dr.);

Po vrsti oksidacije tvari:

organotrofi koji dobivaju energiju razgradnjom organskih tvari u minerale; ove bakterije su glavni sudionici ciklusa ugljika, bakterije koje koriste energiju fermentacije pripadaju istoj grupi;

Litotrofi (anorganske tvari);

Po vrsti izvora ugljika:

Heterotrofni - koriste organske supstance;

· aftotrofno – koristiti gas;

Za označavanje vrste napajanja:

1. priroda izvora energije je foto- ili kemo;

2. Donori elektrona lito- ili organo-;

3. Izvori ugljika afto- i hetero-;

A termin se završava riječima trofej. 8 različitih tipova snage.

Više životinje i biljke su sklone 2 vrste ishrane:

1) hemoorganoheterotrofija (životinje)

2) Fotolitoftotrofija (biljke)

Mikroorganizam ima sve vrste ishrane, a zavisno od svog postojanja mogu prelaziti s jedne na drugu

Postoji posebna vrsta hrane:

Bakterije su pogodni objekti za genetska istraživanja. Najviše proučavana i najčešće korištena u istraživanju genetskog inženjeringa je Escherichia coli (E. coli), koja živi u ljudskom crijevu.

Organizacija i struktura biotehnološke proizvodnje. Osobine biotehnološke proizvodnje od tradicionalnih vrsta tehnologija. Prednosti i nedostaci biotehnološke proizvodnje u odnosu na tradicionalne tehnologije.

Široka raznolikost biotehnoloških procesa koji su našli industrijsku primjenu dovodi do potrebe da se sagledaju opći, najvažniji problemi koji se javljaju prilikom stvaranja bilo koje biotehnološke proizvodnje. Industrijski biotehnološki procesi podijeljeni su u 2 velike grupe: proizvodnja biomase i proizvodnja metaboličkih proizvoda. Međutim, takva klasifikacija ne odražava najznačajnije aspekte industrijskih biotehnoloških procesa sa tehnološke tačke gledišta. S tim u vezi, potrebno je razmotriti faze biotehnološke proizvodnje, njihove sličnosti i razlike u zavisnosti od konačnog cilja biotehnološkog procesa.

Postoji 5 faza biotehnološke proizvodnje.

Dvije početne faze uključuju pripremu sirovina i biološki aktivnih principa. U inženjerskim enzimološkim procesima, oni se obično sastoje od pripreme rastvora supstrata sa određenim svojstvima (pH, temperatura, koncentracija) i pripreme šarže datog tipa enzimskog preparata, enzimskog ili imobilizovanog. Prilikom izvođenja mikrobiološke sinteze neophodne su faze pripreme hranljive podloge i održavanja čiste kulture koja se može koristiti stalno ili po potrebi u procesu. Održavanje čiste kulture soja proizvođača glavni je zadatak svake mikrobiološke proizvodnje, jer visokoaktivan soj koji nije pretrpio neželjene promjene može poslužiti kao garancija za dobivanje ciljanog proizvoda sa željenim svojstvima.

Treća faza je faza fermentacije, u kojoj dolazi do formiranja ciljnog proizvoda. U ovoj fazi dolazi do mikrobiološke transformacije komponenti hranljivog medija, prvo u biomasu, a zatim, ako je potrebno, u ciljni metabolit.

U četvrtoj fazi, ciljni produkti se izoluju i prečišćavaju iz tečnosti kulture. Industrijske mikrobiološke procese tipično karakterizira stvaranje vrlo razrijeđenih otopina i suspenzija koje, pored ciljane, sadrže i veliku količinu drugih supstanci. U ovom slučaju potrebno je odvojiti mješavine tvari vrlo slične prirode, koje su u otopini u uporedivim koncentracijama, vrlo su labilne i lako podliježu termičkom razaranju.

Završna faza biotehnološke proizvodnje je priprema komercijalnih oblika proizvoda. Zajedničko svojstvo većine proizvoda mikrobiološke sinteze je nedostatak stabilnosti skladištenja, budući da su skloni razgradnji iu tom obliku predstavljaju odlično okruženje za razvoj strane mikroflore. To prisiljava tehnologe da poduzmu posebne mjere za poboljšanje sigurnosti industrijskih biotehnoloških proizvoda. Osim toga, lijekovi za medicinske svrhe zahtijevaju posebna rješenja u fazi pakovanja i zatvaranja, tako da moraju biti sterilni.

Osnovni cilj biotehnologije je industrijska upotreba bioloških procesa i agenasa zasnovanih na proizvodnji visoko efikasnih oblika mikroorganizama, kultura ćelija i tkiva biljaka i životinja sa željenim svojstvima. Biotehnologija je nastala na razmeđu bioloških, hemijskih i tehničkih nauka.

Biotehnološki proces - obuhvata niz etana: pripremu objekta, njegovu kultivaciju, izolaciju, prečišćavanje, modifikaciju i upotrebu proizvoda.

Biotehnološki procesi se mogu zasnivati ​​na šaržnom ili kontinuiranom uzgoju.

U mnogim zemljama širom svijeta biotehnologiji se pridaje izuzetan značaj. To je zbog činjenice da biotehnologija ima niz značajnih prednosti u odnosu na druge vrste tehnologije, na primjer, hemijsku tehnologiju.

1). Ovo je, prije svega, nizak energetski intenzitet. Biotehnološki procesi se izvode pri normalnom pritisku i temperaturi od 20-40°C.

2). Biotehnološka proizvodnja se često zasniva na upotrebi standardne opreme istog tipa. Ista vrsta enzima se koristi za proizvodnju aminokiselina i vitamina; enzimi, antibiotici.

3). Biotehnološke procese je lako učiniti bez otpada. Mikroorganizmi asimiliraju širok spektar supstrata, tako da se otpad iz jedne proizvodnje može pretvoriti u vrijedne proizvode uz pomoć mikroorganizama u drugoj proizvodnji.

4). Priroda biotehnološke proizvodnje bez otpada čini je ekološki najprihvatljivijom

5). Istraživanja u oblasti biotehnologije ne zahtijevaju velika kapitalna ulaganja i ne zahtijevaju skupu opremu.

Primarni zadaci moderne biotehnologije uključuju stvaranje i široki razvoj:

1) nove biološki aktivne supstance i lekovi za medicinu (interferoni, insulin, hormoni rasta, antitela);

2) mikrobiološka sredstva zaštite biljaka od bolesti i štetnosti

lei, bakterijska đubriva i regulatori rasta biljaka, novi visokoproduktivni i otporni na štetne faktore životne sredine hibridi poljoprivrednih biljaka dobijeni metodama genetskog i staničnog inženjeringa;

3) vrijedne aditive stočnoj hrani i biološki aktivne supstance (proteini stočne hrane, aminokiseline, enzimi, vitamini, antibiotici u hrani) za povećanje produktivnosti stoke;

4) nove tehnologije za dobijanje ekonomski vrednih proizvoda za upotrebu u prehrambenoj, hemijskoj, mikrobiološkoj i drugim industrijama;

5) tehnologije za dubinsku i efikasnu preradu poljoprivrednog, industrijskog i kućnog otpada, korišćenje otpadnih voda i gasno-vazdušnih emisija za proizvodnju biogasa i visokokvalitetnih đubriva.

Tradicionalna (konvencionalna) tehnologija predstavlja razvoj koji odražava prosječan nivo proizvodnje koji postiže većina proizvođača proizvoda u industriji. Ova tehnologija ne pruža svom kupcu značajne tehničko-ekonomske prednosti i kvalitet proizvoda u odnosu na slične proizvode vodećih proizvođača, te se u ovom slučaju ne može računati na dodatne (nadprosječne) zarade. Njegove prednosti za kupca su relativno niska cijena i mogućnost kupovine tehnologije testirane u proizvodnim uvjetima. Tradicionalna tehnologija nastaje, u pravilu, kao rezultat zastarjelosti i masovnog širenja napredne tehnologije. Takva tehnologija se obično prodaje po cijenama koje kompenziraju prodavcu troškove njezine pripreme i ostvarivanja prosječne dobiti.

Prednosti biotehnoloških procesa u odnosu na hemijsku tehnologiju: biotehnologija ima sljedeće glavne prednosti:

· mogućnost dobijanja specifičnih i jedinstvenih prirodnih supstanci, od kojih se neke (npr. proteini, DNK) još ne mogu dobiti hemijskom sintezom;

·provođenje biotehnoloških procesa na relativno niskim temperaturama i pritiscima;

mikroorganizmi imaju znatno veće stope rasta i akumulacije ćelijske mase od drugih organizama

· jeftin poljoprivredni i industrijski otpad može se koristiti kao sirovina u biotehnološkim procesima;

· biotehnološki procesi, u poređenju sa hemijskim, obično su ekološki prihvatljiviji, imaju manje štetnog otpada i bliski su prirodnim procesima koji se dešavaju u prirodi;

·Tehnologija i oprema u biotehnološkoj proizvodnji su po pravilu jednostavniji i jeftiniji.

Biotehnološka faza

Glavna faza je sama biotehnološka faza, u kojoj, korištenjem jednog ili drugog biološkog agensa, dolazi do transformacije sirovina u jedan ili drugi ciljni proizvod.

Obično je glavni zadatak biotehnološke faze dobivanje određene organske tvari.

Biotehnološka faza uključuje:

Fermentacija je proces koji se provodi uzgojem mikroorganizama.

Biotransformacija je proces promjene hemijske strukture supstance pod uticajem enzimske aktivnosti ćelija mikroorganizama ili gotovih enzima.

Biokataliza je kemijska transformacija tvari koja se događa pomoću biokatalizatora-enzima.

Biooksidacija je potrošnja zagađivača od strane mikroorganizama ili udruživanje mikroorganizama u aerobnim uvjetima.

Metanska fermentacija je prerada organskog otpada pomoću asocijacije metanogenih mikroorganizama u anaerobnim uvjetima.

Biokompostiranje je smanjenje sadržaja štetnih organskih supstanci udruživanjem mikroorganizama u čvrsti otpad, kojem se daje posebna rahla struktura kako bi se osigurao pristup zraku i ujednačena vlaga.

Biosorpcija je sorpcija štetnih nečistoća iz plinova ili tekućina od strane mikroorganizama, obično vezanih za posebne čvrste nosače.

Bakterijsko ispiranje je proces pretvaranja spojeva metala netopivih u vodi u otopljeno stanje pod utjecajem posebnih mikroorganizama.

Biorazgradnja je uništavanje štetnih jedinjenja pod uticajem mikroorganizama biodestruktora.

Tipično, biotehnološka faza ima jednu tekućinu i jednu struju plina kao izlazne tokove, ponekad samo jednu tekućinu. Ako se proces odvija u čvrstoj fazi (na primjer, zrenje sira ili biokompostiranje otpada), izlaz je tok prerađenog čvrstog proizvoda.

Pripremne faze

Pripremne faze služe za pripremu i pripremu potrebnih vrsta sirovina za biotehnološku fazu.

Sljedeći procesi se mogu koristiti u fazi pripreme.

Sterilizacija okoline - za aseptične biotehnološke procese u kojima je nepoželjan ulazak strane mikroflore.

Priprema i sterilizacija gasova (obično vazduha) neophodnih za biotehnološki proces. Priprema zraka se najčešće sastoji od čišćenja od prašine i vlage, osiguravanja potrebne temperature i čišćenja od mikroorganizama prisutnih u zraku, uključujući spore.

Priprema sjemenskog materijala. Očigledno, da bi se izvršio mikrobiološki proces ili proces uzgoja izoliranih biljnih ili životinjskih stanica, potrebno je pripremiti sjemenski materijal – prethodno uzgojenu malu količinu biološkog agensa u odnosu na glavnu fazu.

Priprema biokatalizatora. Za procese biotransformacije ili biokatalize potrebno je prvo pripremiti biokatalizator – bilo enzim u slobodnom ili fiksiranom obliku na nosaču, ili biomasu mikroorganizama prethodno uzgojenih do stanja u kojem se ispoljava njegova enzimska aktivnost.

Prethodna obrada sirovina. Ako sirovine uđu u proizvodnju u obliku neprikladnom za direktnu upotrebu u biotehnološkom procesu, tada se provodi operacija preliminarne pripreme sirovina. Na primjer, prilikom proizvodnje alkohola, pšenica se prvo drobi, a zatim podvrgava enzimskom procesu „saharifikacije“, nakon čega se saharificirana sladovina fermentacijom u biotehnološkoj fazi pretvara u alkohol.

Čišćenje proizvoda

Zadatak ove faze je ukloniti nečistoće i učiniti proizvod što čistijim.

Kromatografija je proces sličan adsorpciji.

Dijaliza je proces u kojem tvari male molekularne težine mogu proći kroz polupropusni septum, dok tvari visoke molekularne težine ostaju.

Kristalizacija. Ovaj proces se zasniva na različitoj rastvorljivosti supstanci na različitim temperaturama.

Koncentracija proizvoda

Dalji zadatak je osigurati njegovu koncentraciju.

U fazi koncentriranja koriste se procesi kao što su isparavanje, sušenje, taloženje, kristalizacija sa filtracijom nastalih kristala, ultrafiltracija i hiperfiltracija ili nanofiltracija, koji omogućavaju svojevrsno „cijeđenje“ otapala iz otopine.

Tretman otpadnih voda i emisija

Prečišćavanje ovih otpadnih voda i emisija poseban je zadatak koji se mora riješiti u našem ekološki nepovoljnom vremenu. U suštini, tretman otpadnih voda je zasebna biotehnološka proizvodnja, koja ima svoje pripremne faze, biotehnološku fazu, fazu taloženja biomase aktivnog mulja i fazu dodatnog tretmana otpadnih voda i preradu mulja.

Vrste bioloških objekata koji se koriste u biotehnologiji, njihova klasifikacija i karakteristike. Biološki objekti životinjskog porijekla. Biološki objekti biljnog porijekla.

Predmeti biotehnologije su: organizovane ekstracelularne čestice (virusi), ćelije bakterija, gljiva, protozoa, tkiva gljiva, biljaka, životinja i ljudi, enzimi i komponente enzima, molekule biogenih nukleinskih kiselina, lektini, citokinini, primarni i sekundarni metaboliti.

Trenutno većinu bioloških objekata biotehnologije predstavljaju predstavnici 3 superkraljevstva:

1) Acoryotac – acoryots ili anucleate;

2) Prokariotaci – prokarioti ili prenuklearni;

3) Eukariotaci - eukarioti ili nuklearni.

Oni su predstavljeni sa 5 kraljevstava: akarioni uključuju viruse (nećelijske organizirane čestice); Prokarioti uključuju bakterije (morfološka elementarna jedinica); Eukarioti uključuju gljive, biljke i životinje. Vrsta kodiranja genetske informacije DNK (za DNK ili RNK viruse).

Baktrije imaju ćelijsku organizaciju, ali nuklearni materijal nije odvojen od citoplazme nikakvim membranama i nije povezan ni sa kakvim proteinima. Većina bakterija je jednoćelijska, njihova veličina ne prelazi 10 mikrometara. Sve bakterije se dijele na arhiobakterije i eubakterije.

Gljive (Mycota) su važni biotehnološki objekti i proizvođači niza važnih prehrambenih jedinjenja i aditiva: antibiotika, biljnih hormona, boja, proteina gljiva, raznih vrsta sireva. Mikromicete ne formiraju plodište, dok makromicete čine. Imaju karakteristike životinja i biljaka.

Biljke (Plantae). Poznato je oko 300 hiljada biljnih vrsta. To su diferencirane organske biljke čiji su sastavni dijelovi tkiva (merimesentna, integumentarna, provodljiva, mehanička, bazalna i sekretorna). Samo mimetička tkiva su sposobna za podjelu. Bilo koja vrsta biljke, pod određenim uslovima, može proizvesti neorganizovanu ćelijsku masu ćelija koje se dele - kalus. Najvažniji biološki objekti su protoplasti biljnih ćelija. Nedostaje im ćelijski zid. Koristi se u ćelijskom inženjerstvu. Često se koriste morske alge. Od njih se dobijaju agar-agar i alginati (polisaharidi koji se koriste za pripremu mikrobioloških podloga).

Životinje (Animalia). U biotehnologiji se široko koriste biološki objekti kao što su ćelije raznih životinja. Pored ćelija viših životinja, koriste se ćelije protozoa. Ćelije viših životinja koriste se za dobivanje rekombinantne DNK i za toksikološke studije.

Glavni objekt biotehnološkog procesa je ćelija. U njemu se sintetizira ciljni proizvod. U suštini, ćelija je minijaturna hemijska fabrika u kojoj se svake minute sintetišu stotine složenih jedinjenja.

Osnova moderne biotehnološke proizvodnje je sinteza različitih supstanci pomoću mikrobnih ćelija. Ćelije viših biljaka i životinja još nisu našle široku upotrebu, zbog visokih zahtjeva za uzgojnim uvjetima.

Početna faza biotehnološkog razvoja prima čiste kulture ćelija i tkiva. Dalje manipulacije sa ovim kulturama karakteriše ujednačenost pristupa zasnovanih na klasičnim mikrobiološkim metodama. U ovom slučaju, kulture ćelija i tkiva viših biljaka i životinja se porede sa kulturama mikroorganizama.

Eukarioti i prokarioti. Većina mikroorganizama su jednoćelijska bića. Mikrobna stanica je odvojena od vanjskog okruženja ćelijskim zidom, a ponekad samo citoplazmatskom membranom, i sadrži različite subćelijske strukture. Postoje dvije glavne vrste stanične strukture koje se međusobno razlikuju po nizu osnovnih karakteristika. To su eukariotske i prokariotske ćelije. Mikroorganizmi koji imaju pravo jezgro nazivaju se eukarioti (eu - od grčkog - pravi, karyo - jezgro). Mikroorganizmi s primitivnim nuklearnim aparatom klasificiraju se kao prokarioti (prednuklearni).

Među mikroorganizmima na prokariote uključuju bakterije, aktinomicete i plavo-zelene alge (cijanobakterije), eukariotima- ostale alge (zelene, smeđe, crvene), mikomicete (sluzave plijesni), niže gljive - mikromicete (uključujući kvasac), protozoe (bičače, trepavice, itd.).

Njihovo zajedničko svojstvo je mala veličina, vidljivi su samo pod mikroskopom. Trenutno je poznato više od 100 hiljada vrsta različitih mikroorganizama.

Prokarioti ne prolaze kroz procese mitoze i mejoze. Češće se razmnožavaju jednostavnom diobom stanica.

U eukariotskoj ćeliji postoji jezgro odvojeno od okolne citoplazme dvoslojnom nuklearnom membranom sa porama. Jezgro sadrži 1-2 nukleola - centre za sintezu ribosomske RNK i hromozoma - glavne nosioce nasljednih informacija, koje se sastoje od DNK i proteina. Tokom diobe, hromozomi se raspoređuju između ćelija kćeri kao rezultat složenih procesa - mitoze i mejoze. Citoplazma eukariota sadrži mitohondrije, a kod fotosintetskih organizama hloroplast. Citoplazmatska membrana koja okružuje ćeliju prolazi unutar citoplazme u endoplazmatski retikulum; postoji i membranska organela - Golgijev aparat.

Prokariotske ćelije jednostavnije. Nemaju jasnu granicu između jezgre i citoplazme, a nema ni nuklearne membrane. DNK u ovim ćelijama ne formira strukture slične eukariotskim hromozomima. Prokarioti ne prolaze kroz procese mitoze i mejoze. Većina prokariota ne formira intracelularne organele ograničene membranama; nema mitohondrija ili hloroplasta.

Izbor oblika mikroorganizama sa određenim svojstvima

Odabir oblika mikroorganizama sa željenim svojstvima neophodnim za uzgoj uključuje nekoliko faza.

2.1. Izolacija mikroorganizama. Uzorci se uzimaju sa staništa mikroorganizama (zemlja, biljnih ostataka itd.). U odnosu na mikroorganizme koji oksidiraju ugljovodonike, takvo mjesto može biti tlo u blizini benzinskih pumpi, vinski kvasac se u izobilju nalazi na grožđu, anaerobni mikroorganizmi koji razgrađuju celulozu i stvaraju metan u velikim količinama žive u buragu preživara.

2.2. Dobijanje kultura obogaćivanja. Uzorci se unose u tečne hranljive podloge posebnog sastava, stvarajući povoljne uslove za razvoj proizvođača (temperatura, pH, izvori energije, ugljenik,
azot, itd.). Za akumulaciju proizvođača holesterol oksidaze, kao jedini izvor ugljenika koriste se podloge sa holesterolom; mikroorganizmi koji oksidiraju ugljovodonike - sredine sa parafinima; proizvođači proteolitičkih ili lipolitičkih enzima - medija koji sadrže proteine ​​ili lipide.

2.3. Izolacija čistih kultura. Uzorci iz kultura za obogaćivanje se inokuliraju na čvrste hranjive podloge. Pojedinačne ćelije mikroorganizama na čvrstim hranljivim podlogama formiraju se izolovane
kolonije ili klonovi, kada se ponovo zasijavaju, dobijaju se čiste kulture koje se sastoje od ćelija jedne vrste proizvođača.

Drugi način odabira mikroorganizama je iz postojećih kolekcija. Na primjer, proizvođači antibiotika su često aktinomiceti i etanol - kvasac.

Klon- kultura dobijena iz jedne ćelije, čista kultura- zbirka jedinki jedne vrste mikroorganizama, sojeva- usevi izolovani iz različitih prirodnih sredina ili iz istog okruženja u različito vreme.

2.4. Određivanje sposobnosti sintetiziranja ciljanog proizvoda - glavni kriterij pri odabiru proizvođača. Mikroorganizmi moraju ispunjavati sljedeće zahtjeve:

1) imaju visoku stopu rasta;

2) koristiti jeftine podloge doživotno;

3) biti otporan na infekciju stranom mikroflorom.

Jednoćelijske organizme karakteriziraju veće stope sintetičkih procesa od viših biljaka i životinja. Dakle, krava teška 500 kg sintetizira oko 0,5 kg proteina u jednom danu. Ista količina proteina može se dobiti u jednom danu koristeći 5 g kvasca. Zanimljivi su fotosintetski mikroorganizmi koji koriste svjetlosnu energiju i sposobni su asimilirati atmosferski dušik. Termofilni mikroorganizmi su korisni. Njihova upotreba smanjuje dodatne troškove za sterilizaciju industrijske opreme. Brzina rasta i metabolizam ovih organizama je 1,5-2 puta veća nego kod mezofila. Enzimi koje sintetiziraju otporni su na toplinu, kiseline i organske rastvarače.

Biotehnološke metode

U biotehnologiji postoje 2 metode: 1) Selekcija; 2) Genetski inženjering. Metode selekcije se koriste za dobijanje visoko aktivnih proizvoda. Selekcijom su dobijeni industrijski sojevi mikroorganizama čija sintetička aktivnost premašuje aktivnost originalnih sojeva za desetine i stotine puta.

Odabir

Izbor - usmjerena selekcija mutanata (organizmi čija je nasljednost pretrpjela nagle promjene). Opći put selekcije je prijelaz od jednostavnog odabira proizvođača do svjesnog dizajna njihovih genoma. U svakoj fazi, iz populacije mikroorganizama se biraju najefikasniji klonovi. Na taj način su tokom dužeg vremenskog perioda selektovani sojevi pivskog, vinskog, pekarskog, sirćetnog kvasca, bakterija propionske kiseline itd. Korišćena je postepena selekcija: u svakoj fazi se biraju najefikasniji klonovi iz populacija mikroorganizama. Ograničenja metode selekcije zasnovane na spontanim mutacijama povezana su sa njihovom niskom učestalošću, što značajno otežava intenziviranje procesa. Promjene u strukturi DNK su rijetke. Gen se mora udvostručiti u prosjeku 10 6 -10 8 puta da bi došlo do mutacije. Primjer odabira najproduktivnijih mutanata tokom uzgoja u kontinuiranom režimu je selekcija kvasca na osnovu otpornosti na etanol, otpadni proizvod kvasca. Inducirana mutageneza dovodi do značajnog ubrzanja selekcije - oštrog povećanja učestalosti mutacija biološkog objekta zbog umjetnog oštećenja genoma. Ultraljubičasto, rendgensko ili y-zračenje i neka hemijska jedinjenja koja izazivaju promene u primarnoj strukturi DNK imaju mutageno dejstvo. Neki od najpoznatijih i korišćenih mutagena uključuju azotičnu kiselinu, alkilirajuće agense itd.

Izvršite potpunu provjeru (projekcija) rezultirajućih klonova. Odabravši najproduktivnije klonove, ponavljaju tretman istim ili drugim mutagenom, ponovo biraju najproduktivniju opciju, itd., tj. Govorimo o postupnom odabiru na osnovu karakteristike od interesa.

Intenzitet rada je glavni nedostatak metode indukovane mutageneze i naknadne postupne selekcije. Nedostatak metode je i nedostatak informacija o prirodi mutacija; istraživač bira prema konačnom rezultatu.

Genetski inženjering

Genetski inženjering je ciljana modifikacija bioloških objekata kao rezultat uvođenja umjetno stvorenih genetskih programa. Nivoi genetskog inženjeringa:

1)genetski– direktna manipulacija rekombinantnom DNK, uključujući pojedinačne gene;

2)hromozomski– manipulacija grupama gena ili pojedinačnim hromozomima;

3)genomski(ćelijski) – prijenos cijelog ili većine genetskog materijala iz jedne ćelije u drugu (ćelijski inženjering). U modernom shvaćanju, genetski inženjering uključuje tehnologiju rekombinantne DNK.

Rad u oblasti genetskog inženjeringa obuhvata 4 faze: 1) dobijanje željenog gena; 2) ubacivanje u vektor sposoban za replikaciju; 3) unošenje gena u organizam pomoću vektora; 4) ishrana i selekcija ćelija koje su stekle željeni gen.

Genetski inženjering viših biljaka provodi se na nivou ćelije, tkiva i organizma.

Osnova ćelijskog inženjeringa je hibridizacija somatskih ćelija - fuzija nereproduktivnih ćelija u jedinstvenu celinu. Fuzija ćelija može biti potpuna ili sa uvođenjem njihovih pojedinačnih delova (mitohondrije, hloroplasti, itd.).

Somatska hibridizacija omogućava ukrštanje genetski udaljenih organizama. Prije fuzije, biljne, gljivične i bakterijske stanice se oslobađaju od stanične stijenke i dobivaju se protoplasti. Zatim se vanjske citoplazmatske membrane depolariziraju naizmjeničnim električnim ili magnetskim poljem, koristeći Ca + katione. Ćelijski zid je podvrgnut enzimskoj hidrolizi.

Pitanja za samotestiranje

1. Šta je predmet biotehnologije?

2. Koje vrste ćelijske strukture postoje?

3. Koje su faze kulturnog rasta?

4. Šta je selekcija i genetski inženjering?

4 Glavna karika biotehnološkog procesa je biološki objekat koji može izvršiti određenu modifikaciju sirovine i formirati jedan ili drugi neophodan proizvod. Takvi biotehnološki objekti mogu biti ćelije mikroorganizama, životinje i biljke, transgene životinje i biljke, gljive, kao i višekomponentni enzimski sistemi ćelija i pojedinačni enzimi. Osnova najsavremenije biotehnološke proizvodnje je mikrobna sinteza, odnosno sinteza različitih biološki aktivnih supstanci uz pomoć mikroorganizama. Nažalost, predmeti biljnog i životinjskog porijekla, iz niza razloga, još nisu našli tako široku upotrebu. Stoga je u budućnosti preporučljivo razmotriti mikroorganizme kao glavne objekte biotehnologije.

1 Mikroorganizmi su glavni objekti biotehnologije.Trenutno je poznato više od 100 hiljada različitih vrsta mikroorganizama. To su prvenstveno bakterije, aktinomicete i cijanobakterije. Kod ovako širokog spektra mikroorganizama, veoma važan i često težak problem je ispravan izbor upravo onog organizma koji je sposoban da obezbedi traženi proizvod, tj. služe u industrijske svrhe. 5

Mnogi biotehnološki procesi koriste ograničen broj mikroorganizama koji su klasifikovani kao GRAS (općenito prepoznati kao sigurni). Takvi mikroorganizmi uključuju bakterije Basillus subtilis, Basillus amyloliquefaciens, druge vrste bacila i laktobacila, te vrste Streptomyces. Ovo uključuje i vrste gljiva Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus, kvasac Saccharomyces, itd. GRAS mikroorganizmi su nepatogeni, netoksični i uglavnom ne stvaraju antibiotike, stoga se prilikom razvoja novog biotehnološkog procesa treba fokusirati na ove mikroorganizmi kao osnovni objekti biotehnologije. 6

Industrija mikrobiologije trenutno koristi hiljade sojeva mikroorganizama koji su prvobitno izolovani iz prirodnih izvora na osnovu njihovih korisnih svojstava, a zatim poboljšani različitim metodama. U vezi sa širenjem proizvodnje i asortimana proizvoda, sve je više predstavnika svijeta mikroba uključeno u mikrobiološku industriju. Treba napomenuti da u dogledno vrijeme nijedan od njih neće biti proučavan u istoj mjeri kao E. coli i Bac. subtilis. Razlog tome je ogroman radni intenzitet i visoka cijena ovog tipa istraživanja. 7

Posljedično, nastaje problem razvoja strategije i taktike istraživanja koja bi omogućila, uz razumnu količinu rada, da se iz potencijala novih mikroorganizama izvuče sve ono što je najvrednije pri stvaranju industrijski važnih sojeva proizvođača pogodnih za primjenu u biotehnološkim procesima. Klasičan pristup je izolacija željenog mikroorganizma iz prirodnih uslova. Iz prirodnih staništa potencijalnog proizvođača uzimaju se uzorci materijala (uzimaju se uzorci materijala) i inokuliraju u selektivnoj sredini koja osigurava preferencijalni razvoj mikroorganizma od interesa, tj. primaju takozvane kulture obogaćivanja. 8

Sljedeći korak je izolacija čiste kulture uz daljnje proučavanje izolovanog mikroorganizma i, ako je potrebno, približno određivanje njegove proizvodne sposobnosti. Postoji još jedan način odabira mikroorganizama proizvođača - to je odabir željene vrste iz dostupnih kolekcija dobro proučenih i temeljito okarakteriziranih mikroorganizama. Ovo, naravno, eliminira potrebu za izvođenjem niza radno intenzivnih operacija. 9

Glavni kriterij pri odabiru biotehnološkog objekta je sposobnost sintetiziranja ciljanog proizvoda. No, osim toga, sama tehnologija procesa može sadržavati i dodatne zahtjeve, koji su ponekad vrlo, vrlo važni, da ne kažem odlučujući. Općenito, mikroorganizmi moraju imati visoku stopu rasta, koristiti jeftine supstrate neophodne za njihov život i biti rezidentni u stranoj mikroflori, odnosno imati visoku konkurentnost. Sve navedeno omogućava značajno smanjenje troškova proizvodnje ciljnog proizvoda. 10

Navedimo nekoliko primjera koji dokazuju ulogu mikroorganizama kao objekata biotehnologije: 1. Jednoćelijske organizme, po pravilu, karakteriziraju veće stope rasta i sintetički procesi od viših organizama. Međutim, to nije karakteristično za sve mikroorganizme. Neki od njih rastu izuzetno sporo, ali su od posebnog interesa jer su sposobni proizvoditi razne vrlo vrijedne tvari. jedanaest

2. Od posebnog interesa kao objekti biotehnološkog razvoja su fotosintetski mikroorganizmi koji koriste energiju sunčeve svjetlosti u svojim životnim aktivnostima. Neke od njih (cijanobakterije i fotosintetski eukarioti) koriste CO 2 kao izvor ugljika, a neki predstavnici cijanobakterija, pored svega navedenog, imaju sposobnost asimilacije atmosferskog dušika (tj. izuzetno su nepretenciozni prema hranjivim tvarima). Fotosintetski mikroorganizmi obećavaju kao proizvođači amonijaka, vodonika, proteina i niza organskih spojeva. Međutim, napredak u njihovoj upotrebi, zbog ograničenog temeljnog znanja o njihovoj genetskoj organizaciji i molekularno biološkim mehanizmima života, očigledno ne treba očekivati ​​u bliskoj budućnosti. 12

3. Određena pažnja se posvećuje takvim biotehnološkim objektima kao što su termofilni mikroorganizmi koji rastu na °C. Ovo svojstvo je gotovo nepremostiva prepreka razvoju strane mikroflore tokom relativno nesterilnog uzgoja, tj. pruža pouzdanu zaštitu od kontaminacije. Među termofilima pronađeni su proizvođači alkohola, aminokiselina, enzima i molekularnog vodonika. Osim toga, njihova stopa rasta i metabolička aktivnost su 1,5-2 puta veća od one kod mezofila. Enzime koje sintetiziraju termofili karakterizira povećana otpornost na toplinu, neke oksidacijske agense, deterdžente, organske rastvarače i druge nepovoljne faktore. U isto vrijeme, malo su aktivni na uobičajenim temperaturama. 13

Tako su proteaze jednog od predstavnika termofilnih mikroorganizama 100 puta manje aktivne na 20 °C nego na 75 °C. Ovo posljednje je vrlo važno svojstvo za neku industrijsku proizvodnju. Na primjer, enzim Tag polimeraza iz termofilne bakterije Thermus aquaticus našao je široku primjenu u genetskom inženjeringu. Prethodno je spomenuto još jedno veoma značajno svojstvo ovih organizama, a to je da kada se uzgajaju temperatura sredine u kojoj borave znatno premašuje temperaturu okoline. Ova visoka temperaturna razlika osigurava brzu i efikasnu izmjenu topline, omogućavajući korištenje bioloških reaktora bez glomaznih rashladnih uređaja. A potonje, zauzvrat, olakšava miješanje, prozračivanje i uklanjanje pjene, što zajedno značajno smanjuje troškove procesa. 14

2 Izolacija i selekcija mikroorganizama Sastavni dio procesa stvaranja najvrednijih i najaktivnijih proizvođača, tj. Prilikom odabira objekata u biotehnologiji važan je njihov odabir. Glavni način selekcije je svjesno dizajniranje genoma u svakoj fazi selekcije željenog proizvođača. Ovakva situacija nije uvijek mogla biti ostvarena zbog nedostatka efikasnih metoda za promjenu genoma odabranih organizama. U razvoju mikrobnih tehnologija značajnu su ulogu odigrale metode zasnovane na odabiru spontano nastalih modifikovanih varijanti koje karakterišu željene korisne karakteristike. 15

Kod ovakvih metoda obično se koristi postupna selekcija: u svakoj fazi selekcije iz populacije mikroorganizama se biraju najaktivnije varijante (spontani mutanti), iz kojih se u sljedećoj fazi odabiru novi, efikasniji sojevi i tako dalje. Uprkos očiglednim ograničenjima ove metode, koja se sastoji u niskoj učestalosti pojavljivanja mutanata, prerano je smatrati da su njene mogućnosti potpuno iscrpljene. 16

Proces selekcije najefikasnijih proizvođača značajno se ubrzava upotrebom metode indukovane mutageneze. Kao mutageni efekti koriste se UV, rendgensko i gama zračenje, određene hemikalije itd. Međutim, ni ova tehnika nije bez nedostataka od kojih je glavni njen radni intenzitet i nedostatak informacija o prirodi promjena, jer eksperimentator bira prema konačnom rezultatu. 17

Na primjer, otpornost organizma na jone teških metala može biti povezana sa supresijom sistema za apsorpciju ovih katjona od strane bakterijske ćelije, aktivacijom procesa uklanjanja katjona iz ćelije ili restrukturiranjem sistema (sistema) tj. podložan inhibitornom dejstvu kationa u ćeliji. Naravno, poznavanje mehanizama za povećanje održivosti omogućiće da se izvrši ciljani uticaj kako bi se u kraćem vremenu dobio konačni rezultat, kao i da se izaberu opcije koje su bolje prilagođene specifičnim uslovima proizvodnje. Upotreba navedenih pristupa u kombinaciji sa klasičnim tehnikama selekcije je suština savremene selekcije mikroorganizama koji proizvode. 18

Na primjer, otpornost organizma na jone teških metala može biti povezana sa supresijom sistema za apsorpciju ovih katjona od strane bakterijske ćelije, aktivacijom procesa uklanjanja katjona iz ćelije ili restrukturiranjem sistema (sistema) tj. podložan inhibitornom dejstvu kationa u ćeliji. Naravno, poznavanje mehanizama za povećanje održivosti omogućiće da se izvrši ciljani uticaj kako bi se u kraćem vremenu dobio konačni rezultat, kao i da se izaberu opcije koje su bolje prilagođene specifičnim uslovima proizvodnje. Upotreba navedenih pristupa u kombinaciji sa klasičnim tehnikama selekcije je suština savremene selekcije mikroorganizama koji proizvode. 19

ISPITNA ULAZNICA br. 1

Biotehnološki objekti i njihovi nivoi

Biotehnologija označava bilo koju vrstu tehnologije koja uključuje upotrebu bioloških sistema, živih organizama ili njihovih derivata za izradu ili modificiranje proizvoda ili procesa za određenu upotrebu.Biotehnološki resursi su biološki resursi koji se koriste u biotehnološkim procesima.

Predmeti za proizvodnju moraju ispunjavati određene zahtjeve: - sposobnost rasta na jeftinim hranljivim podlogama; - visoku brzinu rasta i formiranja ciljnog proizvoda; - minimalno stvaranje nusproizvoda; - stabilnost proizvođača iu odnosu na proizvodna svojstva; - neškodljivost proizvođača i ciljnog proizvoda za ljude i životnu sredinu.Važno svojstvo biološkog objekta je otpornost na infekcije, što je važno za održavanje sterilnosti i otpornosti na fage. Funkcije biološkog objekta su potpuna biosinteza ciljnog proizvoda, uključujući niz uzastopnih enzimskih reakcija ili katalizu samo jedne enzimske reakcije, što je od ključnog značaja za dobijanje ciljnog proizvoda.

Objekti biotehnologije su veoma raznoliki i njihov raspon se proteže od organiziranih dijelova (virusa) do ljudi.Biološki objekat koji vrši potpunu biosintezu ciljnog proizvoda naziva se proizvođač.Biološki objekt, koji je pojedinačni enzim koji koristi biotehnolog , naziva se industrijski biokatalizator.

b) bakterije i cijanobakterije;

d) alge;

e) protozoe;

g) biljke – niža (anabena-azola) i viša – patka.

U ovom slučaju biološki objekti mogu biti molekule (enzimi, imunomodulatori, nukleozidi, oligo- i polipeptidi, itd.), organizirani dijelovi (virusi, fagi), jednoćelijske (bakterije, kvasac) i višećelijske individue (filamentozne više gljive, biljna tkiva, itd.). jednoslojne kulture ćelija sisara), celih organizama biljaka i životinja. Ali čak i kada se biomolekul koristi kao predmet biotehnologije, njegovu početnu biosintezu u većini slučajeva provode odgovarajuće ćelije. Shodno tome, može se tvrditi da predmeti biotehnologije pripadaju ili mikrobima ili biljnim i životinjskim organizmima.

Koje sposobnosti imaju ćelije organizama?

Ćelija je elementarni biološki sistem sposoban za samoobnavljanje, samoreprodukciju i razvoj. Stanične strukture su u osnovi strukture biljaka i životinja. Koliko god izgledala raznolika struktura organizama, ona se zasniva na sličnim strukturama - ćelijama.
Ćelija ima sva svojstva živog sistema:
razmjenjuje materiju i energiju;
raste;
reprodukuje i prenosi svoje karakteristike nasljeđivanjem;
reaguje na vanjske signale (podražaje);
sposoban da se kreće.
To je najniži nivo organizacije, koji posjeduje sva ova svojstva, najmanja strukturna i funkcionalna jedinica živih bića. Može živjeti i odvojeno: izolirane ćelije višećelijskih organizama nastavljaju živjeti i razmnožavati se u hranjivom mediju.

Funkcije u ćeliji su raspoređene među različitim organelama kao što su jezgro ćelije, mitohondrije itd. Svi živi organizmi su ili, poput višećelijskih životinja, biljaka i gljiva, sastavljeni od mnogih ćelija, ili su, poput mnogih protozoa i bakterija, jednostruki. ćelijskih organizama. Jednoćelijski organizmi- nesistematska kategorija živih organizama čije se tijelo sastoji od jedne (za razliku od višećelijske) ćelije ( jednoćelijnost). Može uključivati ​​i prokariote i eukariote. Vjeruje se da su prvi živi organizmi na Zemlji bili jednoćelijski. Najstarijim od njih smatraju se bakterije i arheje. Višećelijski organizam- ekstrasistemska kategorija živih organizama čije se tijelo sastoji od mnogih ćelija, od kojih je većina (osim matičnih ćelija, na primjer, kambijumskih ćelija u biljkama) diferencirana, odnosno razlikuju se po strukturi i funkcijama. Trebalo bi razlikovati multicelularnost I kolonijalnost. Kolonijalnim organizmima nedostaju prave diferencirane ćelije i, posljedično, podjela tijela na tkiva. Moderna ćelijska teorija uključuje sljedeće odredbe:
1) ćelija - jedinica građe i razvoja svih organizama;
2) ćelije organizama iz različitih carstava žive prirode slične su po građi, hemijskom sastavu, metabolizmu i osnovnim manifestacijama životne aktivnosti;
3) nove ćelije nastaju kao rezultat deobe matične ćelije;
4) u višećelijskom organizmu ćelije formiraju tkiva;
5) organi se sastoje od tkiva.

Ćelije gljiva, biljaka i životinja imaju sličnu strukturu. Ćelija ima tri glavna dijela: jezgro, citoplazmu i plazma membranu. Plazma membrana se sastoji od lipida i proteina. Osigurava ulazak tvari u ćeliju i njihovo oslobađanje iz ćelije. U stanicama biljaka, gljiva i većine bakterija nalazi se ćelijska membrana iznad plazma membrane. Obavlja zaštitnu funkciju i igra ulogu skeleta. U biljkama se stanični zid sastoji od celuloze, a kod gljiva je napravljen od supstance nalik hitinu. Životinjske ćelije su prekrivene polisaharidima koji obezbeđuju kontakt između ćelija istog tkiva.

ISPITNA ULAZNICA -3

1. Zahtjevi za biološke objekte? Bioobjekat je proizvođač koji biosintetizira željeni proizvod, ili katalizator, enzim koji katalizuje njegovu inherentnu reakciju.

Zahtjevi za biološke objekte

Za realizaciju biotehnoloških procesa važni su parametri bioloških objekata : čistoća, brzina ćelijske proliferacije i reprodukcije virusnih čestica, aktivnost i stabilnost biomolekula ili biosistema.

Treba imati na umu da se pri stvaranju povoljnih uvjeta za odabrani biološki objekt biotehnologije ti isti uvjeti mogu pokazati povoljnim, na primjer, za mikrobe - kontaminante ili zagađivače. Predstavnici kontaminirajuće mikroflore su virusi, bakterije i gljive koje se nalaze u biljnim ili životinjskim kulturama ćelija. U tim slučajevima, kontaminantni mikrobi djeluju kao štetnici biotehnološke proizvodnje. Kada se enzimi koriste kao biokatalizatori, postoji potreba da se u izoliranom ili imobiliziranom stanju zaštite od uništenja banalnom saprofitnom (nepatogenom) mikroflorom, koja zbog nesterilnosti sistema može prodrijeti u biotehnološki proces izvana.

Aktivnost i stabilnost u aktivnom stanju bioloških objekata jedan su od najvažnijih pokazatelja njihove pogodnosti za dugotrajnu upotrebu u biotehnologiji.

Dakle, bez obzira na sistematski položaj biološkog objekta, u praksi koriste ili prirodno organizovane čestice (fage, viruse) i ćelije sa prirodnom genetskom informacijom, ili ćelije sa veštački specificiranim genetskim informacijama, odnosno u svakom slučaju koriste ćelije, bio to mikroorganizam, biljka, životinja ili osoba. Na primjer, možemo spomenuti proces dobivanja polio virusa iz kulture stanica bubrega majmuna kako bi se stvorila vakcina protiv ove opasne bolesti. Iako nas ovdje zanima nakupljanje virusa, njegova reprodukcija se događa u stanicama životinjskog tijela. Drugi primjer je sa enzimima koji će se koristiti u imobiliziranom stanju. Izvor enzima su i izolirane ćelije ili njihove specijalizirane asocijacije u obliku tkiva iz kojih se izoluju potrebni biokatalizatori.

Navedite resurse gena?

Biološki resursi - organizmi koji jesu ili mogu biti objekti ribolova; sve komponente biosfere koje formiraju životnu sredinu (proizvođači, potrošači, razlagači). Spadaju u kategoriju iscrpljivih obnovljivih prirodnih resursa. Tu su biljni resursi, životinjski resursi, lov, ispaša itd. Poseban naglasak stavljen je na genetske resurse, odnosno nasljedne genetske informacije sadržane u genetskom kodu živih bića.

Razvoj biotehnologije usko je povezan s korištenjem genetskih resursa. Oni su, po pravilu, jedinstveno vlasništvo pojedinih regija svijeta, a na njihovoj upotrebi se često zasnivaju stoljetne tradicije i nacionalne karakteristike poljoprivrede, stočarstva i medicine.

Genetski resursi su genetski materijal stvarne ili potencijalne vrijednosti.

Zauzvrat, genetski materijal je definiran kao bilo koji materijal biljnog, životinjskog, mikrobnog ili drugog porijekla koji sadrži funkcionalne jedinice naslijeđa.

Biološki resursi su genetski resursi, organizmi ili njihovi dijelovi, populacije ili bilo koje druge biotičke komponente ekosistema koje imaju stvarnu ili potencijalnu korisnost ili vrijednost za čovječanstvo.

Koje su funkcije bioloških objekata?

Glavna karika u biotehnološkom procesu su biološki objekti.

Bioobjekat - centralni i obavezni element biotehnološke proizvodnje, stvarajući njenu specifičnost.

Biološki objekat može biti integralni višećelijski ili jednoćelijski organizam koji je zadržao svoju održivost. To mogu biti izolirane stanice višećelijskog organizma, kao i virusi i multienzimski kompleksi izolirani iz stanica koje su uključene u određeni metabolički proces. Takođe, biološki objekat može biti pojedinačni izolovani enzim.

Funkcija biološkog objekta- potpuna biosinteza ciljnog proizvoda, uključujući niz uzastopnih enzimskih reakcija ili katalizu samo jedne enzimske reakcije, što je od ključnog značaja za dobijanje ciljnog proizvoda.

Dokazano je da upotreba enzima u proizvodnji u imobiliziranom obliku, tj. Najracionalniji je povezan s nerastvorljivim nosačem, jer se u ovom slučaju osigurava ponavljanje njihove upotrebe i standardizacija ponavljajućih proizvodnih ciklusa.

Biološki objekti uključuju i makromolekule i mikro- i makroorganizme. Enzimi se koriste kao makromolekule. Njihova upotreba je najracionalnija, jer se u ovom slučaju osigurava ponavljanje njihove upotrebe i standardizacija ponovljenih derivacijskih ciklusa.

Virusi se koriste kao biološki objekti za pripremu vakcina. Dominantnu poziciju u savremenom biotehnološkom procesu zauzimaju mikrobne ćelije eukariota i prokariota. Oni su proizvođači (biološki objekt koji vrši potpunu biosintezu ciljnog proizvoda) primarnih metabolita koji se koriste kao lijekovi.

Više biljke su najširi izvor lijekova. Pri korištenju biljaka kao bioloških objekata, glavna pažnja je usmjerena na pitanja uzgoja biljnih tkiva u umjetnim podlogama.

Biotehnološki objekti se nalaze na različitim nivoima organizacije:

a) subcelularne strukture (virusi, plazmidi, mitohondrijska i hloroplastna DNK, nuklearna DNK);

b) bakterije i cijanobakterije;

d) alge;

e) protozoe;

f) kulture biljnih i životinjskih ćelija;

g) biljke - niža (anabena-azola) i viša - patka.

Vrste i funkcije DNK?

Nukleinske kiseline

Među ostalim hemijskim supstancama, DNK je izdvojena u posebnu grupu 1869. Međutim, strukturu i trodimenzionalnu strukturu DNK dešifrovali su engleski naučnik F. Crick i Amerikanac J. Watson tek 1953. godine. Izgradili su model DNK. To je dvostruka spirala, čija su oba lanca uvijena oko zamišljene ose.

DNK se sastoji od mnogih deoksiribonukleotidnih jedinica, koje su podijeljene u četiri tipa. Oni formiraju specifične sekvence karakteristične za svaki specifični živi organizam. Ovi deoksiribonukleotidi su trokomponentne formacije koje se sastoje od heterocikličke baze (purini - adenin ili gvanin, ili pirimidini - timin ili citozin), koji su zauzvrat u kombinaciji sa deoksiribozom.

Prokariotske ćelije sadrže jedan hromozom, koji uključuje dvostruki lanac DNK. Eukariotske ćelije sadrže nekoliko molekula DNK koje su povezane s proteinima i organizirane unutar jezgra. Jezgro je okruženo dvostrukim membranskim sistemom.

Funkcija DNK je da pohranjuje genetske informacije koje se koriste za kodiranje strukture svih proteina i svih tipova RNK svakog tipa organizma, regulira staničnu i tkivnu biosintezu komponenti i osigurava individualnost svakog organizma. Neki virusi također koriste DNK kao genetski materijal. Virusna DNK je manja od bakterijske DNK.

DNK struktura. DNK se može podijeliti na primarne, sekundarne i tercijarne strukture.

Primarna struktura DNK- ovo je količina, kvalitet i red rasporeda deoksiribonukleotidnih ostataka u polinukleotidnim lancima.

Sekundarna struktura DNK- predstavlja organizaciju polinukleotidnih lanaca u molekulu DNK. Molekul DNK se sastoji od dva polinukleotidna lanca usmjerena jedan prema drugome i desno uvijena oko spiralne ose kako bi se formirala dvostruka spirala. Njegov prečnik je 1,8-2,0 nm sa periodom identiteta od 3,4 nm.

Ugljikohidratno-fosfatne grupe u heliksu nalaze se spolja (šećerno-fosfatna baza), a azotne baze su iznutra. Dušične baze dva lanca međusobno su povezane vodoničnim vezama prema principu komplementarnosti: adenin formira dvostruku vezu s timinom, a gvanin, zauzvrat, formira tri veze s citozinom. Dvostruka spirala je karakteristična struktura za većinu molekula DNK. Neki virusi sadrže jednolančanu DNK, kao i kružne oblike DNK - plazmide.

Tercijarna struktura DNK- to je formiranje u svemiru spiralnih i superheličkih oblika molekula DNK. Tercijarna struktura DNK (prokarioti i eukarioti) razlikuje se po nekim karakteristikama koje su povezane sa strukturom i funkcijom ćelija. Tercijarna struktura eukariotske DNK nastaje zbog višestrukog supersmotanja molekula i ostvaruje se u obliku DNK kompleksa sa proteinima.

ULAZNICA ZA ISPIT br. 5_____

Klasifikacija bioloških objekata

Makromolekule

Enzimi svih klasa (obično hidrolaze i transferaze); uklj. u imobiliziranom obliku (povezanom s nosačem) koji osigurava ponovnu upotrebu i standardizaciju ciklusa proizvodnje koji se ponavlja;

DNK i RNK - u izolovanom obliku, kao dio stranih ćelija.

Mikroorganizmi

Virusi (sa oslabljenom patogenošću se koriste za dobijanje vakcina);

Prokariotske i eukariotske stanice su proizvođači primarnih metabolita: aminokiselina, dušičnih baza, koenzima, mono- i disaharida, enzima za zamjensku terapiju itd.); -proizvođači sekundarnih metabolita: antibiotika, alkaloida, steroidnih hormona itd.;

Normoflora - biomasa određenih vrsta mikroorganizama koja se koristi za prevenciju i liječenje disbakterioze;

Uzročnici zaraznih bolesti su izvori antigena za proizvodnju vakcine;

Transgene m/o ili ćelije su proizvođači proteinskih hormona specifičnih za ljude, proteinskih faktora nespecifičnog imuniteta itd.

Makroorganizmi

Više biljke su sirovine za proizvodnju biološki aktivnih supstanci;

Životinje - sisari, ptice, gmizavci, vodozemci, člankonošci, ribe, mekušci, ljudi;

Transgeni organizmi.

Vrste i funkcije RNK?

Jedno od najvažnijih otkrića u drugoj polovini dvadesetog veka bile su nukleinske kiseline RNK i DNK, zahvaljujući kojima se čovek približio razotkrivanju tajni prirode.

Nukleinske kiseline- To su organska jedinjenja sa visokomolekularnim svojstvima. Sadrže vodonik, ugljik, dušik i fosfor.

To je jedan polinukleotidni lanac (osim virusa), koji je mnogo kraći od DNK. Jedan RNA monomer su ostaci sledećih supstanci: azotne baze; pet-ugljični monosaharid; fosforne kiseline. RNK ima pirimidinsku (uracil i citozin) i purinsku (adenin, gvanin) baze. Riboza je monosaharidni nukleotid RNK.

RNK stanice prvi je otkrio njemački biohemičar R. Altmann proučavajući ćelije kvasca. Sredinom dvadesetog veka dokazana je uloga DNK u genetici. Tek tada su opisani tipovi RNK i funkcije.

U zavisnosti od vrste RNK, razlikuju se i njene funkcije. Postoji nekoliko vrsta:

1) Messenger RNA (i-RNA). Ovaj biopolimer se ponekad naziva glasnička RNK (m-RNA). Ova vrsta RNK nalazi se i u jezgru i u citoplazmi ćelije. Glavna svrha je prijenos informacija o strukturi proteina od deoksiribonukleinske kiseline do ribozoma, gdje se sastavlja proteinski molekul. Relativno mala populacija RNK molekula, koja čini manje od 1% svih molekula.

2) Ribosomalna RNK (r-RNA). Najčešći tip RNK (oko 90% svih molekula ovog tipa u ćeliji). R-RNA se nalazi u ribosomima i predstavlja šablon za sintezu proteinskih molekula. Ima najveću veličinu u odnosu na druge vrste RNK. Molekularna težina može doseći 1,5 miliona daltona ili više.

3) Transfer RNK (tRNA). Nalazi se uglavnom u citoplazmi ćelije. Glavna svrha je transport (transfer) aminokiselina do mjesta sinteze proteina (u ribozome). Transfer RNK čini do 10% svih RNK ​​molekula smještenih u ćeliji. Ima najmanju veličinu u odnosu na druge molekule RNK (do 100 nukleotida).

4) Manje (male) RNK. To su molekule RNK, najčešće male molekulske težine, smještene u različitim dijelovima ćelije (membrana, citoplazma, organele, jezgro itd.). Njihova uloga nije u potpunosti shvaćena. Dokazano je da mogu pomoći sazrijevanju ribosomske RNK, sudjelovati u prijenosu proteina kroz ćelijsku membranu, promovirati reduplikaciju molekula DNK, itd.

5) Ribozimi. Nedavno identifikovana vrsta RNK koja aktivno učestvuje u ćelijskim enzimskim procesima kao enzim (katalizator).

6) Virusna RNK. Svaki virus može sadržavati samo jednu vrstu nukleinske kiseline: DNK ili RNK. Prema tome, virusi koji sadrže RNK molekul nazivaju se virusi koji sadrže RNK. Kada virus ovog tipa uđe u ćeliju, može doći do procesa reverzne transkripcije (formiranje nove DNK na bazi RNK), a novonastala DNK virusa se integriše u genom ćelije i osigurava postojanje i reprodukciju. patogena. Drugi scenario je formiranje komplementarne RNK na matrici nadolazeće virusne RNK. U ovom slučaju, stvaranje novih virusnih proteina, vitalna aktivnost i reprodukcija virusa odvija se bez sudjelovanja dezoksiribonukleinske kiseline samo na osnovu genetskih informacija zabilježenih na virusnoj RNK.

Vrste i funkcije gena?

Gen, klasifikacija i organizacija gena
Genetika proučava zakone naslijeđa i varijabilnosti koji su univerzalni za sve žive organizme.
Elementarne diskretne jedinice nasljednosti su geni. Reprodukcija i djelovanje gena direktno je povezano sa matričnim procesima. Trenutno se gen smatra jedinicom funkcionisanja nasljednog materijala. Hemijska osnova gena je molekul DNK.
Postoji nekoliko pristupa klasifikaciji gena, od kojih svaki odražava karakteristike njihovog funkcionisanja tokom ontogeneze. Geni, kao jedinice funkcije nasljednog materijala, dijele se na strukturne, regulatorne i modulatorske gene.
Strukturni geni sadrže informacije o strukturi proteina (polipeptida) i ribonukleinskih kiselina (ribosomske i transportne), dok se genetske informacije realizuju u procesu transkripcije i translacije ili samo transkripcije.U čovjeka postoji oko 30.000 strukturnih gena, ali samo neki od njih su izražene.
Vitalnu aktivnost ćelija osigurava mali skup funkcionalnih gena, među njima su geni „domaćinstva“ - GOP (geni općih ćelijskih funkcija) i geni „luksuza“ - GSP (geni specijaliziranih funkcija). HOP osigurava implementaciju univerzalnih ćelijskih funkcija koje su neophodne za djelovanje svih stanica (histonski geni, r-RNA i t-RNA geni itd.). GSP: 1- selektivno se eksprimiraju u specijalizovanim ćelijama, određujući njihov fenotip (geni globini, imunoglobulini, itd.); 2 - funkcionišu u određenim uslovima okoline i predstavljaju gene "prilagodljivog odgovora". Pripadnost GOF-u ili SHG-u određena je strukturom inicijatora.
Regulatorni geni (gen regulatora laktoze operona, gen TFM itd.) koordiniraju aktivnost strukturnih gena na nivou ćelije, kao i derepresiju i represiju gena na nivou organizma. Uz regulatorne gene, postoje regulatorne sekvence (promotor, operator, terminator, pojačivači, prigušivači, element prije promotora), čija se funkcija otkriva u interakciji sa specifičnim proteinima.
Modulatorski geni pojačavaju ili slabe djelovanje strukturnih gena, mijenjajući njihovu funkcionalnu aktivnost.
Strukturni geni su različito organizirani kod prokariota i eukariota.
Kod prokariota, strukturni geni su organizovani u nezavisne gene, transkripcione jedinice i operone.
Nezavisni geni sastoje se od kontinuiranog niza kodona, oni su stalno eksprimirani i nisu regulirani na nivou transkripcije (genski regulator laktoznog operona). Transkripcione jedinice su grupe različitih gena koji su funkcionalno povezani i istovremeno se transkribiraju, čime se nakon toga osigurava isti broj sintetiziranih proizvoda. Obično su to geni za proteine ​​ili nukleinske kiseline (kod E. coli jedan od transkriptona sadrži dva t-RNA gena i tri r-RNA gena).
Operaon je grupa strukturnih gena, koji slijede jedan za drugim, pod kontrolom operatera - određenog dijela DNK.
Strukturni geni imaju zajednički promotor, operator i terminator, učestvuju u istom metaboličkom ciklusu i koordinirano su regulirani
Kod eukariota, strukturni geni, čija je funkcija povezana s regulatornim, organizirani su u obliku nezavisnih gena, ponovljenih gena i genskih klastera.
Nezavisni geni se, u pravilu, nalaze pojedinačno, njihova transkripcija nije povezana s transkripcijom drugih gena. Aktivnost nekih od njih regulirana je hormonima.
Geni koji se ponavljaju prisutni su na hromozomu u obliku ponavljanja (kopija) jednog gena - histonski geni, tRNA, rRNA. Razlog za ponavljanje histonskih gena je određen potrebom da se sintetiše veliki broj histona, koji su glavni strukturni proteini jezgra (ukupna masa histona je jednaka masi DNK).
Klaster gena je grupa različitih gena sa srodnim funkcijama, lokalizovanih u određenim regionima hromozoma. Klaster uključuje aktivno funkcionalne gene i pseudogene (Nukleotidne sekvence pseudogena su slične sekvencama funkcionalno aktivnih gena, ali pseudogeni se ne eksprimiraju i ne formiraju protein. Klasteri su često porodica gena koji potječu od gena pretka.
Klasičan primjer su globinski geni u klasterima A i B. Hemoglobin je predstavljen hemom i proteinom tetramer-globinom. Globinski tetramer se sastoji od dva identična lanca i dva identična lanca. Aminokiselinska sekvenca svakog globinskog lanca je kodirana vlastitim genom, koji je dio A ili B klastera, respektivno. Kod ljudi, klaster A se nalazi na hromozomu 16, a klaster B se nalazi na hromozomu 11 (slika 20). Klaster B zauzima dio DNK od 50 hiljada parova baza i uključuje pet funkcionalno aktivnih gena i jedan pseudogen: gen (epsilon); dva gena (gama); pseudogen (beta); gen (delta) i gen (beta).
Klaster A se nalazi kompaktnije i zauzima DNK regiju veličine više od 28 hiljada baznih parova i uključuje aktivni gen (zeta), pseudogen (zeta), pseudogen (alfa) i gene (alfa) dva i (alfa) jedan, koji kodiraju identične proteine. Globinski geni su mozaični u unutrašnjoj strukturi.
Ponovljeni geni i klasteri globinskih gena pripadaju multigenskim porodicama

ULAZNICA ZA ISPIT br. 7_____

Proizvođači proteina

Proizvodnja mikrobne biomase je najveća mikrobiološka proizvodnja. Mikrobna biomasa može biti dobar proteinski dodatak za kućne ljubimce, ptice i ribe. Proizvodnja mikrobne biomase posebno je važna za zemlje koje ne uzgajaju soju u velikim količinama (sojina sačma se koristi kao tradicionalni proteinski dodatak za stočnu hranu).

Prilikom odabira mikroorganizma uzimaju se u obzir specifična brzina rasta i prinos biomase na datom supstratu, stabilnost tokom protočne kultivacije i veličina ćelije. Ćelije kvasca su veće od bakterija i lakše se odvajaju od tekućine centrifugiranjem. Mogu se uzgajati poliploidni mutanti kvasca s velikim ćelijama. Trenutno su poznate samo dvije grupe mikroorganizama koje imaju svojstva neophodna za industrijsku proizvodnju velikih razmjera: kvasac iz roda Candida na n-alkanima (normalni ugljovodonici) i bakterija Methylophillus methylotrophus na metanolu.

Mikroorganizmi se mogu uzgajati i na drugim hranljivim podlogama: gasovima, nafti, otpadu iz uglja, hemijske, prehrambene, vina i votke i drvne industrije. Ekonomske prednosti njihove upotrebe su očigledne. Dakle, kilogram ulja prerađenog od strane mikroorganizama daje kilogram proteina, a recimo kilogram šećera - samo 500 grama proteina. Sastav aminokiselina proteina kvasca praktički se ne razlikuje od onog dobivenog od mikroorganizama uzgojenih na konvencionalnim ugljikohidratnim podlogama. Biološka ispitivanja preparata od kvasca uzgojenih na ugljovodonicima, koja su obavljena kako u našoj zemlji, tako iu inostranstvu, pokazala su potpuno odsustvo bilo kakvog štetnog dejstva na organizam ispitivanih životinja. Eksperimenti su izvedeni na mnogim generacijama desetina hiljada laboratorijskih i domaćih životinja. U svom neprerađenom obliku, kvasac sadrži nespecifične lipide i aminokiseline, biogene amine, polisaharide i nukleinske kiseline, a njihov učinak na organizam je još uvijek slabo shvaćen. Stoga se predlaže izolacija proteina iz kvasca u kemijski čistom obliku. Oslobađanje od nukleinskih kiselina također je postalo jednostavno.

U savremenim biotehnološkim procesima zasnovanim na upotrebi mikroorganizama, proizvođači proteina su kvasac, druge gljive, bakterije i mikroskopske alge.

Sa tehnološke tačke gledišta, najbolji od njih je kvasac. Njihova prednost leži prvenstveno u „proizvodljivosti”: kvasac se lako uzgaja u proizvodnim uslovima. Odlikuje ih visoka stopa rasta, otpornost na stranu mikrofloru, u stanju su da apsorbuju bilo koji izvor hrane, lako se odvajaju i ne zagađuju vazduh sporama. Ćelije kvasca sadrže do 25% suhe tvari. Najvredniji sastojak biomase kvasca su proteini, koji su po sastavu aminokiselina superiorniji od proteina zrna žitarica, a tek neznatno inferiorniji od proteina mlijeka i ribljeg brašna. Biološka vrijednost proteina kvasca određena je prisustvom značajne količine esencijalnih aminokiselina. U pogledu sadržaja vitamina, kvasac je bolji od svih proteinskih namirnica, uključujući riblje brašno. Osim toga, ćelije kvasca sadrže elemente u tragovima i značajnu količinu masti u kojoj dominiraju nezasićene masne kiseline. Pri ishrani krava krznim kvascem povećava se prinos mlijeka i sadržaj masti u mlijeku, a kvalitet krzna kod krznarskih životinja se poboljšava. Zanimljivi su i kvasci koji imaju hidrolitičke enzime i koji su sposobni rasti na polisaharidima bez njihove preliminarne hidrolize. Upotreba takvog kvasca izbjeći će skupu fazu hidrolize otpada koji sadrži polisaharide. Postoji više od 100 vrsta kvasca koje dobro rastu na škrobu kao jedinom izvoru ugljika. Među njima se izdvajaju dvije vrste koje formiraju i glukoamilaze i β-amilaze, rastu na škrobu sa visokim ekonomskim koeficijentom i mogu ne samo da asimiliraju, već i fermentiraju škrob: Schwanniomyces occidentalis i Saccharomycopsis fibuliger. Obje vrste su obećavajući proizvođači proteina i amilolitičkih enzima na otpadu koji sadrži škrob. U toku je i potraga za kvascem koji bi mogao razgraditi nativnu celulozu. Celulaze su pronađene u nekoliko vrsta, na primjer u Trichosporon pullulans, ali je aktivnost ovih enzima niska i još nema govora o industrijskoj upotrebi takvih kvasaca. Kvasci iz roda Kluyveromyces dobro rastu na inulinu, glavnoj tvari za skladištenje gomolja jerusalimske artičoke, važnoj hrani za životinje koja se također može koristiti za proizvodnju proteina kvasca.

Klasifikacija enzima

Klasifikacija enzima je zasnovana na njihovom mehanizmu djelovanja i uključuje 6 klasa.

Enzimi kao biokatalizatori imaju niz jedinstvenih svojstava, kao što su visoka katalitička aktivnost i selektivnost djelovanja. U nekim slučajevima enzimi imaju apsolutnu specifičnost, katalizirajući transformaciju samo jedne supstance. Svaki enzim ima svoj optimalni pH, pri kojem je njegov katalitički učinak maksimalan. S oštrom promjenom pH, enzimi se inaktiviraju zbog nepovratne denaturacije. Ubrzanje reakcije s povećanjem temperature također je ograničeno na određene granice, jer već na temperaturi od 40-50 o C mnogi enzimi denaturiraju. Ova svojstva enzima moraju se uzeti u obzir pri razvoju tehnologije novog lijeka.

Budući da su enzimi tvari proteinske prirode, njihovu količinu u mješavini s drugim proteinima gotovo je nemoguće odrediti. Prisustvo enzima u preparatu može se odrediti samo tokom reakcije koju enzim katalizira. U ovom slučaju, kvantitativna procjena sadržaja enzima može se dati određivanjem ili količine nastalih produkta reakcije ili količine potrošene supstrata. Jedinicom aktivnosti enzima uzima se količina enzima koja katalizuje konverziju jednog mikromola supstrata u minuti pod datim standardnim uslovima - standardna jedinica aktivnosti.

Glavni dio enzima proizvedenih industrijski su hidrolaze. Tu spadaju prvenstveno amilolitički enzimi: α-amilaza, β-amilaza, glukoamilaza. Njihova glavna funkcija je hidroliza škroba i glikogena. Tokom hidrolize škrob se razlaže na dekstrine, a zatim na glukozu. Ovi enzimi se koriste u industriji alkohola i pekarstvu.

Proteolitički enzimi čine klasu peptidnih hidrolaza. Njihovo djelovanje je da ubrzaju hidrolizu peptidnih veza u proteinima i peptidima. Njihova važna karakteristika je selektivna priroda njihovog djelovanja na peptidne veze u proteinskom molekulu. Na primjer, pepsin djeluje samo na vezu s aromatičnim aminokiselinama, tripsin djeluje na vezu između arginina i lizina. U industriji, proteolitički enzimi se klasifikuju prema njihovoj sposobnosti da budu aktivni u određenom pH opsegu:

· pH 1,5 - 3,7 - kisele proteaze;

· pH 6,5 - 7,5 - proteaze;

· pH > 8,0 - alkalne proteaze.

Proteaze nalaze široku primenu u raznim industrijama:

· meso - za omekšavanje mesa;

· štavljenje - omekšavanje kože;

· proizvodnja filma - otapanje sloja želatine tokom regeneracije filma;

· parfimerija - aditivi pastama za zube, kremama, losionima;

· proizvodnja deterdženata - aditiva za uklanjanje proteinskih kontaminanata;

· medicina - u liječenju upalnih procesa, tromboza itd.

Pektolitički enzimi smanjuju molekularnu težinu i smanjuju viskoznost pektinskih tvari. Pektinaze se dijele u dvije grupe - hidrolaze i transeliminaze. Hidralaze cijepaju metilne ostatke ili razbijaju glikozidne veze. Transeliminaze ubrzavaju nehidrolitičku razgradnju pektinskih supstanci sa stvaranjem dvostrukih veza. Koriste se u tekstilnoj industriji (namakanje lana prije prerade), u vinarstvu - za bistrenje vina, kao i za konzerviranje voćnih sokova.

ULAZNICA ZA ISPIT 8

1 Koji su najčešći predstavnici cijanobakterija? Cijanobakterije, ili modrozelene alge (lat. Cyanobacteria) su velika grupa velikih gram-negativnih bakterija čija je karakteristična karakteristika sposobnost fotosinteze. Cijanobakterije su najkompleksniji i najdiferenciraniji prokarioti. Cijanobakterije su česte u morima i slatkovodnim tijelima, pokrivaču tla i mogu sudjelovati u simbiozama (lišajevi). Rijetke vrste su toksične i oportunističke za ljude. Plavo-zelene alge su glavni elementi koji uzrokuju “cvjetanje” vode, što dovodi do masovnog uginuća riba, trovanja životinja i ljudi. Neke vrste karakterizira rijetka kombinacija svojstava: sposobnost fotosinteze i istovremeno fiksiranje dušika iz atmosferskog zraka.

Cijanobakterije su jednoćelijski organizmi koji mogu formirati kolonije; poznati su filamentni oblici. Reprodukcija se vrši binarnom fisijom, moguća je višestruka fisija. Životni ciklus pod povoljnim uslovima je 6-12 sati.

Cijanobakterije su široko rasprostranjene u širokom spektru ekoloških niša širom svijeta, zbog čega su dobili naziv kosmopolitski organizmi. Ovako široka rasprostranjenost povezana je s biološkim svojstvima cijanobakterija - specifičnim metabolizmom, visokom otpornošću na promjene parametara okoline kao što su temperatura, vlažnost, svjetlost, salinitet, izlaganje ultraljubičastom i radijacijskom zračenju, itd. Cijanobakterije žive u tundri, u snijegu i ledu, u pustinjama, u toplim izvorima sa temperaturama do 80C, u slanim jezerima i zemljištu.

ISPITNA ULAZNICA br. 9

ISPITNA ULAZNICA br. 10

ULAZNICA ZA ISPIT br. 11

ISPITNA KARTICA br. 12

1. Kako se zovu korisne bakterije? Navedite primjere takvih bakterija?

Korisne bakterije su klasifikovane kao eubakterije. Bakterije octene kiseline, predstavljene rodovima Gluconobacter i Acetobacter, su gram-negativne bakterije koje pretvaraju etanol u octenu kiselinu i octenu kiselinu u ugljični dioksid i vodu. Rod Bacillus pripada gram-pozitivnim bakterijama koje su sposobne da formiraju endospore i imaju peritrihoznu flagelaciju. B.subtilis je strogi aerob, dok B.thuringiensis može da živi u anaerobnim uslovima. Anaerobne bakterije koje stvaraju spore su predstavljene rodom Clostridium. C. acetobutylicum fermentira šećere u aceton, etanol, izopropanol i n-butanol (acetobutanol fermentacija), druge vrste također mogu fermentirati škrob, pektin i razna jedinjenja koja sadrže dušik.