Procesul biotehnologic are mai multe elemente de bază, printre care agentul biologic și producătorul. Fiecare biotehnologie începe cu utilizarea unui agent biologic. Numărul de date despre agenți crește în fiecare zi, dar, în ciuda acestui fapt, o celulă microbiană este mai des utilizată. Celulele de microorganisme sunt izolate din diferite surse și apoi îmbunătățite și modificate prin diverse metode. În timpul selecției, este necesar să se ia în considerare faptul că celula microbiană sau populația acesteia își păstrează proprietățile fizico-chimice în timpul fermentației.
Biotehnologie: dezvoltare și metode
Producătorii care sunt utilizați în industrie trebuie să fie rezistenți la diferite efecte adverse și să fie inofensive pentru oameni și ecosisteme.
Tehnologiile celulelor microbiene, utilizate în industrie, se bazează pe utilizarea heterotrofelor. Cu toate acestea, ei vor ceda în curând autotrofelor și organismelor care se dezvoltă și nu în condiții favorabile.
Cea mai importantă componentă a industriei biotehnologice este biocombustibilul, care transformă materia primă într-un produs finit. Aceste obiecte pot fi de origini diferite, inclusiv fiind transgenice.
Mulți producători se bazează pe sinteza microbiană. Din mai multe motive, plantele, animalele ca producători în comparație cu microorganismele sunt folosite mai rar.
La începutul procesului biotehnologic, culturile pure ale producătorului sunt separate. Dintr-un anumit punct de vedere, culturile vegetale și animale nu diferă de celulele microorganisme, cu toate acestea microorganismele sunt mai convenabile și mai economice, acesta este avantajul lor. Aproximativ 100.000 de specii de microorganisme au fost studiate cu mare precizie. Mai des, acestea sunt procariote, cum ar fi bacteriile și actinomicitele, eucariotele mai puțin dese, cum ar fi drojdia, algele și altele asemenea.
Cu o astfel de varietate de microorganisme, apare problema alegerii unei specii specifice, o tulpină care ne va permite să obținem produsul final utilizat în industrie. Din numărul mare de organisme disponibile în natură, doar o mică parte este utilizată pentru procesele biotehnologice. Pentru a desemna un producător, se folosește o nomenclatură binară, care include numele genului și speciei în latină și numărul tulpini.
Producătorii utilizați în biotehnologie sunt organismele cu un singur celular sau multicelulular care pot consta din celule identice sau reprezintă sisteme celulare complexe.
În industrie sunt utilizate trei tipuri de tulpini:
2. Obținut ca rezultat al mutagenezei.
3. Tulpinile obținute cu ajutorul ingineriei genetice.
Tulpinile utilizate în industrie ar trebui:
1. Fiți inofensivi pentru oameni și mediul înconjurător.
2. Au o rată ridicată de acumulare a biomasei și, în același timp, sunt viabile din punct de vedere economic.
3. Cantitatea minimă de subproduse.
4. Stabilitate ridicată și rezistență la cultivare.
5. Nu ar trebui să aibă toxicitate.
6. Să fie rezistent la microflora străină.
7. Posedă abilitatea de a crește pe substraturi ieftine.
Prin totalitatea acestor proprietăți, utilitatea acestui producător este evaluată.
Bacteriile din biotehnologie
Acestea sunt una dintre cele mai frecvent utilizate microorganisme ca producători. Acest lucru se datorează particularităților lor, pe de o parte, înmulțirea rapidă (împărțirea la fiecare 30-60 de minute); în al doilea rând, volumul de biomasă prelucrat de acestea poate depăși masa proprie de 40 de ori.
În majoritatea cazurilor, caracteristicile lor nu sunt realizate datorită acțiunii factorilor inhibitori. Cele mai importante proprietăți ale bacteriilor, așa cum s-a menționat deja mai sus, sunt înmulțirea rapidă a acestora și aceasta se folosește în producția de proteine și de BAS diferite.
Bacteriile sunt universale din punct de vedere biochimic, ceea ce le oferă posibilitatea de a asimila orice substanțe nutritive. De asemenea, pot alege substanțele necesare pentru amestecare, ceea ce determină adaptarea lor bună la factorii de mediu în schimbare.
În ceea ce privește prezența sau absența oxigenului, bacteriile sunt împărțite în 3 grupe. Cel mai adesea, bacteriile producătoare care sunt utilizate în biotehnologie sunt aerobe obligatorii, ceea ce înseamnă că cultivarea lor are loc în prezența oxigenului. Aceste bacterii care sunt cultivate cu o lipsă de oxigen - microaerofile, procesul în acest caz se numește microaerobă. Fac anaerobii facultativi sunt microorganismele a căror activitate de viață are loc în condiții anoxice, dar care pot trăi, de asemenea, dacă oxigenul este prezent în mediu. Exemple de bacterii aerotolerant sunt bacteriile care formează metan.
În majoritatea cazurilor, bacteriile sunt cultivate pe medii complexe, în care sunt incluse diferite substanțe (vitamine, aminoacizi etc.) care asigură creșterea lor. Acei producători care au nevoie de factori de creștere pentru funcțiile lor vitale sunt numiți auxotrofe, iar cei care nu au nevoie de aceștia - prototipuri. Majoritatea producătorilor pot crește pe medii artificiale în care acționează o sursă de carbon.
Arhebacteriile sunt folosite ca producători. Acestea există în condiții cu concentrații ridicate de substanțe și temperatură. Printre acestea sunt halobacterii izolați, care diferă în natura neobișnuită a mediului de creștere. Acestea pot crește în medii care conțin până la 30% clorură de sodiu, pește uscat, piele - toate acestea se datorează faptului că acestea conțin proteine care își pot exercita mecanismele doar la concentrații mari de clorură de sodiu.
În calitate de producători, se utilizează actinomycete - sunt bacterii gram-pozitive care sunt capabile să formeze un miceliu. În ciuda asemănării externe cu ciupercile, ei sunt procarioți, spre deosebire de ei, capabili să formeze filamente. Actinomycetele sunt capabile să producă diferite antibiotice care au o gamă largă de acțiuni biologice (tetraciclină, actinomicine etc.).
Bacteriile acționează ca producători în fabricarea unei game largi de medicamente, inclusiv antibiotice, aminoacizi, vitamine și altele asemenea. În acest caz, există două modalități principale de utilizare a acestora. Primul se bazează pe acumularea de masă bacteriană, iar al doilea se bazează pe sinteza metaboliților și acumularea lor în mediu. De asemenea, pe baza biomasei bacteriene, sunt pregătite diverse vaccinuri și bacteriofagi pentru diagnosticarea unui număr de boli.
Bacteriile sunt utilizate pe scară largă ca producători pentru producția de proteine, datorită mai multor avantaje caracteristice acestor producători:
- mediul poate include deșeuri de producție;
- valoare biologică ridicată;
- reacții rapide de sinteză a proteinelor;
- ușurința de cultivare chiar și în producția la scară largă;
- simplitate în schimbarea compoziției chimice sub influența metodelor de selecție.
În total, 30 de tipuri de bacterii sunt utilizate ca producători în biotehnologie și medicină. Când sunt cultivate, se utilizează gaz natural, precum și alcooli monohidrici cu greutate moleculară mică ca surse de carbon.
Ciuperci și alge din biotehnologie
Ciupercile au găsit de asemenea o largă aplicație ca producători. Acest lucru se datorează în parte asemănării lor, în anumite privințe, cu animalele și plantele. Cu toate acestea, ei au mult mai multe diferențe și avantaje cu ei. Diferite micromichete sunt folosite ca producători, de exemplu, drojdii și macromichete, de exemplu. ciupercile cu corpuri de fructe.
Ciupercile diferă de bacterii cu un diametru mai mare și rezistență mai mare la fagi. Cu toate acestea, ele sunt inferioare bacteriilor în ritmul de creștere.
Drojdii sunt ciupercile cele mai frecvent utilizate și singurele care sunt folosite în industrie. Ele sunt utilizate pe scară largă în producția de vin și bere, de asemenea, atunci când se obțin alcool tehnic și alcooli polihidrici, cum ar fi glicerina.
Pentru producția de alcool utilizate în principal bomboane de zahăr și Candida, care ca sursă de substanțe organice folosesc cel mai ades hexoză, dar pot fi cultivate și pe alcooli monohidrici cu conținut scăzut de molecule. Când este cultivată drojdia, este necesar să se respecte valorile optime ale temperaturii și ale indicelui de hidrogen (temperatura cea mai optimă pentru ele se situează la 30 de grade).
Funcțiile care formează mieliu sunt capabile să sintetizeze mai mult de 1200 de antibiotice. Cele mai importante pentru medicina clinica sunt penicilinele, care, la randul lor, sunt sintetizate de fungi din genul penicilina si anumite tipuri de aspergil. Cel mai important producător pentru producția de antibiotice este P. Chrysogenium. În timpul existenței sale se formează diverse forme de peniciline, care diferă una de cealaltă în structura moleculei de antibiotice, precum și în domeniul acțiunii lor.
Cu toate acestea, atunci când se obțin antibiotice bazate pe micromichete, există un dezavantaj semnificativ - este biomasa, care este reprezentată de un miceliu. Acest lucru complică foarte mult întregul mecanism de acțiune al fermentatorilor și implică o schimbare a proprietăților lichidului de cultură.
În legătură cu aceasta, cultivarea artificială a macromycetelor a devenit larg răspândită. formând corpuri fructifere. Se constată că ciupercile au un randament ridicat de proteine în comparație cu carnea de vită și pește. Acest lucru afectează nevoia ridicată de sinteză artificială a ciupercilor în cantitățile necesare și utilizarea lor ca aditivi biologici. Cu toate acestea, în ciuda tuturor acestor lucruri, ciupercile sunt produse cu conținut scăzut de calorii și nu pot intra în dieta unei persoane care conduce un stil de viață activ. nu va acoperi cheltuielile sale fiziologice.
Algele nu sunt folosite numai pentru hrană, ci sunt utilizate pentru producerea iodului, agar-agar, care este folosit ca agent de etanșare în prepararea unui număr de medii nutritive. De asemenea, algele au fost utilizate pe scară largă ca aditivi alimentari, complexe de vitamine, ca materie primă pentru obținerea mediilor nutritive în cultivarea nu numai a MO, ci și a celulelor de plante și animale.
Orice proces biotehnologic începe cu selecția producătorilor, fără de care este imposibil să se obțină produsul final. În zilele noastre există o mare varietate de obiecte vii care pot fi folosite ca producători. Se pot utiliza atât sisteme simple (unicelulare) cât și complexe (multicelulare), alegerea acestora depinzând de obiectivele acestui proces și de produsul țintă.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: