Типы и режимы ферментаций:периодические и непрерывные процессы.

Непрерывное культивирование в одном биореакторе называется

одностадийным.

Периодическое культивирование включает: состоит из нескольких стадий :а) стерилизацию сред и всего

оборудования; б) загрузку биореактора питательной средой; в) внесение посевного материала (клеток или спор); г) выращивание культуры (это может совпадать во времени с последующим этапом или предшествовать ему); д) синтез целевого продукта; е) отделение и очистку готового продукта. Все этапы представлены во временном аспекте; после окончания последнего этапа производится мойка биореактора и подготовка его к новому циклу.

При этом типе культивирования рост клеточной популяции подразделяется на несколько фаз: 1) лаг-фаза, или фаза задержанного роста, при которой клетки растут медленно и адаптируются к новой среде обитания в объеме ферментора; 2) экспоненциальная фаза, характеризующаяся интенсивным делением клеток и сбалансированностью роста всей популяции; 3) фаза замедленного роста, связанная с исчерпанием питательных субстратов и накоплением токсических продуктов метаболизма; 4) стационарная фаза, при которой прирост новых клеток количественно равняется числу погибающих; 5) фаза отмирания, характеризующаяся прогрессирующей гибелью клеток.

Выделение и селекция микроорганизмов, продуцентов биологически активных

Веществ

Селекция мироорганизмов:

Для биотехнологии нужны высокопродуктивные штаммы микроорганизмов. Их создают методами селекции - направленного отбора спонтанных или индуцированных (химическими мутагенами или радиацией) мутантов.

В результате селекции производительность продуцентов удается увеличить в сотни или тысячи раз

Еще один подход в генетико-селекционной работе - получение генетических рекомбинантов путем слияния разных штаммов бактерий, лишенных стенок (протопластов). Слияние протопластов позволяет объединять генетические материалы и таких микроорганизмов, которые в естественных условиях не скрещиваются.

Выделение:

Для выделения чистых культур микробов из материалов, содержащих обильную смешанную микрофлору, предложено много различных методов. Наибольшее распространение получил метод механического разъединения микроорганизмов, находящихся в исследуемом материале, с целью получения изолированных колоний на поверхности или в глубине питательной среды. Очень широко применяются элективные питательные среды, стимулирующие развитие тех микроорганизмов, чистую культуру которых предполагается выделить. Некоторые виды микробов обладают высокой чувствительностью к воздействию определенных факторов внешней среды. Индивидуальная устойчивость микробов к тому или иному фактору - была использована для разработки методов выделения чистых культур путем умерщвления сопутствующей микрофлоры. Этим способом производится выделение споровых форм микробов, устойчивых к действию высокой температуры, микобактерий туберкулеза, безразличных к действию» концентрированных растворов минеральных кислот, в отличие от остальных микробов, содержащихся в мокроте.

Метод рассева по поверхности, предложенный Дригаль-ским, является наиболее употребительным для получения чистой культуры микробов. Вместо шпателя можно пользоваться петлей. Материал на питательной среде распределяют параллельными штрихами по всей чашке в одном направлении.. Затем, повернув чашку на 180°, проводят штрихи в направлении, перпендикулярном первым штрихам. При таком способе* посева материал, находящийся на петле, расходуется постепенно, и по линиям сетки, нанесенным в конце посева, вырастают изолированные колонии микробов.

17.Преимущества микроорганизмов перед другими объектами в решении современных биотехнологических задач.Мир микроорганизмов крайне разнообразен. В настоящее время относительно хорошо охарактеризовано (или известно) более 100 тысяч различных их видов.Главным критерием при выборе биотехнологического объекта (в нашем случае микроорганизма-продуцента) является способность синтезировать целевой продукт. Однако помимо этого, в технологии самого процесса могут закладываться дополнительные требования, которые порой бывают очень и очень важными, чтобы не сказать решающими. В общих словах микроорганизмы должны: • обладать высокой скоростью роста; • утилизировать необходимые для их жизнедеятельности дешевые субстраты; • быть резистентными к посторонней микрофлоре, т. е. обладать высокой конкурентоспособностью. -небольшие размеры-вездесущны-разнообразные типы метаболизма-фототрофы-занимают небольшой объем-высокая скорость деления,быстрый рост-способны жить в различных условиях.Повышенная устойчивость к нагреванию,но малоактивны при обыных температурах.

Приемущества и недостатки биотехнологических производств по сравнению с химическими технологиями

Преимущества производства органических продуктов биотехнологическими способами перед чисто химическими методами достаточно многогранны:

• многие сложные органические молекулы, такие, как белки и

антибиотики, не могут практически быть синтезированы

химическими способами;

• биоконверсия обеспечивает значительно больший выход целевого

продукта;

• биологические системы функционируют при более низких

температурах, менее высоких значениях рН (близких к нейтральному)

и т. п.;

• каталитические биологические реакции намного специфичнее, чем

реакции химического катализа;

• биологические процессы обеспечивают почти исключительно

продукцию чистых изомеров одного типа, а не их смесей, как это

часто бывает в реакциях химического синтеза.

Но вместе с тем биологические способы в сравнении с химическими методами обладают рядом явных недостатков:

1. Биологические системы могут легко быть загрязнены постороннейнежелательной микрофлорой.

2. Целевой продукт, синтезируемый биологическим способом, присутствует в довольно сложной смеси, что обусловливает необходимость разделения его от примеси ненужных веществ.

3. Биотехнологические производства требуют больших количеств

воды, которую в итоге необходимо удалять, сбрасывая в

окружающую среду.

4. Биопроцессы обычно идут медленнее в сравнении со стандартными

химическими процессами

Векторные системы

С помощью ферментов рестриктаз и лигаз исследователи научились конструировать разнообразные по своим составным частям гибридные (рекомбинантные) ДНК, путём сшивки фрагментов разных видов in vitro. Но как полученным гибридным генам попасть в клетку и начать там “работать” – производить белки? Для доставки чужеродных генов в различные организмы учёные стали применять специальные устройства, так называемые векторы. Вектор – это молекула ДНК, способная самостоятельно реплицироваться в клетках различных организмов и обеспечивать размножение (клонирование) и работу (экспрессию) встроенного в неё искусственно какого-либо гена. В английской литературе вектор часто обозначается словом vehicle – повозка.

Идеальными векторными молекулами, созданными самой природой, оказались плазмиды, представляющие собой небольшие кольцевые молекулы ДНК, самостоятельно живущие в цитоплазме бактерий. Плазмиды способны к автономной репликации, обладают генами устойчивости к различным антибиотикам, что позволяет легко обнаружить их присутствие в клетках, плазмиды могут внедряться в хромосому клетки хозяина, а также имеют участки ДНК (сайты рестрикции) для действия ряда рестриктаз. Это означает, что каждая такая рестриктаза может разрезать кольцо плазмидной ДНК и переводить её в линейное состояние. После чего линейную плазмиду можно легко соединить с фрагментом ДНК другого вида с подходящими липкими концами.

Помимо плазмид в качестве векторов стали успешно использовать фаги и вирусы. Позже были созданы космиды – особый тип векторов, сочетающих свойства плазмиды и фага. Таким образом, последовательна была создана основная триада элементов техники генной инженерии: выделение генов, «сшивание» их с вектором, доставка гибридной структуры в конкретный (реципиентный) организм, где она сможет размножаться и наследоваться в потомстве.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: