Modern biotechnológia - fejlesztés és módszerek, orvosi oldal
A biotechnológiai folyamatnak több alapvető eleme van, köztük a biológiai szer és a termelő. Minden biotechnológia egy biológiai ágens használatával kezdődik. Az ügynökök száma növekszik minden nap, de ennek ellenére egy mikrobiális sejtet gyakrabban használnak. A mikroorganizmusok sejtjeit különféle forrásokból izolálják, majd különböző módszerekkel javítják és módosítják. A kiválasztás során figyelembe kell venni, hogy a mikrobiális sejt vagy annak populációja megtartja fizikai-kémiai tulajdonságait a fermentáció során.
Biotechnológia: fejlesztés és módszerek
Az iparban használt gyártóknak ellenállónak kell lenniük a különféle kedvezőtlen hatásokkal szemben, és ártalmatlannak kell lenniük az emberekkel és az ökoszisztémákkal szemben.
Az iparban használt mikrobiális sejtek technológiái a heterotrófok használatán alapulnak. Azonban hamarosan a autotrophák és a fejlődő organizmusok elé fognak menni, és nem kedvező körülmények között.
A biotechnológiai ipar legfontosabb összetevője a bioobjektum, amely a nyersanyagot késztermékké alakítja át. Ezek a tárgyak különböző eredetűek lehetnek, beleértve a transzgenikus is.
Sok gyártó alapja a mikrobiális szintézis. Számos okból kevésbé alkalmazzák a növényeket, az állatokat mint termelőket a mikroorganizmusokkal összehasonlítva.
A biotechnológiai folyamat elején a termelő tiszta kultúrái különválasztottak. Bizonyos szempontból a növényi és állati kultúrák nem különböznek a mikroorganizmusoktól, bár a mikroorganizmusok sokkal kényelmesebbek és gazdaságosabbak, ez az előnyük. Körülbelül 100 000 faj mikroorganizmust vizsgáltunk nagy pontossággal. Ezek gyakoribbak prokarióták, például baktériumok és actinomycetesek, ritkábban eukarióták, például élesztő, algák és hasonlók.
Ilyen fajta mikroorganizmusoknál felmerül a probléma egy adott faj kiválasztásával, egy törzs, amely lehetővé teszi számunkra az iparban használt végtermék megszerzését. A természetben rendelkezésre álló számos szervezetből csak egy kis részét használják a biotechnológiai folyamatokhoz. A termelő jelölésére bináris nómenklatúrát alkalmaznak, amely magában foglalja a nem latin nemzetség és fajok nevét és a törzsek számát.
A biotechnológia során alkalmazott gyártók egysejtű vagy többsejtű organizmusok, amelyek azonos sejtekből állhatnak, vagy komplex sejtrendszert képviselhetnek.
Az iparágban a törzsek 3 fajtáját használják:
2. A mutagenezis eredménye.
3. A génsebészet segítségével nyert törzsek.
Az iparban használt törzseknek:
1. Legyen ártalmatlan az emberre és a környezetre.
2. A biomassza felhalmozódása magas, és gazdaságilag életképes.
3. A melléktermékek minimális mennyisége.
4. Nagy stabilitás és a termesztéssel szembeni ellenállás.
5. Nem szabad toxikusnak lennie.
6. Az idegen mikroflóra ellen.
7. Possessze az olcsó szubsztrátumon való növekedést.
E tulajdonságok összességével értékelik e termelő hasznosságát.
Biotechnológiai baktériumok
Ezek a gyártók egyike a leggyakrabban használt mikroorganizmusoknak. Ez annak köszönhető, hogy sajátosak voltak, először a gyors szaporítással (30-60 perces osztás); másrészt az általuk feldolgozott biomassza mennyisége 40-szer meghaladhatja saját tömegét.
A legtöbb esetben a funkciók a gátló tényezők hatására nem valósulnak meg. A baktériumok legfontosabb tulajdonságai, amint azt korábban már említettük, azok gyors szaporodása, és ezt fehérje és különböző BAS gyártása során alkalmazzák.
A baktériumok biokémiai szempontból univerzálisak, így képesek arra, hogy bármilyen tápanyagot asszimiláljanak. Kiválaszthatják a keverékhez szükséges anyagokat is, amelyek meghatározzák a változó környezeti tényezőkhöz való megfelelő alkalmazkodást.
Az oxigén jelenlétére vagy hiányára tekintettel a baktériumokat 3 csoportra osztják. Leggyakrabban a biotechnológiában használt termelő baktériumok kötelező aerobok, ami azt jelenti, hogy a tenyésztés oxigén jelenlétében történik. Azok a baktériumok, amelyek oxigénhiányt termelnek - mikroaerofilok, a folyamatot ebben az esetben microaerobicnak nevezik. Az fakultatív anaerobok olyan mikroorganizmusok, amelyek életaktivitása anoxikus körülmények között történik, de amelyek akkor is élhetnek, ha oxigén jelen van a közegben. Az aerotoleráns baktériumok példái a metánképző baktériumok.
A legtöbb esetben a baktériumokat komplex táptalajon termesztik, amelybe különböző anyagokat (vitaminokat, aminosavakat stb.) Tartalmaznak, amelyek biztosítják növekedésüket. Azok a termelők, akiknek létfontosságú funkcióik növekedési faktorokat igényelnek, auxotrófoknak nevezik, és azoknak, amelyekre nincs szükségük - prototrófokra. A legtöbb termelő nőhet mesterséges médiumon, amelyben egy szénforrás működik.
Mivel a termelők alkalmazzák archaea. Ezek léteznek magas az anyag koncentrációja és a hőmérséklet. Köztük van halobacteria hogy szokatlan növekedési médiában. Ezek nőhet tartalmazó tápközegben akár 30% nátrium-klorid, a szárított sózott halbőr - ez mind annak a ténynek köszönhető, hogy a készítmény tartalmaz fehérjéket, amelyek gyakorolják mechanizmusok csak nagy koncentrációban nátrium-kloridot.
Gyártóként az aktinomyceteseket használják - gram-pozitív baktériumok, amelyek képesek micélium kialakítására. Annak ellenére, hogy a gombák külső hasonlóságot mutatnak, prokarióták, ellentétben velük, képesek szálak kialakítására. Az Actinomycetes számos antibiotikumot képes előállítani, amelyeknek számos biológiai hatása van (tetraciklin, aktinomicin stb.).
A baktériumok számos gyógyszer, így antibiotikum, aminosavak, vitaminok és hasonlók előállítása során termelnek. Ebben az esetben a használatnak két fő módja van. Az első a bakteriális tömeg felhalmozódásán alapul, a második pedig a metabolitok szintézisén és felhalmozódásán alapul. A bakteriális biomassza alapján különböző vakcinák és bakteriofágok készülnek számos betegség diagnosztizálására.
A baktériumokat széles körben használják fehérjetermelésre termelőként, ez a termelőknek számos előnye van:
- a környezet magában foglalhatja a termelési hulladékot;
- magas biológiai érték;
- a fehérje szintézis gyors reakciói;
- a termesztés egyszerűsége még a nagyüzemi termelésben is;
- egyszerű a kémiai összetétel megváltoztatása a szelekciós módszerek hatása alatt.
Összesen 30 fajta baktériumot használnak a biotechnológia és az orvostudományban. Mikor termesztik, földgázt használnak, valamint kis molekulasúlyú egyértékű alkoholokat, mint szénforrásokat.
Gombák és algák a biotechnológiában
A gombák széles körben alkalmazzák a termelőket. Ez részben annak köszönhető, hogy bizonyos tekintetben hasonlóság állatokhoz és növényekhez. Azonban sokkal több különbség és előnyük van velük. Különböző mikromiketteket használnak például a gyártók, például az élesztő és a makromiceták. gomba gyümölcsös testekkel.
A gombák eltérnek a nagyobb átmérőjű baktériumoktól és a fágok nagyobb ellenállásától. Azonban ezek a baktériumok alacsonyabbak a növekedési ütemben.
Az élesztők a leggyakrabban használt gombák és az egyetlenek, amelyeket az iparban használnak. Ezek széles körben használatosak a bor és a sör gyártásakor, még technikai alkohol és többértékű alkoholok, például glicerin előállításánál is.
A termelés az alkohol használják leginkább a Saccharomyces és a Candida, amely, mint a forrás a szerves anyag leggyakrabban használt hexóz, de lehet tenyésztjük, és a kis molekulatömegű egyértékű alkoholok. Amikor élesztők tenyésztésére, az optimális hőmérséklet szükséges betartani és hidrogén-index (a legtöbb optimális hőmérséklet számukra belül van 30 fok).
A micéliumképző gombák képesek több mint 1200 antibiotikumot szintetizálni. A klinikai orvostudomány számára a legfontosabb a penicillinek, melyeket a penicillin nemzetség és bizonyos típusú aspergillus gombák termelnek. Az antibiotikumok előállításának legfontosabb termelője P. Chrysogenium. Megalakulása során a penicillin különböző formái alakulnak ki, amelyek egymástól különbözőek az antibiotikum-molekula szerkezetében, valamint a hatásuk körében.
Azonban, mikromycetákon alapuló antibiotikumok előállítása során, van egy jelentős hátránya - ez a biomassza, amelyet egy micélium képvisel. Ez nagymértékben bonyolítja a fermentorok hatásmechanizmusát, és a tenyészet folyadék tulajdonságainak megváltozását vonja maga után.
Ennek kapcsán a makromiketek mesterséges termesztése széles körben elterjedt. gyümölcsöző testeket képezve. Megállapítást nyert, hogy a gombák magas fehérjetartalmat mutatnak a marhahús és a halakhoz képest. Ez befolyásolja a szükséges mennyiségű gomba mesterséges szintézisének szükségességét és biológiai adalékanyagként történő felhasználását. Azonban mindezek ellenére a gombák alacsony kalóriatartalmú termékek, és nem léphetnek be egy aktív életmódot vezető személy étrendjébe. nem fedezi a fiziológiai költségeit.
Az algákat nem csak élelmiszerekhez használják, hanem jód-agar előállítására használják, amelyet tömítőanyagként használnak számos tápközeg előkészítésében. Az algákat széles körben széles körben használják táplálékkiegészítőként, vitamin komplexekként, mint nyersanyagként a tápközeg megszerzéséhez nemcsak a MO, hanem a növényi és állati sejtek termesztésében.
Bármely biotechnológiai folyamat a termelők kiválasztásával kezdődik, amelyek nélkül lehetetlen a végterméket beszerezni. Napjainkban számos olyan élő tárgy létezik, amely termelőként használható. Mind az egyszerû (egysejtû), mind a komplex (multicelluláris) rendszerek alkalmazhatók, választásuk e folyamat és a céltermék céljától függ.