Лекции / ПромБТ_2020 6 Микроорганизмы
.pdf
Кинетика роста микрорганизмов
В логарифмической фазе скорость роста микроорганизмов прямо пропорциональна их концентрации
где 
– концентрация бактерий (клеток/мл или г биомассы/мл); - удельная скорость роста, ч-1; t – время культивирования.
Удельная скорость роста
После интегрирования где ХО – начальная концентрация бактерий (клеток/мл или г биомассы/мл);
Время удвоения популяции (время генерации)
Средняя продуктивность биотехнологического процесса
PСР |
|
X K X O |
|
t |
|||
|
|
© С. В. Еремин, 2019 |
21 |
Кинетика роста микрорганизмов
Турбидиметрия — (от лат. turbidus - мутный)
количественный анализ состава и свойств веществ, основанный на измерении количества света, поглощаемого суспензией.
Нефелометрия — (от др.-греч. νεφέλη — «облако» и μετρέω — «измеряю») метод исследования и анализа вещества по интенсивности светового потока, рассеиваемого взвешенными частицами данного вещества.
Какой метод испльзуют чаще и почему?
© С. В. Еремин, 2019 |
22 |
Требования к микроорганизмам для БТ
Дополнительные плюсы
1.желательны термофильные, ацидофильные (или алкофильные) штаммы, поскольку с ними легче поддерживать стерильность в производстве
2.интерес представляют анаэробные штаммы, так как аэробные создают трудности при культивировании – требуют аэрирования
3.образуемый продукт должен иметь экономическую ценность и легко выделяться
На практике применяются
1.дрожжи
2.мицелиальные грибы (плесени)
3.бактерии
4.актиномицеты
Термин «дрожжи» в строгом смысле не имеет таксономического значения. Это одноклеточные эукариоты, относящиеся к трем классам:
Ascomycetes, Basidiomycetes, Deuteromycetes. К аскомицетам относят,
прежде всего, Saccharomyces cerevisiae, определенные штаммы которого используются в пивоварении, виноделии, производстве хлеба, этилового спирта.
© С. В. Еремин, 2019 |
23 |
Мицелиальные грибы
•получение органических кислот: лимонной (Aspergillus niger), глюконовой
(Aspergillus niger), итаконовой (Aspergillus terreus), фурмаровой (Rhizopus chrysogenum)
•получение антибиотиков
•производство специальных видов сыров: камамбера (Penicillium camamberti), рокфора (Penicillium roqueforti)
Молочнокислые бактерии родов Lactobacillus, Leuconostoc, Lactococcus
Уксуснокисные бактерии родов Acetobater, Gluconobacter превращают этанол в уксусную кислоту.
Бактерии рода Bacillus используются для производства вредных для насекомых токсинов, а также для синтеза антибиотиков и аминокислот.
Бактерии рода Corynebacterium используются для производства аминокислот.
Streptomyces и Micromonospora, используемые в качестве продуцентов антибиотиков. При росте на твердых средах актиномицеты образуют тонкий мицелий с воздушными гифами, которые дифференцируются в цепочки конидиоспор
© С. В. Еремин, 2019 |
24 |
Продукты БТ (микроорганизмы)
алкалоиды
аминокислоты
антибиотики
антиметаболиты
антиоксиданты
белки
витамины
гербициды ингибиторы ферментов инсектициды ионофоры коферменты липиды
нуклеиновые кислоты нуклеотиды и нуклеозиды окислители
© С. В. Еремин, 2019
органические кислоты пигменты ПАВ полисахариды
противоглистные агенты противоопухолевые агенты растворители ростовые гормоны растений сахара
стерины и превращенные вещества
факторы транспорта железа фармакологические вещества ферменты эмульгаторы
25
Для БТ нужны «ненормальные» микроорганизмы
В живой клетке одновременно синтезируется множество соединений. В норме обмен веществ в клетке осуществляется в экономичном режиме.
Задача биотехнолога состоит в обеспечении сверхсинтеза одного из продуктов метаболизма - получить новый микроорганизм – используя мутации или генную инженерию.
Сверхсинтез - способность микроорганизма синтезировать определенный продукт в количествах, превосходящих физиологические потребности
•Нужное вещество синтезируется в большем количестве (при этом скорость его дальнейшего метаболизма не увеличивается) - нарушена негативная регуляция биосинтеза
•Нужное вещество не метаболизируется, в результате чего накапливается (при нормальной или увеличенной скорости биосинтеза)
© С. В. Еремин, 2019 |
26 |
Сверхсинтез
Нужны правильные мутанты! Селекция in vivo – долго
Индуцированный мутагенез! – мутагены:
•Химические:нитрозамины, азотистая кислота, бромурацил, алкилирующие агенты и т.д.
•Физические – УФ, рентгеновское излучение
•Биологические (транспозоны)
© С. В. Еремин, 2019 |
27 |
Основные классы мутагенов - алкилирующих агентов
Класс |
Представитель |
Структурная формула |
|
|
|
|
|
Иприты сернистые |
Иприт |
S(CH2CH2Cl)2 |
|
|
|
|
|
азотистые |
Азотистый иприт |
HN(CH2CH2Cl)2 |
|
|
|
|
|
Эпоксиды |
Этиленоксид |
(CH2CH2)О |
|
|
|
|
|
Этиленимины |
Этиленимин |
(CH2CH2)NH |
|
|
|
|
|
Алкилалкансуль- |
Этилметансульфонат |
C2H5OSO2CH3 |
|
фонаты |
|||
|
|
||
|
|
|
|
-Лактоны |
-Пропиолактон |
|
|
|
|
|
|
Диазосоединения |
Диазометан |
CH2N ═ N |
|
|
|
|
|
Нитрозосоединения |
N-Метил-N-нитро-N- |
CH3N(NO)C(=NH)NHNO2 |
|
нитрозогуанидин |
|||
|
|
||
|
|
|
© С. В. Еремин, 2019 |
28 |
Отбор клонов с нарушенной негативной регуляцией собственного биосинтеза
Для того, чтобы «С» было много нужно, чтобы оно не превращалось в «D» слишком быстро. Т.е. стадия С->D должна регулироваться.
© С. В. Еремин, 2019 |
29 |
Отбор по биохимической недостаточности
(ауксотрофности)