9

Лекция (мультимедиа)

Микроорганизм – специфический элемент биотехнологических систем.

Метаболизм, закономерности роста и развития микроорганизмов.

Получение экзо- и эндо- метаболитов.

(Слайд 1)

Содержание (Слайд 2)

Введение.

1. Строение бактериальной клетки.

2. Координация микробного метаболизма.

3. Закономерности роста и развития микроорганизмов.

4. Методы получения и совершенство-вания производственных штаммов микроорганизмов.

Заключение.

Литература (Слайд 3)

1. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение.- М.: Мир, 2000.

2. Кантере В.М. Теоретические основы технологии микробиологических производств.- М.: ВО «Агро-промиздат», 1990 г.

3. Самуйленко А. Я., Рубан Е. А. Основы биотехно-логии производства биологических препаратов.- Т 1, Т 2. – М., 2000.

4. Тихонов И.В., Рубан Е.А., Грязнева Т.Н. и др. Биотехнология.- Спб.- Гиорд.-2005.-790 с.

5. Тутов И.К. , Ситьков В.И. Основы биотехнологии ветеринарных препаратов.- Ст. ГСХА, 1997.

Введение

(Слайд 4) Чтобы получить какой-либо биотехнологический продукт (вакцина, сыворотка, диагностический препарат, антибиотик, фермент, витамин и др), необходимы 4 основных элемента.

Важнейшей особенностью биотехнологического процесса является то, что реак­ции образования или разрушения различных продуктов осуществляются с помощью живых микроорганизмов. Они потребляют из окружающей среды вещества, растут, размножаются, выделяют жидкие и газообразные продукты метаболизма. Тем са­мым реализуются те изменения в живой системе (накопление биомассы или продуктов ме­таболизма, потребление загрязняющих веществ), ради которых проводят процесс культивирования, (Слайд 5) т.о. культуру микроорганизмов можно рассматривать как цен­тральный элемент биотехнологической системы, определяющий эффективность ее функционирования. (Слайд 6). Остальные элементы системы культивирования (ферментатор-культиватор, питательная среда, система контроля и управления и др.) подбирают или коструируют так, чтобы в максимальной степени обеспечить потребности при­меняемой культуры и стимулировать их функционирование в желаемом направле­нии.

Поскольку для ветеринарии производятся, в основном, противобактериальные и протиовирусные препараты, в данной лекции мы сконцентрируем внимание на бактериях-продуцентах как специфическом элементе биотехнологических систем, а вирусы рассмотрим в последующих лекциях курса, притом, что вирусы ничего не продуцируют, а только размножаются, и сегодня вспомним строение вирусов.

(Слайд 7) Выбор бактерий, как основного элемента биотехнологических систем обусловлен следующими факторами:

1. Клетки являются своего рода “биофабриками”, вырабатывающими в процессе жизнедеятельности разнообразные ценные продукты: белки, жиры, угле­воды, витамины, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, антибиотики, гормоны, антитела, антигены, ферменты, спирты и пр. Многие из этих продуктов, крайне необходимые в жизни человека, пока недоступны для получения “небиотехноло-гическими” способами из-за дефицитности или высокой стоимости сырья или же сложности технологических процессов, особенно их использования в крупномас­штабном производстве;

2. Клетки чрезвычайно быстро воспроизводятся. Так, бактериальная клетка делится через каждые 20-60 мин., дрожжевая - через каждые 1,5-2 часа, жи­вотная - через 24 часа, что позволяет за относительно короткое время искус­ственно нарастить на сравнительно дешёвых и недефицитных питательных средах в промышленных масштабах огромные количества биомассы микробных , живот­ных или растительных клеток. Например, в ферментёре (аппарате для выращива­ния клеток) ёмкостью 100 м³ за 2-3 суток можно вырастить 10¹⁶ - 10¹⁸ микробных клеток. В процессе жизнедеятельности клеток при их выращивании в среду посту­пает большое количество ценных продуктов , а сами клетки представляют собой кладовые этих продуктов;

3. Биосинтез сложных веществ, таких как белки, антибиотики, антигены, антитела и др. значительно экономичнее и технологически доступнее, чем химический синтез. При этом исходное сырьё для биосинтеза, как правило, проще и доступнее, чем сырьё для других видов синтеза. Для биосинтеза используют от­ходы сельскохозяйственной, рыбной продукции, пищевой промышленности, рас­тительное сырьё(например, молочная сыворотка, дрожжи, древесина, меласса и др.);

4. Возможность проведения биотехнологического процесса в промышлен­ных масштабах, т.е. наличие соответствующего технологического оборудования, доступность сырья, технологии переработки и т.д.

(Слайд 8) Бактерии относятся к прокариотам (безъядерным (предъядерным) организмам)), в их клетках нет диф­ференцированного ядра. Подавляющее большинство используемых в промышленно­сти бактерий-гетеротрофы; они нуждаются в органических источниках углерода и энергии. (Слайд 9).

(Слайд 10) Бактерии представляют собой одноклеточные микрооганизмы, имеющие шаро­образную форму (кокки) или цилиндрическую (палочки): палочки бывают прямые и изогнутые. Бактерии размножаются путем бинарного деления, при котором образу­ются две одинаковые клетки.

(Слайд 11) В микробиологической промышленности бактерии применяют, в основном, для получения вакцин, продуктов микробного синтеза (ферментов, органических кислот, антибиотиков и др.), средств защиты (растений) и т.д.

(Слайд 12, 13, 14, 15) Вирусы.

Вспомним строение бактериальной клетки.