- •Лекція № 1. Основні напрями розвитку біотехнології
- •Біоенергетика
- •Біотехнологія обробки стоків і контроль забруднення води важкими металами
- •Сільськогосподарська біотехнологія
- •Біогеотехнологія
- •Біоелектроніка
- •Біотехнологія в медицині
- •Біотехнології в харчовій промисловості
- •Біотехнологія молочних продуктів
- •Виробництво спиртів і поліолів
- •Виробництво вторинних метаболітів
- •Біотрансформація
- •Виробництво ферментів
- •Виробництво амінокислот, органічних кислот, вітамінів
- •Біоконверсія лігноцелюлозних об'єктів
- •Використання грибів у біотехнології
- •Найпростіші в біотехнології
- •Водорості
- •Рослини в біотехнології
- •Стадії біотехнологічного виробництва
- •Технологія виготовлення поживного середовища для біосинтезу
- •Підтримка чистоти культури
- •Ферментація, будова ферментера
- •Загальні принципи розділення речовин
- •Одержання готових товарних форм препаратів
- •Субстрати для культивування мікроорганізмів з метою одержання білка
- •Лекція № 6. Технологія одержання мікробних ліпідів
- •Мікроорганізми – продуценти ліпідів
- •Лекція № 7. Технологія одержання ферментних препаратів
- •Глибинний метод виробництва ферментів
- •Виробництво ферментів при поверхневому культивуванні продуцентів
- •Іммобілізація ферментів
- •Класифікація носіїв для ферментів
- •Методи іммобілізації ферментів
- •Застосування іммобілізованих ферментів
- •Іммобілізація клітин
- •Ентомопатогенні препарати грибів
- •Вірусні ентомопатогенні препарати
- •Бактеріальні добрива на основі бульбочкових бактерій
- •Виробництво азотобактерину
- •Бактеріальне добриво фосфобактерин
- •Антибіотики для сільського господарства
- •Лекція № 9. Культура клітин рослин
- •Сфери застосування культур рослинних клітин
- •Культури клітин вищих рослин. Історія методу
- •Морфофізіологічні характеристика каллусних тканин
- •Фактори, що впливають на морфогенез in vitro
- •Генетичні механізми, що обумовлюють диференціювання клітин у культурі
- •Суспензійні культури
- •Методики культивування одиночних рослинних клітин
- •Необхідність іммобілізації рослинних клітин, методи
- •Фізіологічні основи переваги іммобілізованих рослинних клітин перед традиційними способами культивування
- •1. Клітини, іммобілізовані в або на інертному субстраті, утворюють біомасу набагато повільніше, ніж зростаючі в рідких суспензійних культурах.
- •2. Крім повільного росту іммобілізація клітин дозволяє їм рости в тісному фізичному контакті одине з одним, що сприятливо позначається на хімічних контактах.
- •Системи культивування іммобілізованих клітин
- •Застосування ізольованих протопластів
- •Способи отримання і культивування протопластів
- •Способи культивування протопластів
- •Злиття протопластів (парасексуальная гібридизація)
- •Види соматичних гібридів
- •Конструювання клітин
- •Клітинна селекція. Методи клітинної селекції
- •Генетичні основи застосування культури клітин в селекційних цілях
- •Типи клітинних культур, які використовуються в селекції
- •Переваги клітинної селекції перед традиційними селекційними методами
- •Мікроклональне розмноження і оздоровлення рослин
- •Фактори, впливають на процес клонального мікророзмноження
- •Етапи мікроклонального розмноження рослин
- •Методи клонального мікророзмноження
- •Оздоровлення посадкового матеріалу від вірусів методами хіміотерапії і термотерапії
- •Створення штучних асоціацій клітин вищих рослин
- •Підвищення продуктивності сільськогосподарських рослин
- •Ендосимбіотичні асоціації
- •Екзосимбіотичні асоціації з водоростями, грибами, азотфіксаторами
- •Методи збереження генофонду. Методика кріоконсервації, способи уповільнення росту
- •Безклітинні системи в біотехнології. Мембрани хлоропластів
- •Одержання фотогальванічних елементів з використанням бактеріальних мембран
- •Безклітинні білоксинтезуючі системи (ббсс)
- •Лекція № 10. Біотехнологія одержання культури тваринних клітин і тканин
- •Культивування клітин. Історія методу
- •Введення клітин у культуру, їхнє походження
- •Характеристика клітин, що культивуються in vitro
- •Поживні середовища й умови культивування
- •Системи культивування клітин
- •Використання культури клітин людини
- •Культивування клітин і тканин безхребетних
- •Культивування органів
- •Гібридизація тваринних клітин. Історія методу
- •Методи створення експериментальних химер
- •1. Агрегаційний – був запропонований практично одночасно й незалежно один від одного Тарковським у Варшаві та Мінц у Філадельфії (1961-1962 р.).
- •2. Ін’єкційний – був розроблений р. Гарднером у 1968 р.
- •Механізм злиття клітин
- •Моноклональні антитіла. Функціональна структура антитіл
- •Одержання моноклональних антитіл
- •Методи аналізу: імуноферментний (іфа), імунолюмінесцентний, імунорадіологічний
- •Радіоактивні мітки
- •Застосування моноклональних антитіл
- •Клонування тваринних клітин. Історія клонування
- •Методи трансплантації ядер
- •Клонування ссавців. Історія клонування
- •Регулювання відтворення сільськогосподарських тварин
- •Суперовуляція
- •Аеробне очищення стічних вод
- •Анаеробні системи очищення
- •Показники забруднення стічних вод
- •Перелік питань які виносяться на підсумковий контроль
- •Література
Біотрансформація
Мікроорганізми здатні здійснювати реакції трансформації (зміна окремих ділянок у молекулах органічних речовин), перетворюючи ті або інші сполуки в нові продукти. Умови протікання цих реакцій м'які, і в багатьох випадках мікробіологічні трансформації переважають над хімічними.
Приклад існуючих великомасштабних промислових біоконверсій – виробництво оцту з етанолу, глюконової кислоти із глюкози. Широко використовується мікробна модифікація стероїдів, які є складними поліциклічними ліпідами. Тепер з використанням біоконверсії одержують кортизон, гідрокортизон, преднізолон і цілий ряд інших стероїдів. Застосування й удосконалення мікробної технології в сотні разів знижує собівартість виробництва стероїдів.
На відміну від процесів біосинтезу й бродіння, у яких бере участь велика кількість ферментів, у мікробіологічній трансформації, як правило, працює один певний фермент, який каталізує окислення, декарбоксилювання, метилювання або яку-небудь іншу реакцію. Щоб провести трансформацію якої-небудь речовини, спочатку розмножують культуру відповідного мікроорганізму до кількості, рівної 5 –10% обсягу розчину, який піддають трансформації. Розчин для трансформації речовини виготовляють, з огляду на те, що в ньому потрібно розчинити максимально можливу кількість речовини, яка трансформується (10 – 25%), і потрібно використати мінімальну кількість необхідних для розвитку культури поживних солей, у такому вигляді, щоб не було ускладнено хімічне виділення речовини. Якщо речовина, що піддається трансформації, не розчиняється у воді, її попередньо розчиняють у нейтральному органічному розчиннику й потім, при інтенсивному перемішуванні, змішують із основним середовищем. Трансформацію ведуть у стерильних умовах при оптимумі рН, температури й інших умов. Тривалість процесу триває 1 – 2 доби. Після мікробіологічної трансформації наступає другий етап – хімічне виділення речовини з розчину. Процеси мікробіологічної трансформації органічних сполук можна розділити на такі групи:
-
реакції окислення: гідроксилювання неактивованого карбону, окислення алкенів, окислення аллільної групи, мікробіологічне гідроксилювання ароматичного кільця, окислення ароматичних сполук із розривом кільця, β-окислення жирних кислот, дегідрування, окислення карбінольної групи в карбонільну й карбоксильну, альдегідної в карбоксильну, метильної у карбоксильну, дегідрогенізація циклічних спиртів, окислення аміногрупи в нітрогрупу, окислення циклоалканів до циклокетонів, змішані типи окислення;
-
реакції відновлення: відновлення альдегідів до первинних спиртів, відновлення кетонів і дикетонів, гідрування подвійних зв'язків, відновлення нітрогрупи, відновлення первинних і вторинних спиртів, трансформація альдегідів у меркаптосполуки й ін.;
-
декарбоксилювання: декарбоксилювання органічних кислот з утворенням кінцевої метильної групи, окислювальне декарбоксилювання кетокислот з утворенням карбонових кислот, відновне декарбоксилювання кетокислот у спирти, декарбоксилювання амінокислот з утворенням амінів й амінокислот, перетворення моноамінокислот у спирти й оксикислоти, змішані типи декарбоксилювання;
-
реакції дезамінування: амінокислот у карбонові кислоти, амінокислот у кето- і оксикислоти, амідів у спирти, окисне дезамінування амінів в альдегіди й кетони, амінів до відповідних карбонових кислот і змішані типи дезамінування;
-
утворення глікозидів, наприклад синтез мальтози із глюкози дріжджами;
-
гідроліз: омилення ефірів, гідроліз глікозидного зв'язку, гідроліз амідів, гідроліз білків й ін.;
-
реакції метилювання;
-
етерифікація, у тому числі фосфорилювання й ацетилування;
-
дегідратація;
-
реакції конденсації;
-
амінування й амідування;
-
реакції диметоксилювання;
-
нуклеотизація;
-
галогенування;
-
деметилювання;
-
асиметрізація;
-
рацемізація;
-
ізомеризація.
Підбір культур мікроорганізмів для мікробіологічної трансформації певних сполук за заданим типом реакції здійснюється емпіричним шляхом.