Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Декабря 2012 в 00:29, реферат
Для зміни регуляції метаболізму потрібно знати фізіологічне значення відповідного процесу для продуцента, шлях синтезу метаболіту та оптимальні умови його синтезу. Ці умови зазвичай вивчають при хемостатному культивуванні, коли варіюють тільки один досліджуваний фактор, зберігаючи інші на постійному рівні. Поряд з великою різноманітністю відповідних реакцій мікроорганізмів на зміни в навколишньому середовищі встановлені деякі загальні закономірності, засновані на спостереженнях за поведінкою мікробів в природі і підтверджені потім у лабораторних дослідженнях.
Вступ
1. Застосування фізичних мутагенів у створенні гіперпродуцентів
1.1. Температура
1.2. Різні види випромінювання
Висновок
Список використаної літератури
ЗМІСТ
Вступ
1. Застосування фізичних
мутагенів у створенні
1.1. Температура
1.2. Різні види випромінювання
Висновок
Список використаної літератури
Вступ
Одна з головних задач промислової мікробіології - збільшення виходу цільового продукту (клітинної маси, внутрішньоклітинних або позаклітинних продуктів), точніше, збільшення виходу продукту по відношенню до спожитого субстрату (субстратів). Тобто для промислової мікробіології важливий гіперсинтез.
Під гіперсннтезом розуміють таке виробництво продукту, яке не потрібно для росту самого продуцента. А гіперпродуцент - це мутантний організм, який продукує велику кількість якої-небудь речовини, зокрема вторинних метаболітів або інтермедіатів центрального метаболізму.
Для зміни регуляції метаболізму потрібно знати фізіологічне значення відповідного процесу для продуцента, шлях синтезу метаболіту та оптимальні умови його синтезу. Ці умови зазвичай вивчають при хемостатному культивуванні, коли варіюють тільки один досліджуваний фактор, зберігаючи інші на постійному рівні. Поряд з великою різноманітністю відповідних реакцій мікроорганізмів на зміни в навколишньому середовищі встановлені деякі загальні закономірності, засновані на спостереженнях за поведінкою мікробів в природі і підтверджені потім у лабораторних дослідженнях.
Для отримання штамів - гіперпродуцентів біологічно активних речовин використовують мутагени різних класів (фізичні, хімічні, біологічні).
Мікроорганізми здійснюють гіперсинтез метаболітів в тому випадку, коли створюються особливі навколишні умови та гіперсинтез для мікроорганізмів є спосіб вирішення своїх фізіологічних проблем.
До фізичних мутагенів належать температура та різні види випромінювання
Кожен організм росте в певних температурних межах. Температурний фактор впливає на максимальну швидкість росту, макромолекулярний склад і рівні внутрішньо - та позаклітинних метаболітів. Гіперсинтез метаболітів також визначається температурою. Швидкість росту повільно збільшується зі збільшенням температури до досягнення максимальної швидкості росту. При температурі, що перевищує максимальну, швидкість росту інтенсивно знижується при подальшому збільшенні температури. Температура впливає на ефективність конверсії субстрату в клітинну масу. Максимальний ступінь конверсії має місце при температурі, яка зазвичай нижче температури, що забезпечує максимальну швидкість росту. Це важливо знати при оптимізації процесу, коли потрібно максимізувати швидкість росту, але не вихід біомаси.
Температурний режим впливає на вибір організмом того чи іншого метаболічного шляху. Наприклад, психотропний штам Bacillus cereus може зброджувати глюкозу за двома шляхами: гліколітичному і пентозофосфатному. Коли температуру знижували з 32 ° до 7 ° С, то глюкоза метаболізувалась головним чином по пентозофосфатному шляху, а зсув температури у вищу межу (~ 32 °) включав в роботу ферменти гліколітичного шляху. Або клітини пізньої логарифмічної фази, вирощені при 20 ° і 7 ° С, можуть окислювати ацетат до СО2, а вирощені при 32 ° - не можуть.
При надлишку глюкози Bacillus cereus при 32 ° утворює ацетат, лактат, піруват і трохи етанолу, при зниженні температури до 20 ° і далі до 7 ° вихід продуктів знижувався відповідно до 20 і 75%, але частка етанолу збільшувалася при зниженні температури, частка пірувату зберігалася, а лактату і особливо ацетату - сильно знижувалася. Ці експерименти проводилися з періодичною культурою, тому на співвідношення і вихід продуктів могла також впливати і величина рН.
Вплив температури на вихід продуктів вивчався в проточній культурі Klebsiella pneumoniae. При збільшенні температури з 20 до 40 ° вихід ацетату і 2-кетоглутарату знижувався, а вихід екзополісахаридів підпорядковувався іншій залежності: при зниженні температури з 40 до 35 ° він зменшувався, але при температурі нижче 35 ° знову збільшувався. Загалом, вважають, що низькі температури знижують транспорт і дифузію солей через біологічні мембрани і ще частіше знижують ензиматичну активність. Більш високі температури стимулюють продукцію метаболітів.
Температура впливає і на внутрішньоклітинний склад. Psychrobacter sp - облігатний морський психрофіл. При оптимальній температурі = 14 ° С в хемостаті в лактатлімітуючому середовищі при різних швидкостях розведення спостерігали лінійну залежність між вмістом в клітинах RNA і швидкістю розведення. Якщо температура знижувалася, то сильно збільшувалися вміст RNA і дихальна здатність клітин. Вплив температури на вміст RNA відображає її вплив на швидкість синтезу білка і необхідність підтримки даної швидкості синтезу білка, що дозволяє підтримувати дану швидкість росту.
При оптимізації процесу важливо пам'ятати, що температура може надавати різний вплив на швидкість росту і синтез продукту. Тому ці два об'єктивних фактора повинні оптимізуватися незалежно.
Вплив різних видів випромінювання на прокаріотів залежить від довжини хвилі, а також інтенсивності і тривалості випромінювання.
Найбільш згубними для бактерій є короткохвильові промені - ультрафіолетові (УФ) з довжиною хвилі 250-260 нм. Вони поглинаються ДНК, РНК і білками та зумовлюють зміни їхніх молекул, що призводить до пошкодження клітини. УФ-промені викликають також мутагенний ефект, спричиняючи спадкові зміни прокаріотів, а тому їх часто використовують для одержання мутантів різних мікроорганізмів.
Іонізуюче випромінювання на мікроорганізми може діяти згубно (бактерицидна дія) або викликати мутагенний ефект. Ефективність дії іонізуючої радіації залежить від виду, дози і об'єкту опромінення. Наприклад, прокаріоти набагато витриваліші до дії ядерних випромінювань, ніж вищі організми. Тіонові бактерії, які живуть у покладах уранових руд, мають високу стійкість до радіації. Бактерії знаходили у воді атомних реакторів, де концентрація іонізуючої радіації перевищувала 20-30 тис. Гр (2—3 млн рад).
До радіоактивного випромінювання відносять -промені (високошвидкісні ядра гелію), -промені або катодні промені (високошвидкісні електрони) і - промені (короткохвильові рентгенівські промені), що відрізняються один від одного природою і властивостями, зокрема здатністю проникати через різні речовини. Під впливом радіоактивного випромінювання у мікроорганізмів порушується обмін речовин у клітинах, руйнуються молекулярні структури і ферменти. Малі дози радіоактивних променів і короткочасна їх дія прискорюють ріст мікроорганізмів.
Щодо механізму дії радіації на живі організми, то вважають, що вона виявляє пряму і непряму дію. Пряма дія полягає в радіаційно-хімічних перетвореннях молекул у місці поглинання радіоактивних променів. Вплив останніх спричинює набуття молекулою збудженого стану, в результаті цього утворюються вільні радикали і переоксиди, які реагують з ДНК, РНК і білками. При непрямій дії радіації відбувається пошкодження молекул мембран, органел, клітин цими ж продуктами радіолізу води.
Висновок
Отже, створення
гіперпродуцентів - це одна з головних
задач промислової мікробіологі
До фізичних мутагенів належать
Список використаної літератури
НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра біотехнології
ДОМАШНЯ РОБОТА
з дисципліни «Мікробіологія біологічних агентів»
на тему: «Застосування фізичних мутагенів у створенні гіперпродуцентів»
Виконав : студентка 306 групи ІЕБ
Прийняв: Попова Е.М.
Київ 2012