Выполнила : Досова Алма 3 курс Биотехнология

Из громадного разнообразия ( более 2 млн. видов ) живых организмов нашей планеты в биотехнологии исследуются для применения в качестве продуцентов и используются непосредственно лишь сотая доля процента. В настоящее время в биотехнологии в качестве продуцентов используются одноклеточные и многоклеточные организмы, построенные из клеток одного типа ( бактерии, грибы, водоросли ), а также клетки и ткани высших растений и животных. Объектами биотехнологии являются ферменты, нуклеиновые кислоты, простагландины, лектины, нейропептиды и различные БАВ ( биологически активные вещества ).

1) природные штаммы, улучшенные естественным и искусственным отбором ( при производстве микробной биомассы ); 2) штаммы, полученные в результате индуцированного мутагенеза ; 3) генно-инженерные штаммы ( обладают самой высокой генетической нестабильностью ).

1. Безвредность для потребителя и обслуживающего персонала. 2. Высокая скорость роста биомассы и целевого продукта ( БАВ ) при экономичном потреблении питательной среды. 3. Направленная биосинтетическая активность при минимальном образовании побочных продуктов. 4. Генетические однородность и стабильность в отношении к субстратам и условиям культивирования. 5. Отсутствие токсических веществ в целевом продукте и промышленных стоках. 6. Устойчивость к фагам и другой посторонней микрофлоре. 7. Способность расти на дешевых и доступных субстратах, отходах пищевой и химической промышленности при высокой плотности клеток.

Бактерии имеют очень высокую скорость размножения, их клетки делятся через минут ( некоторые виды через 8-10 минут ). Они могут перерабатывать в сутки объем биомассы, превышающий массу клетки в раз ( масса г, объем – мл ), и за 2-4 суток способны образовывать биомассу т.

В зависимости от отношения к О 2 бактерии принято делить на облигатные аэробы, факультативные анаэробы, аэротолерантные анаэробы. Большинство продуцентов в микробной биотехнологии являются облигатными аэробами, поэтому культивирование их протекает при постоянном притоке О 2, некоторые продуценты растут при низком содержании О 2 (2- 10%), их называют микроаэрофилами, а условия, в которых их культивируют, микро аэробными. К факультативным анаэробам относятся некоторые представители рода Bacillus, Escherichia, к аэротолерантным анаэробам – метанобразующие бактерии.

Актиномицеты – группа грамположительных бактерий, клетки которых способны к ветвлению. Внешнее сходство с грибами нашло отражение в их названии (« лучистые грибы », актрис – луч, микес – гриб ). Но фактически никакого родства с грибами, являющимися эукариотами, эти прокариотические организмы не имеют. Нити, образующие мицелий актиномицетов, имеют диаметр 0,3- 1 мкм ( у грибов – около 50 мкм ). Многие актиномицеты образуют плотный субстратный мицелий, врастающий в питательную среду. К антибиотикам, продуцируемым актиномицетами, относятся разнообразные химические соединения с широким спектром биологического действия : аминогликозидазы, тетрациклин, актиномицины, макролиды, акзамицины.

1. Возможности использования отходов пищевых и химических производств для культивирования ; 2. повышенное содержание незаменимых аминокислот в бактериальных клетках по сравнению с растительными белками ; 3. Высокая скорость реакции биосинтеза белка ; 4. Относительно несложная технология культивирования в промышленных масштабах, независимая от сезонов и других изменяющихся условий окружающей среды ; 5. Возможность направленного воздействия с помощью методов селекции на химический состав клеток для совершенствования биологической ценности целевого продукта.

Известно около 30 видов бактерий, являющихся продуцентами различной биотехнологической продукции, в том числе и лекарственных веществ. Источником углерода при культивировании бактерий могут служить отходы различных видов промышленности, в том числе природный и попутный газы ( водород ), а также метанол, этанол, пропанол. На газовых питательных средах культивируются бактерии рода Methylococcus, Pseudomonas, Methylophillus. На метаноле в Великобритании организовано производство белкового препарата прутин, содержание белка в котором 74% от сухой массы. В России разработана технология промышленного получения меприна с использованием в качестве питательной среды метанол. В производстве белковых препаратов можно применять в качестве продуцентов и водородоокисляющие бактерии, накапливающие в клетках до 80% белка, особенно в близи химических предприятий.

Грибы имеют сходство и с растениями ( верхушечный, или апикальный рост, прочная клеточная стенка, наличие вакуолей и поперечных перегородок у многих из них ), и с животными ( гетеротрофный тип питания, большая или меньшая потребность в витаминах, наличие хитина или хитозана, синтез гликогена ). В то же время лишь грибам присуще мицелиальное строение и как следствие абсорбционный способ питания ( осмотрофия ); для них известны явления дикариозиса ( раздельное нахождение двух ядер в одной клетке, способных к одновременному делению и имитирующих диплоидное ядро ) и гетерокариозису ( нахождение разнокачественных ядер в одной клетке ). Среди грибов в качестве продуцентов лекарственных веществ применяют микромицеты ( дрожжи, Penizillum, Aspergillum ) и макромицеты, формирующие в процессе роста и развития плодовые тела. Грибы имеют диаметр клеток в 3-5 раз больше, чем бактерии, и более устойчивы к фагам. Удельная производительность ферментеров по биомассе при применении бактерий в качестве продуцентов выше, чем при культивировании грибов ( для Candida 7 г / кг · ч, для бактерий Micrococcus lactis 22 г / кг · ч ). Это связано не только с высокой скоростью роста бактерий, но и со способностью окисления более широкого спектра углеводов.

Водоросли как продуценты БАВ, медленнее растут, чем грибы. Общее содержание белка в них может достигать 40-70%, причем белки полноценные по аминокислотному составу. При культивировании водорослей можно получить в 2-10 раз больше сухого вещества, чем при культивировании высших растений. Водоросли, как грибы, легко отделяются от субстрата, содержат меньше нуклеиновых кислот в биомассе. Это фотосинтезирующие организмы, их можно выращивать как в фотобиореакторах, так и на углеродсодержащих субстратах. По белку водоросли имеют преимущество по сравнению с высшими растениями в 6-30 раз. Не менее 100 видов макрофитных водорослей употребляют в пищу во всех странах. Из них готовят много диетических блюд : салатов, приправ, конфет, варенья, желе. Ламинария и хлорелла – самые популярные съедобные и кормовые водоросли. К макрофитам, применяемым в пищу человека относятся ульва, алария, порфира, родимения, хондрус, ундария, фурцеллярии, спирулина.