Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE





AstronomieBiofizicaBiologieBotanicaCartiChimieCopii
Educatie civicaFabule ghicitoriFizicaGramaticaJocLiteratura romanaLogica
MatematicaPoeziiPsihologie psihiatrieSociologie


NOTIUNI GENERALE DE BIOTEHNOLOGIE

Biofizica

+ Font mai mare | - Font mai mic







DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger
NOTIUNI GENERALE DE BIOTEHNOLOGIE
BIOCHIMIE CLINICA - Plasma si elementele figurate
Apele reziduale din industria berii si a laptelui

Notiuni generale de biotehnologie

       Biotehnologie



       Bios – viata - biologie

       Tehnologie – studiul tehnic al utilajelor, masinilor, materialelor

       Federatia Europeana de Biologie (1978)

       Utilizarea integrata a biochimiei, microbiologiei si ingineriei in scopul obtinerii unei aplicatii tehnologice (industriale)cu ajutorul microorganismelor, culturilor de celule si a partilor componente ale acestora.

       Orice manipulare a viului in folosul societatii inseamna biotehnologie

       Evolutia

       Biotehnologii primare, de generatia I

       procedee clasice

       extractiile

       fermentatiile

       biotehnologii de generatia II

       utilizeaza metabolismul normal al unor microorganiosme nemodificate pentru obtinerea unor compusi

       antibioticele

       biotehnologii de generatia III, genetice

       inginerie genetica

       Se poate dezvolta la nivel de

       laborator - caracter de cercetare fundamentala

       industrial - caracter aplicativ

       clasificarea diferitelor tipuri de biotehnologii in functie de

       tipul de celule cu care se lucreaza - biotehnologii

     microbiene

     vegetale

     animale

       domeniul in care isi gasesc aplicatii produsele

       biotehnologii industriale

       farmaceutice

       producerea de biomasa proteica

       biosinteza antibioticelor

       productia de acizi organici

       aminoacizi

       probiotice

       polizaharide

       hormoni

       vitamine

       alimentare

       procedee industriale de prelucrare

       legume

       fructe

       lapte

       produse lactate

       carne

       aspecte fermentative ale acestora

       depoluante

       epurarea biologica a

       apelor uzate (poluate)

       aerului

       solurilor degradate

       extractia minereurilor cu ajutorul microorganismelor

       biotehnologii agricole

       vegetale

       rezistenta plantelor la atacul factorilor patogeni

       toleranta fata de factorii de mediu defavorabili

       multiplicarea speciilor horticole

       obtinerea de noi hibrizi sexuati

       animale

       in zootehnie

       nutritia animala

       cresterea rezistentei animalelor la atacul factorilor patogeni

       reproductia artificiala

       predeterminarea sexului la animale

       conservarea resurselor genetice animale

       medical-veterinare

       crearea unor sisteme de diagnostic rapid al

       maladiilor

       dereglarilor functionale

       sisteme biologice de combatere a bolilor

       anticorpi monoclonali

       vaccinuri

       bacterii antagoniste

 

 

 

 

 

 

 

Produsul biotehnologic

Tipul de organism utilizat

Solventi organici

Etanol (nu pentru bautura)

acetona

 

Sacharomices cerevisiae

Clostridium acetobutylicum

Biomasa

Culturi starter si drojdii pentru industria alimentara si agricultura

Bacterii lactice

Drojdii de panificatie

Acizi organici

Acid citric

Acid gluconic

Acid lactic

 

Aspergillus niger

Aspergillus niger

Lactobacillus delbrueki

Aminoacizi

 

Transformari microbiene

Steroizi

D-Sorbito – L-sorboza

 

Polizaharide extracelulare

 

Nucleotide

 

Enzime

Proteaze

Amilaze

Renina

 

Vitamine

B12

Riboflavina

 

Alcaloizi din Ergot

Cleviceps paspali

Pigmenti

b-carotene

 

Vaccinuri impotriva

difteriei

tetanosului

pertussisului

poliomielitei

rubeolei

hepatitei B

 

Corinebacterium diphteriae

Clostridium tetani

Bordetella pertussis

Virusi activi atenuati

Virusi activi atenuati

Antigen de suprafata evidentiat in drojdia recombinata

Proteine terapeutice

Insulilna

Hormonul de crestere

Eritropietina

Interferonul α2

 

Escherichia coli recombinata

Escherichia coli recombinata

Celule de mamifere recombinate

Escherichia coli recombinata

Insecticide

 

Antibiotice

Peniciline

Cefalosporine

Tetracicline

Antibiotice macrolide (eritromicina)

Antibiotice polipeptide (gramicidina)

Antibiotice aminoglicozide (streptomicina)

Antibiotice aromatice (griseofulvina)

 

Penicillinum chrysogenum

Cephalosporinum acremonium

Streptomyces aureofaciens

Streptomyces erytreus

Bacillus brevis

Streptomyces griseus

Penicillinum griseofulvum

Anticorpi monoclonali

 

 

       Cultivarea microorganismelor in instalatii industriale specializate, performante determina

       Asigurarea de conditii optime de

       Crestere

       Dezvoltare

       Biosinteza a metabolitilor doriti

       Acumularea preferentiala a unui anumit metabolit necesita

       Cresterea si dezvoltarea microorganismelor

       Condusa

       Reglata

 

Etapele elaborarii tehnologiilor de biosinteza

         cuprinde mai multe faze

         Laborator

         Micropilot

         Statii pilot

         Productie industriala

         Faza de laborator cuprinde 2 etape

         Etapa I

         Izolarea, selectarea si testarea microorganismului producator

         Tehnici specifice pentru fiecare microorganism

         Metode folosite pentru izolarea si testarea microorganismului

         Tehnica dilutiilor

         Microorganismele

         preluate din diferite habitate

         cultivate pe medii

         solide

         lichide

         initial se urmareste realizarea unei culturi pure

         tehnici microbiologice specifice

         epuizarea ansei

         dilutii succesive

         apoi se stabileste o metoda de triere (screening)

         microorganismul cultivat pe placi Petri pe medii de agar-agar

         se fac teste de identificare

         calitative

         cantitative

         De ex. - Enzime

         includerea substratului specific pentru enzima dorita

         amidon/amilaze

         cazeina/proteaze

         celuloza/celulaza

         enzimele difuzeaza in gelul de agar-agar

         daca nu se poate aplica un test calitativ

         coloniile izolate se cultiva pe medii specifice

         extractul(lichidul) de biosinteza

         prelevat

         prelucrat

         dozarea compusului

         spectrofotometric

         fluorimetric

         tritrimetric

         polarimetric

         se retin numai cateva tulpini care au dat cele mai bune rezultate

         Intretinerea culturilor producatoare

         lucrari de caracterizare a microorganismului dupa criterii

         morfologice

         biochimice

         fiziologice

         imunologice

         toxicologice

         inregistrarea tulpinii

         intr-o colectie de microorganisme

         sub un numar de identificare

         Selectia unui mutant inalt producator

         Lucrari de selectie

         Naturala

         Artificiala (mutageneza)

         Conservarea

         Tulpini parentale

         Tulpini mutante

         Prin

         metode speciale

         la temperaturi scazute

         Liofilizarea

         Conservarea in azot lichid

         Cultura stoc

         Cultura de la care se porneste procesul de biosinteza

         Tulpinile din colectie utilizate in lucrarile de biosinteza

         Metodele de intretinere a culturilor sunt specifice fiecarui microorganism

         Conditii de pastrare

         La frigider

         Pe geloza nutritiva

         In tub inclinat

         punctul de plecare pentru prepararea unei culturi inocul de laborator

         cultura inocul

         constituie

         cultura microbiana in curs de multiplicare

         materialul de insamantare a mediului de biosinteza in etapa urmatoare

         conditii de dezvoltare

         format pe un substrat nutritiv corespunzator

         pH

         Temperatura

         Agitare

         Aerare

         Transvazarea inoculului

         In mediul de biosinteza

         Conditii aseptice

         Dupa o perioada de dezvoltare bine stabilita si definita prin

         Varsta

         Cantitate

         Aspect microscopic

         Aparatura

         Placi Petri

         Tuburi test

         Flacoane Ehrlenmeyer

         Faza de laborator

         Etapa a II-a

         Stabilirea parametrilor optimi de cultivare

         Mediul de cultura

         pH

         Temperatura

         Agitare

         Aerare

         Aparatura

         Flacoane Ehrlenmeyer

         Agitatoare rotative

         Faza de micropilot

         stabilirea conditiilor de cultivare

         pH

         temperatura

         consum de O dizolvat

         turatie

         debit de aer

         aparatura

         bioreactor de laborator - 10 L

         Faza de statie pilot

         A - stabilirea parametrilor

         de cultura

         biosinteza

         aparatura

         instalatii de capacitate medie

         bioreactoare 100 – 1000 L

         B - stabilirea conditiilor de lucru la nivel semiindustrial

         aparatura

         bioreactoare 5000 – 10.000 L

         sterilizarea

         precede operatiile de insamantare – vitamina C

         aparaturii

         mediului

         mediul de cultura

         sterilizat

         racit la temperatura optima de cultivare

         cultura intermediara

         treapta intermediara de cultivare

         apare atunci cand raportul de inoculare

         cantitatea de inocul/cantitatea de mediu de fermentatie

         nu permite pregatirea culturii inocul in laborator

         moduri de cultivare

         A - culturi de suprafata

         B - submers

         mediu lichid

         agitat

         aerat

         adoptat

         in functie de fiziologia producatorului

         rentabilitate

         Productia industriala

         initial -faza experimentala industriala

         apoi obtinerea industriala a medicamentelor

         bioreactoare 10.000 – 100.000 L

Procedee de biosinteza

         conditiile proceselor de biosinteza pot fi

         oxibiotice (aerobe)

         anoxibiotice (anaerobe) – fermentative

         termenul de fermentatie s-a extins si la procesele oxibiotice

         procesele de biosinteza ≡ bioproces

         criterii de clasificare a bioproceselor

         felul culturii

         de suprafata

         submers

         tipul de operare

         omogen/ heterogen

         discontinuu/continuu

         modul de transformare al componentelor nutritive ale mediului

         simple

         simultane



         consecutive

         suport

         solid

         semisolid

         culturi solide

         microorganismele se dezvolta

         pe suprafata

         in interiorul mediului

         culturi semisolide

         microorganismele se dezvolta in toata masa mediului

         instalatii pentru asigurarea

         amestecarii perfecte a componentelor mediului de biosinteza

         solide

         lichide

         gazoase

         alimentarea adecvata cu aer

         aparatura de masura si control

         utilaje speciale – bioreactoare

         avantaje

         se preteaza la automatizari

         economie de spatiu

         o buna amestecare si aerare a mediului

         conditii optime pentru microorganisme

         randamente ridicate

         cel mai utilizat pentru

         aminoacizi

         proteine

         enzime

         sisteme industriale

         discontinui (sarje)

         continui

         productivitate mare

         aparte de capacitati mici – pastreaza mai bine parametrii optimi

         sistemele omogene

         compozitia mediului este uniforma pe tot parcursul bioprocesului

         sistem este monofazic

         microorganismele sistemului au aceeasi stare fiziologica (stadiu de dezvoltare)

         sistemele heterogene

         compozitia mediului de fermentatie are gradiente de celule sau de substrat

         sisteme

         monofazice

         multifazice

         lichid/lichid

         lichid/gaz

         microorganismele

         expuse la diferite conditii de mediu

         diferite stari fiziologice (diferite stadii de dezvoltare)

         bioprocese inchise

         celulele microbiene mentinute in totalitate in sistem

         nu pot atinge o stare stationara

         bioprocese deschise

         celulele trec continuu in efluent

         celulele parasesc sistemul in rata in care se formeaza

         rezulta ca se gasesc in stare stationara

         sistem continuu de operare

         deschis

         omogen

         cu un stadiu

         cu mai multe stadii

         heterogen

         cu un stadiu

         cu mai multe stadii

         mixt

         inchis

         omogen

         heterogen

         mixt

         procese simple

         componentele nutritive se transforma stoechiometric in produse de reactie

         fara acumulare de intermediari in mediu

         procese simultane

         componentele nutritive se transforma in diferite proportii stoechiometrice

         fara acumulare de intermediari in mediu

         procese consecutive

         componentele nutritive se transforma cu acumulare de intermediari

         procese desfasurate in etape

         componentele nutritive se transforma in intermediari si apoi in produsi de reactie

 
Microorganisme utilizate in biotehnologie

         microorganismele

         diversitate

         morfologica

         activitate biologica

         pozitie sistematica

         caractere comune

         dimensiuni microscopice

         organizare micelara (in general)

         structura interna relativ simpla

         grup format din

         bacterii

         drojdii

         fungi

         alge microscopice

         protozoare

Bacteriile

         organizare celulara

         de tip procariot

         unicelular

         perete celular rigid

         ac. Mureinic

         ac. Teichoic

         ac. Diaminopimelic

         multiplicare prin diviziune directa

         mare variabilitate explicata prin

         fenomene

         de recombinari genetice

         mutatii

 

Levurile (drojdiile)

         fungi microscopici

         unicelulari

         organizare celulara de tip eucariot

         dimensiuni mari

         aspect

         monoforme

         sferice

         ovale

         alungite

         dimorfe

         polimorfe

         perete celular

         gros

         format din

         polizaharide

         glucani

         manani

         nucleu

         bine definit

         inconjurat de o membrana nucleara tipica

         reproducerea

         asexuata

         inmugurire

         diviziune

         sexuata

         prin conjugarea a doua celule sexuale

         putine ca numar (350 de specii)

         importante datorita numeroaselor utilizari practice, industriale

 

Fungii filamentosi

         microorganisme eucariote

         metabolism de tip chimiorganotrof

         corp – hife - miceliu

         filamente

         tubulare

         microscopice

         lungi

         subtiri

         perete celular

         semirigid

         chitina asociata cu celuloza

         reproducerea

         spori asexuati

         formati prin derivare din celule vegetative

         sporangiospori

         conidiospori

         spori sexuati

         rezultati din incrucisarea intre 2 celule polarizate sexual

         ascospori

 

Metabolismul microbian

         totalitatea reactiilor biologice implicate in activitatea biologica prin intermediul carora energia, elementele de mediu nutritiv sunt utilizate pentru biosinteze, crestere si alte activitati celulare;

         cai metabolice

         catabolism

         reactii exergonice (elibereaza energie)

         furnizeaza energie- ATP

         anabolism

         reactii endergonice (consum de energie)

         sinteza de noi constituenti prin folosirea energiei stocate din primul proces

         bioelemente

         majore

         conc. mari

         10–4 M

         C, O, H, N, S, P, K, Mg, Ca

         Minore

         Cantitati foarte mici

         Zn, Mn, Mo, Co, Cu, W

         Tipuri de metabolism dupa natura sursei de energie

         Microorganisme fototrofe – energia radianta

         Microorganisme chimiotrofe – energia din reactii chimice oxidative la intuneric

         Capacitatea de a biosintetiza metaboliti esentiali

         Autotrofe

         Au capacitatea de a sintetiza toti constituentii celulari

         pornind de la surse anorganice simple

         de C – CO2,

         de azot - NH3

         Heterotrofe

         incapabile de a sintetiza metabolitii esentiali

         necesara adaugarea lor in mediu ca

         substante organice

         anorganice

         necesara

         o sursa de C

         hidrati de C

         acizi organici

         o sursa de N

         aminoacizi

         proteine

         saruri anorganice de amoniu

         biotehnologie – heterotrofe

         factori de crestere

         Andrι Lwoff

         Substante necesare pentru dezvoltarea microorganismelor

         substante pe care un organism este incapabil sa le sintetizeze

         in absenta carora multiplicarea este imposibila

         aminoacizi naturali care intra in compozitia proteinelor

         bazele purinice

         bazele pirimidinice

         vitaminele hidrosolubile - B

 

 

METABOLISMUL ENERGETIC LA MICROORGANISME

         Energia obtinuta din reactiile metabolismului energetic este necesara activitatii biologice

         Transport prin membrane

         Respiratie

         Biosinteza

         Energia microorganismelor heterotrofe provine din degradarea unor substante organice adaugate in mediul de cultura ca sursa de carbon

         3 faze de eliberare a energiei in procesul de catabolism

         macromoleculele organice sunt descompuse la unitatile lor cu eliberarea a 1% din energia inglobata

         proteinele – aminoacizi

         grasimile – glicerol si ac. grasi

         glucidele- monozaharide

         moleculele rezultate din prima faza sunt degradate pana la produsi mai mici + CO2 + H2O cu eliberarea a 1/3 din energia lor totala

         intermediari ai cailor metabolice

         a 3-a faza este diferita pentru diferitele tipuri de microorganisme

         microorganisme care pot descompune integral substantele nutritive pana la CO2 si H2O pe calea acizilor tricarboxilici

         microorganisme care realizeaza numai o descompunere partiala a substratului nutritiv cu formare de produsi intermediari servind ca acceptori, donori de electroni

         se obtin astfel diversi produsi (fermentatie)

         compusii glucidici reprezinta sursa cea mai cunoscuta de energie

         degradare pe calea Ebden-Meyerhof-Parnas cu

         formarea a 2 molecule de ac. piruvic

         eliberarea a 2 molecule de ATP

         ac. piruvic

         transformat in acetil-coenzima care intra in ciclul lui Krebs

         se elibereaza 4 perechi de electroni care pot intra in lantul respirator

       Bacterii – lantul respirator este asociat cu

       membrana plasmatica

       mezozomi

       eucariote – sediul respiratiei in mitocondrii

       energia

       inmagazinata in ATP

       folosita la nevoie

       in functie de acceptorul final de electroni

       respiratia aeroba (oxibiotica) – Oxigenul

       respiratia anaeroba (anoxibiotica) - compus organic

       fermentatia – compusii organici functioneaza ca donor si acceptor e –

       in functie de comportarea fata de Oxigenul molecular

       microorganisme strict (obligatoriu) aerobe

       oxigenul este acceptor final de H

       au nevoie permanent de oxigenul atmosferic

       dispun de citocromi

       enzime

       peroxidaze

       catalaza

       superoxid dismuataza

       microorganisme strict (obligatoriu) anaerobe

       nu se pot dezvolta in prezenta oxigenului molecular

       nu au echipamentul enzimatic al celor aerobe

       microorganisme aerobe facultativ anaerobe

       cele mai numeroase

       isi orienteaza metabolismul spre respiratie (fermentatie) in functie de prezenta (absenta) Oxigenului

       microorganisme microaerofile

       au nevoie de o cantitate de Oxigen mai mica decat din aerul atmosferic

       metabolitii formati – produsii obtinuti prin biosinteza

       metaboliti primari

       formati in faza de crestere exponentiala

       rezultat al metabolismului oxidativ (fermentativ)

       alcooli primari (simpli)

       acizi

       aldehide

       CO2

       H

       CH4

       Metaboliti secundari

       Substante chimice complexe

       La inceputul fazei stationare de crestere

       Uneori produse in cantitati foarte mari




       Nu au functie metabolica evidenta

       Antibiotice

       Enzime

       Vitamine

       Sintetizati

       pe seama constituentilor cu masa moleculara mica

       pentru a indeparta din mediu compusii mici care le-ar periclita viata

       Datorati

       existentei unor inductori

       epuizarii unor represori

 

Medii de cultura

       Suporturi nutritive sterilizate

       Permit dezvoltarea unui microorganism in afara nisei sale ecologice naturale

       Importante pentru

       Reproductibilitate

       Eficienta

 

       Criterii de clasificare

       Consistenta

       Lichide

       Solide

       Semisolide

       Compozitie

       Naturale

       Elemente nutritive

       Vegetale

       Animale

       Pot contine

       Subproduse agroalimentare

         Srot de floarea soarelui

         Faina de porumb

         Tarate de grau

         Extract de porumb

       Completate cu mici cantitati de saruri minerale

       Avantaje

       Mai ieftine

       Dezavantaje

       Nu permite

       Standardizarea

       Reproducerea procesului cu un randament constant

       Sintetice

       Reproductibile la scara industriala

       Numai compusi

       cu structura chimica cunoscuta

       care pot fi dozati

       Tipul de respiratie al microorganismelor

       aerobe

       anaerobe

       Scopul si frecventa

       de uz curent

       medii speciale pentru studiile de izolare la nivel de laborator

       elective

       selective

       de imbogatire

       de conservare

       de identificare

       Faza de biosinteza la care este folosit

       laborator

       pilot

       industrial

       Destinatia finala

       pentru cultura inocul

       cultura de regim (medii de fermentatie, de biosinteza)

       trebuie sa contina

       sursa de carbon - carbohidrati

       sursa principala de energie

       regleaza necesarul de O si H

       glucoza

       amidon

       fructoza

       zaharoza

       sursa de azot

       organic

       aminoacizi

       proteine

       uree

       anorganic

       amoniac

       sulfat de amoniu

       sursa de fosfor

       acid fosforic

       fosfat de amoniu

       fosfat acid de potasiu

       oligoelemente

       potasiu

       clorura de potasiu

       fosfat acid de potasiu

       magneziu

       sulfat de magneziu

       fier

       clorura ferica

       factori de crestere

       aminoacizi

       proteine

       vitamine

       coenzime

       precursori

       portiuni structurale ale moleculei produsului biosintetizat

       sursa de carbon

       exista o valoare a concentratiei elementelor necesare dezvoltarii nerestrictive

       definita de Peppler, Harrison, 1970

 

Cinetica proceselor de biosinteza

Cresterea si multiplicarea microorganismelor

       Procesul de crestere

       se desfasoara

       prin sinteza specifica echilibrata a constituentilor celulari

       pornind de la substante nutritive simple aflate in mediu

       controlat genetic

       depinde de

       substante nutritive

       natura

       concentratia

       asigurarea cu energie

       marirea volumului celular prin

       sinteza de substante organice

       marirea continutului in apa

       cresterea se intrerupe la momentul producerii diviziunii celulare

       raport intre volumul celulei/suprafata celulei

       suprafata creste cu o ratie patratica

       volumul creste cu o ratie cubica

       raportul atinge un punct critic – diviziunea celulara

       multiplicarea celulelor

       pluricelulare – marirea taliei individului

       unicelulare – cresterea numarului de indivizi

       viteza de multiplicare

       durata unei generatii – 20–30 min.

       tipica pentru fiecare specie

       variaza in functie de conditiile de mediu

 

Dinamica multiplicarii bacteriilor

       procesul multiplicarii populatiei bacteriene cuprinde mai multe faze

       faza de latenta (lag)

       intre

       momentul introducerii germenului in mediul de cultura (inoculare)

       momentul in care celulele acestuia incep sa se multiplice

       nr. bacteriilor din inocul

       raman neschimbate

       scad temporar

       cultura nu este vizibila la microscop

       bacteriile acumuleaza in celula

       metaboliti esentiali

       sisteme enzimatice necesare cresterii

       perioada de adaptare la noile conditii de cultivare (de viata)

       mediu nutritiv

       temperatura

       pH

       aeratie

       timp

       cateva ore

       mai scurt cu cat noul mediu este mai apropiat de cel vechi

       transvazarea inoculului

       prima situatie

       inoculul provine dintr-o cultura aflata in curs de multiplicare

       mediu nutritiv cu aceeasi compozitie

       isi pastreaza ritmul rapid de dezvoltare

       cazul

       transvazarii inoculului in intermediar

       pentru obtinerea unor cantitati mai mari de inocul

       a doua situatie

       inoculul provine dintr-o cultura aflata in curs de multiplicare

       mediu nutritiv cu alta compozitie

       perioada de adaptare

       crestere neevidenta de la inceput

       faza de multiplicare exponentiala (crestere logaritmica)

       precedata de o perioada scurta (cca. 2h)

       accelerare a ritmului de crestere

       multiplicarea se produce cu o viteza progresiva marita

       diviziunile sunt sincronizate

       nr. celulelor

       se dubleaza brusc

       la intervale de timp regulate

       progresie geometrica

       crestere exponentiala

       scurt timp – 2-3 ore

       tendinta de multiplicare rapida scade progresiv

       epuizarea substantelor nutritive

       acumularea de produse de catabolism cu efect inhibitor

       celulele de tip embrionar

       dimensiuni mai mari

       citoplasma

       mai omogena

       nu contine materiale de rezerva

       afinitate pentru colorantii bazici

       continut ridicat de ARN

       cele mai potrivite pentru lucrari de genetica

 

       perioada de post-lag

       spre sfarsitul fazei de multiplicare logaritmica

       incetinirea

       desincronizarea cresterii populatiei

       acum sunt amorsate biosintezele in culturi continui

       faza stationara maxima

       numarul celulelor viabile

       maxim

       ramane constant

       ore – cateva zile

       insotita de

       epuizarea substantelor nutritive

       acumularea unor produsi toxici

       celulele nu se mai multiplica

       faza de declin

       scaderea progresiva a numarului celulelor viabile

       celule

       batrane

       cu fenomene de involutie

       in unele cazuri fenomene de autoliza

       metode de apreciere a cresterii unui microorganism

       determinarea substantelor uscate a masei celulare

       determinarea conc. sursei de carbon din mediu

       determinarea nr. total de celule, cu ajutorul celulelor de numarat

       determinarea gradului de turbiditate a suspensiei bacteriene in functie de timp

Dinamica procesului de crestere la fungi

       cresc sub forma de colonii

       miceliu 10-15 m

       se poate pleca de la

       inocul de spori

       fragment micelian

       mai multe faze

       faza initiala de lag

       cateva ore

       germinarea sporilor (inoculare cu suspensie de spori)

       regenerarea hifelor rupte si lezate (inocul vegetativ)

       faza de crestere liniara

       pe suprafata mediului apare o colonie

       circulara

       creste liniar cu timpul

       forma unei retele fine de hife

 

       faza de invechire

       incetinirea vitezei de crestere

       efectul daunator al produsilor de metabolism

       mai repede in cazul mediilor mai bogate in substante nutritive

Variatia concentratiei componentelor mediului de biosinteza

       au fost elaborate modele matematice in scopul reprezentarii cat mai apropiate de realitate a cineticii de desfasurare a unui proces de biosinteza

       Mono, Komo, Verhoft

       Descriu ecuatia variatiei in timp a concentratiei de celule in mediul de biosinteza

       Variatia vitezei specifice de dezvoltare respecta in acest caz cinetica Michaelis-Menten

       Viteza specifica de dezvoltare depinde de concentratia unui component din mediul de cultura cu rol limitativ

       Elementul limitativ

       Sursa de carbon (glucoza)

       Sursa de azot (aminoacidul esential)

       Pe baza ecuatiei variatia vitezei specifice de dezvoltare se poate calcula timpul necesar dublarii concentratiei de celule microbiene

       Viteza specifica de dezvoltare calculata este mai mare decat cea reala

       Variatia in timp a concentratiei de microorganisme este supusa efectelor

       inhibitorii

       ale substratului

       ale produsului finit

       efecte exercitate de mai multe substante

       de inductie

       de represie

       modelarea proceselor metabolice

       urmareste obtinerea de

       biomasa celulara

       metaboliti

       prin

       viteza de dezvoltare a microorganismelor

       concentratia de microorganisme

       stadiul culturii de microorganisme

       folosirea particularitatilor proprii ale culturii

 

Influenta factorilor de mediu asupra cresterii microorganismelor

       factori de mediu

       conc. substratului

       calitatea si cantitatea inoculului

       temperatura

       pH-ul mediului de biosinteza

       agitarea

       concentratia oxigenului dizolvat

Influenta concentratiei substratului asupra cineticii dezvoltarii microbiene

       Marirea conc. de substrat din mediu determina cresterea nr. celule microbiene pana la o limita

       Fenomen subordonat actiunii inhibitorilor

       Inhibitorii actioneaza prin

       Modificarea potentialului chimic al

       Substratului

       Intermediarilor metabolici

       Produsului finit

       Modificarea permeabilitatii peretelui celular cu reducerea transportului substantelor nutritive

       Modificarea activitatii enzimelor metabolice

       Disocierea agregatelor metabolice

       Modificarea parametrilor functionali

       Capacitatea de reproducere



       Mobilitatea

       Biosinteza unor metaboliti

       Mecanismele inhibitiei

       Reactie chimica cu una sau mai multe componente celulare

       Adsorbtia (complexarea) de enzime (coenzime)

       Interventia in secvente ale reactiilor biochimice

       Interventia in disocierea complexelor enzimatice

       Modificarea parametrilor fizico-chimici ai mediului de biosinteza

       pH

       tarie ionica

       constanta dielectrica

       capacitatea de solvatare

       interventia in functiile celulare de control

       concentratia optima de substrat in momentul initial si pe parcurs

       conc. inhibitoare a glucozei10-15%, dulceata, siropuri

Influenta dimensiunilor inoculului asupra proceselor biotehnologice

       calitatea si cantitatea inoculului

       cantitate mare

       declansarea unei rapide dezvoltari

       reducerea riscului de contaminare

       3-10% din volumul total al culturii

       raport optim de inoculare

       definirea starii fiziologice

       varsta

       aspect microscopic

       efectele marimii si varstei inoculului

       bacterii

       Marimea inocului influenteaza stadiile ulterioare ale culturii

       inocul mare – se micsoreaza faza de lag

       datorita formarii si acumularii unor metaboliti intermediari esentiali - difuzeaza rapid

       cantitate prea mare

      autoinhibitie

      datorat sensibilitatii celulelor bacteriene fata de unii produsi metabolici intermediari

       cantitate prea mica

       faza de lag poate fi prelungita la infinit

       dezvoltare anormala a microorganismului

       initierea dezvoltarii unui inocul

       concentratie critica de metale grele

       Bacillus subtilis – Mn

       levuri

       marimea inocului influenteaza faza de lag si stadiile ulterioare ale culturii

       fungii

       necesara standardizarea inoculului vegetativ pentru acest grup de microorganisme

       inocul sub forma de suspensie de spori – ritm rapid de dezvoltare

       autoinhibitie (autostimulare) a germinarii sporilor – substante produse in

       timpul germinarii

       fazele ulterioare

       cantitatea inoculului influenteaza

       miceliul

       marime

       forma

       randamentul in metaboliti

       raportul de inoculare judicios

       dezvoltarea masei miceliene

       consum mare de carbohidrati

       cultura ineficienta

Efectele temperaturii asupra cresterii microorganismelor

       diferenta intre temperatura mediului inconjurator si din interiorul celulei – nula

       variatiile temperaturii

       randamentul de transformare a substratului

       cerintele nutritive

       compozitia biomasei

       viteza de crestere microbiana

       domeniul de temperatura in care ating viteza maxima de crestere

       criofile (10°C)

       mezofile

       microorganisme industriale

       25 – 30°C

       termofile

       mecanismul de actiune afecteaza

       procesele metabolice

       compozitia biomasei in

       proteine

       lipide

       ARN

 

Efectele pH-ului asupra cresterii microorganismelor

       Cateva directii de influentare

       Domeniul optim de pH

       Drojdii 4-5 ---- 2; 8.

       Valori mici ale pH (3-4) – risc scazut de contaminare

       Efectul pH asupra randamentului de conversie a substratului

       Domeniu foarte strict de pH

       Ac. Citric

       1,7-2

       < ------ ac. citric

       > ------ ac. oxalic, gluconic

       deviatii ale pH de la valoarea optima

       efecte nedorite

       datorate

       consumarea unui nutrient

       producerea unui acid de catre microorganism

       corectarea abaterii

       adaugarea unor substante chimice

       pH sub cel optim

       NaOH

       KOH

       Amoniac gazos

       Amoniac solutie

       Ioni de Na, K

       pH peste cel optim

       HCl

       Ac. sulfuric

       Ac. azotic

       ion Clorura

       saruri greu solubile

       corectia poate determina coroziune

       pH-ul determina efecte de disociere a acizilor si bazelor

       actioneaza la nivelul suprafetelor celulei

       modifica proprietatile

       de aderare la diverse materiale

       de floculare

 

Concentratia de oxigen dizolvat

       culturile aerobe

       oxigenul necesar

       oarecare exces

       transferul de oxigen din faza gazoasa in faza lichida are loc cu viteze mari

       in biosinteza in laborator (baloane agitate) aeratia depinde de

       viteza de rotatie (translatie) a agitatorului

       marimea baloanelor

       volumul de mediu de cultura din balon

       cresterea turbulentei prin sicane

       eficienta aerarii – concentratia de oxigen dizolvat – determinata prin

       metode sulfit

       masurarea vitezei maxime de transfer a oxigenului din aer in mediu

       metoda polarografica

       determinarea concentratiei oxigenului dizolvat in mediu

       utilizarea electrodului cu membrana

       masurarea oxigenului dizolvat

       determinarea ratiei consumului de oxigen

       folosirea analizorului paramagnetice de oxigen

       analizeaza si compara compozitia aerului

       ce iese din bioreactor

       ce intra in bioreactor

       conducerea unui proces

       cunoasterea

       modului de variatie in timp a necesarului de oxigen

       rata consumului de oxigen

       sporeste rapid la o valoare maxima din primele stadii

       este momentul atingerii concentratiilor ridicate de celule

       apoi scade

       necesarul de oxigen – mediul de biosinteza utilizat

       Penicillium – oxigen dublu – glucoza(zaharoza – simplu)

       Factori care influenteaza transferul de oxigen

       Agentii tensioactivi – micsoreaza coeficientul de transfer

       Concentratia de microorganisme

       Conc. mari – vascozit. creste – eficienta sistemului de aerare scade

       Sistemul de agitare – agitare eficienta – dispersie buna a bulelor

       Echipament de aerare – conducte perforate – bioreactoare de volum mare

       Suprapresiunea favorizeaza marirea conc. de oxigen – 0,5 – 1 atm.

       Micsoreaza riscul de infectie

Prelucrarea mediilor de biosinteza

       Prelucrarea primara

       Filtrarea

       Centrifugarea

       Decantarea

       Concentrarea fazei lichide

       Dezagregarea celulelor

       Extractia

       Uscarea

       Atomizarea

       Precipitarea

       cu solventi organici

       cu saruri anorganice

       ultrafiltrare pentru

       purificari

       concentrari

       echipamente complexe si specifice

       dificultati ale separarii produselor din lichid

       produse termolabile

       dificultati eliminate prin cunoasterea proprietatilor fizico-chimice ale produselor

       solubilitatea in

       apa (solutii diluate de saruri)

       solventi polari (metanol, etanol, acetona)

       solventi slab polari (cloroform, hidrocarburi)

       stabilitatea in solutie in functie de efectul

       pH

       temperatura

       solutii tampon

       solventilor organici

       stabilitatea in stare solida in functie de temperatura si efectul umiditatii

       proprietati fizice

       gradul de dializa

       adsorbtia pe substante solide

       migrarea in camp electric

       sedimentarea in ultracentrifuge

       proprietati chimice

       stabilitatea fata de enzime

       stabilitatea la actiunea unor agenti chimici

       metode de separare din biomasa

       extractia cu solventi organici

       separarea pe schimbatori de ioni

       cromatografie

       adsorbtie

       operatiile cele mai utilizate in biotehnologia medicamentelor

       filtrarea

       concentrarea

       dezagregarea celulara

       atomizarea

Filtrarea mediilor de biosinteza

       probleme datorate

       compozitia chimica a mediului

       materialul biologic

       adjuvanti de filtrare

       formeaza paturi microscopice cu micsorarea dimensiunilor porilor

       maresc vitezei de filtrare

       reduc consumul de materiale

       mai multe scheme

       aplicarea pe materialul filtrant (panza, hartie) a unui strat subtire de material adjuvant

       amestecarea adjuvantului cu suspensia de filtrat

       raclarea permanenta a stratului adjuvant cu ajutorul unor cutite pentru mentinerea stratului la o valoare constanta (cazul filtrelor rotative)

       se foloseste foarte mult filtrarea sterilizanta

       prefiltrare grosiera

       apoi filtrarea sterilizanta

       filtre din

       acetat de celuloza

       azbest

       polimeri sintetici

 

 

Dezagregarea celulelor de microorganisme

       necesara pentru cazul in care substantele biologicactive sunt intracelulare

       diverse procedee

       fizice mecanice

       mori coloidale

       mori vibratoare

       agent de racire pentru mentinerea sistemului la o anumita temperatura

       fizice nemecanice

       inghetare lenta

       soc osmotic

       vibratii ultrasonice – 20.000 Hz

       chimice

       pentru distrugerea componentelor lipoproteice din membrane se folosesc

       detergenti cationici

       detergenti aminici

       solventi organici

       preparate enzimatice

       E. coli – bacteriofagi

       Tesut muscular – enzime proteolitice

       Drojdia de bere – autoliza la 30°C, 2-3 zile

Concentrarea mediilor de biosinteza

       Se are in vedere termolabilitatea produselor

       Evaporarea in vacuum la temperaturi scazute (25-50°C) – liofilizare

       Procedee de concentrare atermica

       Ultrafiltrarea

       Separarea pe baza diferentei de volum molecular cu ajutorul unei membrane

       Avantaje

       Concentrarea la temperaturi scazute

       Micsoreaza

       fenomenele de autodigerare

       pierderile in activitate prin denaturare termica

       nunecesita modificari de faza (evaporari, condensari)

       nu utilizeaza substante chimice

       purifica solutiile biologice prin indepartarea unor componente cu volum molecular inferior

       Osmoza inversa

 

Atomizarea

       Uscarea prin atomizare

       Utila pentru materialele care in faza initiala sunt lichide

       Solutii

       Suspensii

       Paste subtiri

       Se realizeaza o ceata de lichid din particule de 2 – 200 μm

       Uscare rapida incat materialul nu se incalzeste

       Se obtine o pulbere – nu este necesara maruntirea

 

Intr-o prima concluzie biotehnologiile farmaceutice industriale sunt alese si optimizate in functie de acesti doi mari factori, raportati la criteriul economic (pretul de cost):

       medii

       solide

       lichide

       culturi

       de suprafata

       submerse

       procesele biotehnologice industriale

       determina o dezvoltare

       abundenta

       egala

       agitare mecanica

–        –        aerare corespunzatoare

 








Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 1555
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2019 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site