- •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
Виробництво вторинних метаболітів
Із усіх продуктів, які одержують за допомогою мікробних процесів, найбільше значення мають вторинні метаболіти. Вторинні метаболіти, називаються також ідіолітами, це низькомолекулярні сполуки, які не потрібні для росту в чистій культурі. Вони добуваються обмеженим числом таксономічних груп і часто являють собою суміш споріднених сполук, які відносяться до однієї й тієї ж хімічної групи. Якщо питання про фізіологічну роль вторинних метаболітів у клітинах-продуцентах було предметом серйозних дискусій, то їхнє промислове одержання становить безсумнівний інтерес, тому що ці метаболіти є біологічно активними речовинами: одні з них володіють антимікробною активністю, інші є специфічними інгібіторами ферментів, треті – ростовими факторами, багато з них мають фармакологічну активність. До вторинних метаболітів належать антибіотики, алкалоїди, гормони росту рослин і токсини. Фармацевтична промисловість розробила надскладні методи скринінгу (масової перевірки) мікроорганізмів на здатність продукувати вторинні метаболіти.
Одержання такого роду речовин послужило основою для створення цілого ряду галузей мікробіологічної промисловості. Першим у цьому ряді стало виробництво пеніциліну; мікробіологічний спосіб одержання пеніциліну був розроблений в 1940-х роках і заклав фундамент сучасної промислової біотехнології.
Молекули антибіотиків дуже різноманітні за складом й механізмом дії на мікробну клітину. При цьому у зв'язку з виникненням стійкості патогенних мікроорганізмів до старих антибіотиків постійно існує потреба в нових. У деяких випадках природні мікробні антибіотичні продукти хімічним або ензиматичним шляхом можуть бути перетворені у так звані напівсинтетичні антибіотики, які володіють більш високими терапевтичними властивостями.
Антибіотики – органічні сполуки. Вони синтезуються живою клітиною й здатні в невеликих концентраціях уповільнити розвиток або повністю знищити чутливі до них види мікроорганізмів. Їх продукують не тільки клітини мікроорганізмів і рослин, але й клітини тварин. Антибіотики рослинного походження називають фітонцидами. Це хлорелін, томатин, сативін, добувають із часнику, і алін, виділяють із цибулі.
Ріст мікроорганізмів можна охарактеризувати як S – подібну криву. Перша стадія – стадія швидкого росту, або логарифмічна, для якої характерний синтез первинних метаболітів. Далі наступає фаза повільного росту, коли збільшення біомаси клітин різко уповільнюється. Мікроорганізми, які синтезують вторинні метаболіти, спочатку проходять стадію швидкого росту, тропофазу, під час якої синтез вторинних речовин незначний. У міру сповільнення росту через виснаження одного або декількох необхідних поживних речовин у культуральному середовищі мікроорганізм переходить в ідіофазу; саме в цей період синтезуються ідіоліти. Ідіоліти, або вторинні метаболіти, не відіграють явної ролі в процесах метаболізму, вони виробляються клітинами для адаптації до умов навколишнього середовища, наприклад, для захисту. Їх синтезують не всі мікроорганізми, а в основному нитчасті бактерії, гриби й спороутворюючі бактерії. Таким чином, продуценти первинних і вторинних метаболітів відносяться до різних таксономічних груп.
Особливості культурального росту цих мікроорганізмів необхідно враховувати при виробництві. Наприклад, у випадку антибіотиків більшість мікроорганізмів у процесі тропофази відчутна до власних антибіотиків, однак під час ідіофази вони стають до них стійкими.
Щоб уберегти мікроорганізми, які продукують антибіотики, від самознищення, важливо швидко досягти ідіофази й потім культивувати мікроорганізми в цій фазі. Це досягається шляхом варіювання режимів культивування й складом поживного середовища на стадіях швидкого й повільного росту.