Основы культивирования
Основы культивированияРады приветствовать Вас!
К Вашим услугам - качественный товар различных ценовых категорий.
Качественная поддержка 24 часа в сутки!
Мы ответим на любой ваш вопрос и подскажем в выборе товара и района!
Наши контакты:
Telegram:
ВНИМАНИЕ!!! В Телеграмм переходить только по ссылке, в поиске много Фейков!
Внимание! Роскомнадзор заблокировал Telegram ! Как обойти блокировку:
http://telegra.ph/Kak-obojti-blokirovku-Telegram-04-13-15
Первичные и вторичные метаболиты микроорганизмов. Биотехнологические основы культивирования микроорганизмов. Технологические основы выделения и концентрирования биопрепаратов и продуктов микробного синтеза. Культивирование микроорганизмов и клеток различных тканей связано с особенностями ассимиляции, диссимиляции, роста и размножения представителей трех царств живой природы: Культуры представителей указанных семейств различны по форме и содержанию. При решении ряда вопросов биотехнологии ветеринарных препаратов обычно имеют дело с культурами микроорганизмов бактерий, грибов, вирусов , а также с культурами тканевых клеток, полученных из органов или тканей животных или человека. Вce живые организмы на нашей планете образуют разные соединения первичного метаболизма, такие, как углеводы, белки, липиды, витамины и другие вещества, необходимые для роста и развития. Их содержание и состав зависят от генетических характеристик объектов, стадии онтогенеза и условий произрастания. Помимо первичных метаболитов , у некоторых организмов преимущественно растений осуществляется синтез называемых вторичных метаболитов, к которым относятся алкалоиды, терпеноиды, стероиды, фенольные соединения, цианогенные гликозиды и др. Эти низкомолекулярные вещества во многих случаях характерны для отдельных видов растений, а их синтез в значительно шей степени видоспецифичен, чем синтез первичных метаболитов. Основные пути синтеза вторичных соединений и их связь с первичным обменом веществ по С. Промышленный биотехнологический процесс, в котором производства коммерческих продуктов используют клеточные системы или микроорганизмы, обычно включает три ключевые стадии:. Либих и многие другие химики были противниками такого мнения, что затормозило эти исследования на 20 лет. В году Луи Пастер, исследуя физиологию дрожжей и бактерий, ввел асептические методы исследований и на минимальных питательных средах доказал, что спиртово-, молочно-, уксусно- и маслянокислое брожения вызываются различными микроорганизмами, обладающими различными потребностями в питательных веществах и кислороде. Первая наиболее полноценная среда была приготовлена учеником Л. Пастера Ролэномв году для грибов рода Aspergillus. Хотя в распоряжении Л. Пастера не было метода чистых культур, но ему с учениками удалось, пользуясь элективными средами, доказать потребность микроорганизмов в главных и второстепенных компонентах среды и в источниках энергии. В году Р. Кох ввел в практическую микробиологию метод чистых культур, гарантировавших получение на предложенных им плотных питательных средах чистых культур только определенных видов бактерий. Он доказал, что витамин В является одним из факторов, необходимых для роста дрожжей. На первых этапах микробиологических исследовании культивирование микроорганизмов осуществляли в пробирках или колбах путем выращивания их на поверхности плотных или жидких сред. Для более объемного промышленного культивирования микроорганизмов с целью получения из них различных биопрепаратов стали переходить на использование стеклянной посуды большой емкости матрасы, бутыли. Причем, в такой посуде выращивали микроорганизмы главным образом на плотных агаровых средах. Хотя в отношении питательных компонентов бульоны не отличаются от агаровых сред, но в жидких питательных средах выход бакмассы был ниже, чем в агаровых средах. Связано это с тем, что в жидких средах аэрация микроорганизмов без принудительной подачи кислорода была значительно хуже. Новым этапом в культивировании микроорганизмов явился примененный в году Клюйвером и Пергиным способ встряхивания колб с жидкой средой на качалках с принудительной подачей стерильного воздуха. На этой основе был разработан так называемый глубинный метод выращивания микроорганизмов. Метод глубинного выращивания микроорганизмов был предложен вначале для культур аэробных грибов, в дальнейшем он стал использоваться для выращивания других микроорганизмов с целью производства антибиотиков, витаминов, ферментов, вакцин, антигенов и других биопрепаратов. Все возрастающее значение получения культур микроорганизмов в больших количествах побудило интерес к созданию промышленных установок большой емкости с принудительной аэрацией культуры микробов и автоматической регуляцией всех технологических процессов. Такие установки или реакторы назывались еще ферментерами, так как в них выращивались микроорганизмы с использованием их ферментативных свойств при получении антибиотиков, ферментов и других веществ микробного синтеза. Глубинный метод выращивания в промышленных условиях патогенных микроорганизмов впервые был применен Н. Лебедевым в году. Внедрение его в промышленное производство явилось большим достижением в микробиологии, давшим возможность получить большое количество бактериальной массы за короткое время. С применением интенсивной аэрации скорость размножения микроорганизмов бывает еще выше. Такая большая разница в накоплении биомассы объясняется тем, что при аэрации практически отсутствует начальная стационарная фаза, фа за отрицательного ускорения размножения становится более продолжительной. В условиях аэрации бактерии сразу начинают интенсивно размножаться, переходя в фазу ускоренного размножения и логарифмическую фазу. Для выращивания микроорганизмов в промышленных условиях в настоящее время применяют реакторы с барбатерами и металлическими мешалками для диспергирования воздуха. Размешиваний питательной среды и ее аэрацию следует рассматривать как единый процесс, так как равномерно аэрировать всю культуральную жидкость в больших емкостях, не прибегая к размешиванию, невозможно. Значительный интерес представляет вопрос о связи между интенсивностью потребления кислорода микроорганизмами и его содержанием в среде. Известно, что кислород плохо растворяется в воде. В связи с этим в питательную среду поступление кислорода должно быть очень интенсивным. Скорость поступления кислорода в любую часть культуральной жидкости должна быть не менее скорости его потребления. В противном случае произойдет местное или временное обеднение среды кислородом, что вызовет повреждение микробных клеток. На общую скорость потребления кислорода могут влиять количество углеводов, азота, минеральных солей и факторов роста, а также продуктов метаболизма. Изучение развития бактерий различных групп показало, что в процессе глубинного выращивания имеются существенные различия в степени потребления углеродных и азотистых веществ. Они интенсивно потребляются при аэрации культуральной жидкости, поэтому, чтобы процесс роста и размножения не прекращался быстро, нужно в процессе культивирования дополнительно вводить углеродные и азотистые соединения, а при необходимости и другие стимуляторы роста микроорганизмов. Добавление питательных веществ, особенно углеводных глюкоза и биологических стимуляторов, усиливает интенсивность размножения, что и приводит к увеличению концентрации микроорганизмов в момент съема их биомассы. Одним из факторов, влияющих на интенсивность размножения бактерий, является pH среды. Поэтому ее коррекция в процессе выращивания микроорганизмов является обязательной. Глубинный способ культивирования в биопромышленности является основным при производстве большинства биопрепаратов. Он осуществляется, как правило, в реакторах ферментерах большой емкости. А — реактор с механическим перемешиванием; Б — барботажная колонна; В — эрлифтный реактор с внутренней циркуляцией; Г — лифтный реактор с внешней циркуляцией. Стрелки указывают направление потока культуральной среды. В биореакторах, относящихся к первой группе, перемешивание клеток происходит путем аэрирования воздухом. Это барботажный тип биореактора, при котором процесс перемешивания суспензии осуществляется поднимающимися пузырьками воздуха. В случае барботажных биореакторов обычно получают хорошие ростовые характеристики для большого числа клеточных культур. Однако сложность поддержания суспензии в гомогенном состоянии при высоких концентрациях биомассы клеток сужает сферу их применения. Несколько больших значений максимальной концентрации клеточной биомассы можно достичь при применении эрлифтных биореакторов, в которых создаются направленные циркуляционные потоки. В эрлифтных биореакторах перемешивание суспензии осуществляется за счет применения специальной конструкции, создающей градиент плотности как правило, это конструкция с внутренним цилиндром. Вторая группа биореакторов представляет собой аппараты с применением механических перемешивающих устройств. Биореакторы этого типа позволяют изучать растительные клеточные популяции в очень широком диапазоне концентраций биомассы клеток. Вместе с тем стрессовое воздействие перемешивающего устройства на клеточную популяцию часто ограничивает их применение. Технологический процесс глубинного выращивания микроорганизмов в реакторах складывается из следующих этапов:. Современные реакторы изготовляются из нержавеющей стали и представляют собой довольно сложный аппарат, в который осуществляют закачку соответствующей для культивируемого микроба питательной среды. Реактор имеет рубашку для нагревания паром и охлаждения водой с соответствующей запорной арматурой. На крышке реактора имеются отверстия для подающей и отводящей воздух трубок, термометра, прибора, измеряющего pH, смотровое окно, окно для освещения и отверстие для вставления четырех сифонов, служащих для внесения посевного материала, взятия проб, внесения пеногасителя, глюкозы и других питательных веществ, а при необходимости и факторов роста. Современные реакторы оснащены различными измерительными приборами-. Регулирование температуры осуществляется автоматически. Регистрация ее, а также измерения pH осуществляются с помощью электронного потенциометра. Периодическое культивирование — это аналог выращивания клеточных культур в колбах на качалке. Периодическую культуру можно рассматривать как замкнутую систему, которая в своем развитии проходит четыре фазы — начальную, экспоненциальную, стационарную и отмирания. Условия существования культуры во всех этих фазах различны. Проточное непрерывное культивирование характеризуется постоянным добавлением в биореактор свежей питательной среды и постоянным отбором либо суспензии открытое проточное культивирование , либо отработанной среды закрытое проточное культивирование. Непрерывная культура представляет собой открытую систему, стремящуюся к установлению динамического равновесия. Для микроорганизмов создаются неизменные условия среды. Проточное культивирование конструктивно более сложно и поддерживается автоматическим регулированием, так как связано с включением в схему биореактора дополнительных устройств перистальтических насосов, разделительных устройств и др. В практике микробиологических исследований широко применяют две разновидности открытого проточного культивирования: Хемостатный метод культивирования клеток базируется на использовании биореактора, в который с постоянной скоростью подается питательная среда и одновременно же скоростью например, слив по уровню отбирается клеточная суспензия. При этом объем выращиваемой суспензии остается постоянным. Хемостат состоит из сосуда-культиватора, в который из особого резервуара поступает постоянной скоростью питательный раствор. Благодаря аэрации и механическому перемешиванию, в культиваторе создаются оптимальные условия для снабжения клеток кислородом и более быстрого и равномерного распределения питательных веществ, поступающих с новыми порциями раствора. Рост культуры в хемостате контролируется концентрацией субстратов. На таком ограничении скорости роста концентрацией одного из необходимых субстратов основана стабильность системы. Развитие хемостатного культивирования открыло возможность управлять процессом, контролируя рост и поведение микроорганизмов, а при необходимости — вмешиваться в этот процесс, изменяя скорость роста до задаваемых пределов путем воздействия на такую культуру внешними факторами. В настоящее время интерес к непрерывному культивированию растет как в нашей стране, так и за рубежом. Однако, несмотря на преимущества хемостатных культур, в биологической промышленности при производстве вакцин из болезнетворных микробов они не получили еще достаточного применения. Такие культуры применяются при производстве дрожжей и некоторых продуктов микробного синтеза аминокислоты, антибиотики и др. Проведение метода непрерывного культивирования микроорганизмов в условиях максимального выхода продукции может быть достигнуто с применением математического эксперимента МПЭ. Но для этих целей необходимо использовать ЭВМ. Турбидостатный метод предусматривает измерение концентрации клеточной биомассы в биореакторе и ее автоматическое поддержание на постоянном уровне путем изменения скорости протока. Работа турбидостата основана на поддержании постоянной плотности суспензии, или постоянной мутности. Датчик мутности регулирует через управляющую систему поступление питательного раствора. В сосуде для культивирования все питательные вещества содержатся в избытке, и скорость роста культуры приближается к максимальной. Турбидостат используют при скоростях протока, близких к максимальной удельной скорости роста, тогда как хемостат иногда становится неустойчивым и может произойти полное вымывание культуры из биореактора. Работа с турбидостатами технически сложнее, чем с хемостатами. Микроорганизмы поистине являются вездесущими, и они по своей способности заселять объекты внешней среды считаются в экологическом отношении самыми распространенными организмами. На поверхностях различных материалов они образуют скопления, именуемые колониями. Способ выращивания микроорганизмов на поверхности плотных питательных сред называется поверхностным культивированием. Выращивание микробов на плотных питательных средах в бактериологических лабораториях различного направления является одним из основных методов изучения свойств микроорганизмов. Дело в том, что на плотных питательных средах различные микроорганизмы образуют различные по величине, форме и другим признакам колонии. Колонии представляют собой скопления особей одного вида микроорганизмов, образующихся в результате размножения из одной или нескольких клеток. Колонии бывают плоскими, выпуклыми, куполообразными, вдавленными. Поверхность их бывает гладкой S-форма, от английского слова smooth — гладкий , шероховатой R-формой, от английского слова rough — шероховатый. Между S- и R-формами колоний имеются и переходные: О- и М-формы промежуточные и слизистые. Края колоний могут быть ровными, зазубренными, волокнистыми, бахромчатыми. По величине колонии подразделяются на крупные 4—5 мм в диаметре , средние 2—4 мм , мелкие 1—2 мм и карликовые меньше 1 мм. Колонии отличаются и по консистенции, плотности, окраске. Они бывают прозрачными и непрозрачными, окрашенными и бесцветными, влажными, сухими и слизистыми. Следует иметь в виду, что особенности строения колоний для каждого вида микроба являются специфическими, что позволяет дифференцировать различные микробы по характеру роста их на плотных питательных средах. В качестве таковых сред чаще бывают агаровые. Кроме того, в пределах одного вида могут быть варианты микроорганизма с измененной формой колоний. Этот феномен получил название диссоциации. Она относится к проявлениям фенотипической изменчивости у микроорганизмов. Следовательно, механизм и характер роста колоний для каждого микроорганизма имеют фундаментальное значение. Теории и механизмы размножения микроорганизмов на поверхности каких-либо питательных сред менее изучены, чем при выращивании микробов глубинным способом. Начало роста и размножения микроорганизмов в колониях на плотных питательных средах очевидно связано с анатомическими особенностями микробных клеток. Установлено, что у большинства микроорганизмов на поверхности клеточной оболочки имеются специальные отростки — фимбрии, с помощью которых микроорганизмы прилипают к поверхности объекта, в том числе и к поверхности плотной питательной среды. Прикрепившись к поверхности питательной среды, микробные клетки начинают размножаться. При этом скорость размножения микробов на поверхности питательной среды почти такая же, как и в жидких средах. Фазы роста и размножения микроорганизмов при поверхностном культивировании подчиняются тем же закономерностям, что и при глубинном культивировании. Что же касается механизма и скорости роста самих колоний микроорганизмов, то здесь имеются и неразрешенные вопросы. Однако считают Pirt S. Соответственно рост всей популяции идет с максимальной экспоненциальной скоростью до тех пор, пока концентрация питательных веществ среды остается значительно выше константы насыщения и пока сама среда не ингибирует роста колоний. Потребление колонией питательных веществ создает в агаре градиент концентрации. В чашках Петри или другой емкости глубина концентрационного градиента питательной среды ограничена глубиной агара. В таком случае рост колоний по направлению вверх быстро падает почти до нуля из-за противодействия диффузии питательных веществ. В конечном итоге рост колоний идет по периферической зоне радиально в сторону края колонии. В центре колонии скорость роста лимитирована диффузией субстрата настолько, что она практически равна нулю. Метод поверхностного культивирования микроорганизмов широко используются в лабораториях и биологической промышленности для следующих целей:. Обычно биотехнологическая стадия завершается выходом одного жидкостного и одного газового потоков, иногда —только одного жидкостного или переработанного твердого продукта, например при созревании сыра или биокомпостировании отходов. Получение готовой продукции — заключительная стадия технологического процесса биотехнологического производства. Чаще всего целевой продукт находится либо в самой биомассе, либо в жидкости. В зависимости от свойств биомассы и жидкости, для их разделения могут быть использованы различные методы:. Такой способ применяют в производстве антибиотиков, особенно в тех случаях, когда микроорганизм-продуцент имеет мицелиальный характер;. Наиболее часто используют для отделения дрожжей или бактерий в производстве кормовой биомассы;. При ультрафильтрации отделяются не только клетки, но и крупные молекулы растворенных веществ;. Для внутриклеточных продуктов сначала необходимо разрушить оболочку клеток. Это можно осуществить дезинтеграцией клеток, разрушив клеточную оболочку физическими методами путем замораживания и продавливания, воздействием ультразвуком, методом декомпрессии — резкого сброса давления или химическими и биотехнологическими методами. Используют также гидролиз разрушение клеточных оболочек под действием химических реагентов и температуры , ферментолиз разрушение клеточных оболочек под действием ферментов при повышенной температуре или автолиз разновидность ферментолиза, когда используют собственные ферменты клетки. После проведения какой-либо из вышеперечисленных операций дальнейшее выделение целевого продукта осуществляют методами, общими для внеклеточных и внутриклеточных продуктов. Основными из них являются:. Наиболее известно выделение жироподобных веществ жидкими углеводородами типа бензина. Приме- и многие другие виды экстрагентов хлороформ, эфир,: Иногда экстракцию осуществляют непосредственно из биомассы микроорганизмов;. Обратный осмос и нанофильтрация позволяют отделять даже небольшие по размерам молекулы;. Очистка необходима для получения биопродуктов высокой степени чистоты. Основной целью является удаление примесей, что достигается с помощью экстракции, адсорбции, ионного обмена, ультрафильтрации, обратного осмоса, ректификации и ферментолиза, которые были рассмотрены ранее. Кроме перечисленных, используют и другие процессы, такие, как:. На твердом сорбенте собираются растворенные вещества, часто близкие по структуре например, смеси белков, сахаров, антибиотиков. При адсорбции они сорбируются вместе, а вот при хроматографии они выделяются из сорбента как бы по очереди, что позволяет отделить их друг от друга;. Путем диализа осуществляют очистку вакцин и ферментов от солей и низко-молекулярных растворимых примесей;. Медленное охлаждение позволяет формировать кристаллы из растворов целевых продуктов, причем чистота их обычно очень высока. Таким образом, например, получают кристаллы пенициллина. Можно даже получить еще более чистый продукт, если кристаллы растворить в воде или растворителе, а потом снова кристаллизовать т. Концентрирование продукта повышает его выход. На стадии концентрирования применяют такие процессы, как выпаривание, сушка, осаждение, кристаллизация, фильтрация, ультрафильтрация, гиперфильтрация или нанофильтрация, обеспечивающие как бы отжим растворителя из раствора. Получение готовой формы продукта завершает биотехнологическое производство. Продукт приобретает товарную форму за счет проведения процессов гранулирования формирование гранул из порошка или прямо из раствора , дражирования, таблетирования формирование драже, таблеток , розлива или фасовки, ампулирования затаривания в ампулы. Электронная библиотека Для связи с нами пишите на admin kursak. Тема необъятна, читайте еще: Последние статьи Британский английский учить онлайн — бесплатно с ouenglish. Если вы автор и считаете, что размещённая книга, нарушает ваши права, напишите нам:
Перт С.Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток
Исследование показало, что марихуана в 114 раз безопаснее алкоголя
Физиолого-биохимические основы культивирования клеток растений. Лекция 3
1.Основные принципы культивирования бактерий:
Бакс бани biz череповец 05 November 2017
Купить закладки шишки в Сертолове
Биотехнологические основы культивирования микроорганизмов.
Как получить коноплю
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
Afghan incense купить москва доставка , Бесплатное хранилище фотографий
Перт С.Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток
Купить закладки шишки в Бугуруслане
Как получить коноплю
Купить блатные номера в вологде
Обезболивающие при панкреатите поджелудочной железы