Podstawy biotechnologii - opracowanie, Biotechnologia POLSL, Semestr IV, PB, Egzamin
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Definicja biotechnologii, zastosowanie biotechnologii w różnych sektorach przemysłu:Biotechnologiajest interdyscyplinarną dziedziną nauki i techniki zajmującą się zmianą materii żywej inieożywionej poprzez wykorzystanie organizmów żywych, ich części bądź pochodzących od nich produktów, atakże modeli procesów w celu tworzenia wiedzy, dóbr i usług.Biotechnologiaoznacza zastosowanie technologiczne, które używa systemów biologicznych, organizmówżywych lub ich składników, żeby wytwarzać lub modyfikować produkty lub procesy w określonym zastosowaniuPrzemysłowe procesy biotechnologiczne rozwijają się bardzo dynamicznie i z powodzeniem konkurują zmetodami tradycyjnymi. Na świecie stosuje się je na szeroką skalę w takich dziedzinach, jak: przemysłchemiczny, farmaceutyczny, celulozowo-papierniczy, tekstylny, garbarski, spożywczy czy energetyczny. Dziękibiotechnologii białej (przemysłowej) opartej na bioprocesach można uzyskiwać specyficzne chemikalia, chiralneprekursory farmaceutyków, antybiotyki, witaminy, składniki żywności, środki spożywcze, zapachowe i smakoweoraz kosmetyki, detergenty i biopolimery.Biotechnologia zielona (agrobiotechnologia) wykorzystuje do produkcji roślin metody inżynierii genetycznej,zajmuje się aspektami związanymi z rolnictwem, rozwiązaniami stosowanymi w celach spożywczych iniespożywczych.Biotechnologia określana jako czerwona (biotechnologia w ochronie zdrowia; biotechnologia medyczna,farmaceutyczna) swój dynamiczny rozwój zawdzięcza biologii molekularnej, technologii rekombinowanego DNAoraz technologii przeciwciał monoklonalnych, dzięki którym na skalę przemysłową można produkowaćnowoczesne leki biologiczne, tzw. biofarmaceutyki oraz stosować z coraz większym powodzeniem u chorychgenoterapię czy ksenotransplantologię.Fioletowa biotechnologia jest także ważną dziedziną skupiającą się wokół zagadnień społecznych i prawnych,takich zwłaszcza jak: akceptacja społeczna, legislacja, własność intelektualna czy też zagadnienia filozoficzne ietyczne.Biała– biotechnologia przemysłowa wykorzystująca systemy biologiczne w produkcji przemysłowej i ochronieśrodowiska. Opiera się ona na biokatalizie i bioprocesach.Czerwona- biotechnologia wykorzystywana w ochronie zdrowia, w szczególności w zakresie produkcji nowychbiofarmaceutyków, rozwoju diagnostyki genetycznej, czy genoterapii i ksenotransplantologii.Zielona– biotechnologia związana z rolnictwem obejmująca stosowanie metod inżynierii genetycznej w celudoskonalenia produkcji roślinnej czy zwierzęcej.Fioletowa- związana z ustawodawstwem, które dotyczy biotechnologii(prawne i społeczne uwarunkowaniaBiotechnologia tradycyjna(stosuje naturalne enzymy lub organizmy nie zawierające obcego materiaługenetycznego),Biotechnologia nowoczesna(stosuje organizmy, enzymy i białka zmodyfikowane genetycznie).Biotechnologia:biologia komórki, mikrobiologia, genetyka wraz z inżynierią genetyczną, biochemia i biologiamolekularna, biofizyka, chemia bioorganiczna, technologia fermentacyjna, inżynieria bioprocesowa, technikiseparacyjne.Zastosowania:wytwarzania różnych produktów –biosynteza;przetwarzania produktów –biotransformacja;niszczenia niepotrzebnych lub uciążliwych produktów z ewentualnym ich wykorzystaniem –biodegradacja;wzbogacania rozproszonych substancji– bioakumulacja;zamiany energii fizycznej na chemiczną– biokonwersja.Mikroorganizmy stosowane w procesach biotechnologicznychPrototrofy:węglowodany jako źródło węglapełna synteza składników komórekAuksotrofy:węglowodany jako źródło węglaniepełna synteza składników komórekuzupełnienie: witaminy, aminokwasy, sole mineralnePodłoże kompleksowe do hodowli:węglowodany, związki azotu (mineralny, białkowy), fosforu, witaminy (biotyna, tiamina, kwas pantotenowy),sole mineralne (fosforany, amoniak)wady: zmienny skład jakościowyprzykłady: namok kukurydziany, hydrolizaty białkowe, mąka sojowa, kukurydziana, mączka rybna, melasa,drożdże suszonedodatki do podłoża:oko faktory: sole potasu, magnezu, wapnia, żelaza, chlorkiomikroelementy: Zn, Mn, Co, CuGlikoliza:Pirogronian ++ CoASHAcetylko-CoA + NADH ++Cykl Krebsa:Dostarcza równoważników redukujących zamienianych na energię magazynowaną w ATP w łańcuchuoddechowym.Dostarcza energii w postaci GTP.Dostarcza ważnych prekursorów do syntezy innych cząsteczek.Syntatataza cytrynianowa –katalizuje reakcję kondensacji przez bliskie zestawienie substratów, odpowiednieich zlokalizowanie przestrzenne i polaryzację odpowiednich wiązań.Akonitaza –centrum zawierające żelazo niehemowe wspólnie z innymi grupami enzymu ułatwia reakcjęodłączania i przyłączania wody. Mała stabilność centrum aktywnego. Odpowiedzialna za izomeryzację cytrynianuw izocytrynian.Dehydrogenaza izocytrynianowa –katalizuje dekarboksylację oksydacyjną izocytrynianu. Produktempośrednim jest niestabilny szczawiobursztynian. Podczas połączenia z enzymem traci dwutlenek węgla i powstajeα-ketoglutaran. Enzym odpowiedzialny za utlenianie izocytrynianu do α-ketoglutaranu.Tiokinaza bursztynianowa– przenosi grupę fosforanową do bursztynylo-CoA a następnie do di fosforanunukleozydu. Przekształcenie do bursztynylo-CoAdo bursztynianu z uwolnieniem energii.Fumaraza– katalizuje przyłączenie atomu wodoru i grupy hydroksylowej w układzie trans tylko z jednej strony,dzięki czemu tworzy się wyłącznie izomer L-jabłczanu. Przekształcenie fumaranu w jabłczan.Dehydrogenaza jabłczanowa –katalizuje reakcję utleniania jabłczanu do szczawiooctanu.Dehydrogenaza α-ketoglutaranowa– odpowiedzialna za utlenianie α-ketoglutaranu do bursztynylo-CoA.Dehydrogenaza bursztynianowi– łączy się bezpośrednio z łańcuchem oddechowym, łączy cykl kwasucytrynowego z syntezą ATP. Utlenianie Dumaranu do bursztynianu.Metabolizm i produkty metabolizmu pozyskiwane w wyniku bioprocesu:Metabolity– ograniczone występowanie w przyrodzie i brak ogólnej, zasadniczej funkcji biologicznejwytwarzających je organizmówMetabolizm-całokształt reakcji chemicznych i związanych z nimi przemian energii zachodzących w żywychkomórkach, stanowiący podstawę wszelkich zjawisk biologicznych. Procesy te pozwalają komórce na wzrost irozmnażanie, zarządzanie swoją strukturą wewnętrzną oraz odpowiadanie na bodźce zewnętrzne.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]