1.3 Микроорганизмы, используемые в биотехнологических процессах
Из более чем 100 тыс. известных микроорганизмов в промышленности применяются всего несколько сотен видов, так как промышленный штамм должен отвечать ряду строгих требований:
1) расти на дешевых субстратах;
2) обладать высокой скоростью роста или давать высокий выход продукта за короткое время;
3) проявлять синтетическую активность в сторону желаемого про-дукта; образование побочных продуктов должно быть низким;
4) быть стабильным в отношении продуктивности и к требованиям условий культивирования;
5) быть устойчивым к фаговым и другим типам инфекций;
6) быть безвредным для людей и окружающей среды;
7) желательны термофильные, ацидофильные (или алкофильные) штаммы, поскольку с ними легче поддерживать стерильность в производстве;
8) интерес представляют анаэробные штаммы, так как аэробные создают трудности при культивировании – требуют аэрирования;
9) образуемый продукт должен иметь экономическую ценность и легко выделяться.
На практике применяются штаммы четырех групп микроорганизмов:
– дрожжи;
– мицелиальные грибы (плесени);
– бактерии;
– аскомицеты.
Термин «дрожжи» в строгом смысле не имеет таксономического значения. Это одноклеточные эукариоты, относящиеся к трем классам: Ascomycetes, Basidiomycetes, Deuteromycetes.
К аскомицетам относят, прежде всего, Saccharomyces cerevisiae, определенные штаммы которого используются в пивоварении, виноделии, производстве хлеба, этилового спирта.
Аскомицеты Saccharomyces lipolytica деградируют углеводороды нефти и употребляются для получения белковой массы.
Дейтеромицет Candida utilis используют как источник белка и витаминов и выращивают на непищевом сырье: сульфитных щелоках, гидролизатах древесины и жидких углеводородах.
Дейтеромицет Trichosporon cutaneum окисляет многие органические соединения, в том числе токсичные (например, фенол), и используется при переработке стоков.
Мицелиальные грибы используют:
– в получении органических кислот: лимонной (Aspergillus niger), глюконовой (Aspergillus niger), итаконовой (Aspergillus terreus), фурмаровой (Rhizopus chrysogenum);
– в получении антибиотиков (пенициллина и цефаллоспорина);
– в производстве специальных видов сыров: камамбера (Penicillium camamberti), рокфора (Penicillium roqueforti);
– вызывают гидролиз в твёрдых средах: в рисовом крахмале при получении сакэ, в соевых бобах при получении темпеха, мисо.
Полезные бактерии относятся к эубактериям.
Промышленное применение с давних времен имеют молочнокислые бактерии родов Lactobacillus, Leuconostoc, Lactococcus.
Уксуснокисные бактерии родов Acetobater, Gluconobacter превращают этанол в уксусную кислоту.
Бактерии рода Bacillus используются для производства вредных для насекомых токсинов, а также для синтеза антибиотиков и аминокислот.
Бактерии рода Corynebacterium используются для производства аминокислот.
Из актиномицетов наиболее представительными являются рода Streptomyces и Micromonospora, используемые в качестве продуцентов антибиотиков. При росте на твердых средах актиномицеты образуют тонкий мицелий с воздушными гифами, которые дифференцируются в цепочки конидиоспор.
В настоящее время с помощью микроорганизмов синтезируют следующие соединения:
– алкалоиды,
– аминокислоты,
– антибиотики,
– антиметаболиты,
– антиоксиданты,
– белки,
– витамины,
– гербициды,
– ингибиторы ферментов,
– инсектициды,
– ионофоры,
– коферменты,
– липиды,
– нуклеиновые кислоты,
– нуклеотиды и нуклеозиды,
– окислители,
– органические кислоты,
– пигменты,
– поверхностно-активные вещества,
– полисахариды,
– противоглистные агенты,
– противоопухолевые агенты,
– растворители,
– ростовые гормоны растений,
– сахара,
– стерины и превращенные вещества,
– факторы транспорта железа,
– фармакологические вещества,
– ферменты,
– эмульгаторы.
- Бийский технологический институт (филиал)
- Краткий курс биотехнологии
- 1 Природа и многообразие биотехнологических процессов
- 1.1 Введение
- История развития биотехнологических процессов
- 1.3 Микроорганизмы, используемые в биотехнологических процессах
- 2 Производство белков одноклеточных организмов
- 2.1 Целесообразность использования микроорганизмов для
- Производства белка
- 2.2 Использование дрожжей
- 2.3 Использование бактерий
- 2.4 Использование водорослей
- 2.5 Использование микроскопических грибов
- 3 Методы генетического конструирования
- In vivo
- 3.1 Регуляция метаболизма в микробной клетке
- 3.2 Мутагенез и методы выделения мутантов
- 3.3 Плазмиды и конъюгация у бактерий
- 3.4 Фаги и трансдукция
- 3.5 Гибридизация эукариотических организмов
- 3.6 Слияние протопластов или фузия клеток
- 4 Технология производства метаболитов
- 4.1 Классификация продуктов биотехнологических производств
- 4.2 Общая схема биотехнологического производства продуктов микробного синтеза
- 4.3 Биотехнология получения первичных метаболитов
- 4.3.1 Производство аминокислот
- 4.3.2 Производство витаминов
- 4.3.3 Производство органических кислот
- 4.4 Биотехнология получения вторичных метаболитов
- 4.4.1 Получение антибиотиков
- 4.4.2 Получение промышленно важных стероидов
- 5 Биоиндустрия ферментов
- 5.1 Область применения и источники ферментов
- 5.2 Выбор штамма и условий культивирования
- 5.3 Технология культивирования микроорганизмов – продуцентов ферментов и выделение ферментов
- 5.4 Инженерная энзимология и ее задачи
- 6 Методы генетического конструирования
- In vitro
- 6.1 Биотехнология рекомбинантных днк
- 6.2 Конструирование рекомбинантных днк
- 6.3 Идентификация клеток-реципиентов, содержащих рекомбинантные гены
- 6.4 Экспрессия чужеродных генов
- 6.4.1 Клонирование в бактериях
- 6.4.2 Клонирование в дрожжах
- 6.4.3 Клонирование в клетках животных
- 6.5 Использование генетической инженерии в животноводстве
- 6.6 Генная инженерия растений
- 7 Основы клеточной инженерии растений
- 7.1 История предмета
- 7.2 Методы и условия культивирования изолированных тканей и клеток растений
- 7.3 Дедифференцировка на основе каллусогенеза
- 7.4 Типы культур клеток и тканей
- 7.5 Общая характеристика каллусных клеток
- 7.6 Морфогенез в каллусных тканях как проявление тотипотентности растительной клетки
- 7.6.1 Дифференцировка каллусных тканей
- 7.6.2 Гистогенез (образование тканей)
- 7.6.3 Органогенез
- 7.6.4 Соматический эмбриогенез
- 7.7 Изолированные протопласты, их получение, культивирование, применение
- 7.8 Клональное микроразмножение и оздоровление растений
- 8 Экологическая биотехнология
- 8.1 Получение биогаза
- 8.2 Производство биоэтанола
- 8.3 Очистка сточных вод
- 8.3.1 Методы очистки сточных вод
- 8.3.1.1 Механические методы
- 8.3.1.2 Химические методы
- 8.3.1.3 Физико-химические методы
- 8.3.1.4 Биологический метод
- 8.3.2 Отстой сточных вод и его использование
- 9 Контрольные вопросы
- Список литературы
- Содержание
- Краткий курс биотехнологии