uvod

Question 1

razlika med biotehnologijo in industrijsko mikrobiologijo

Answer 1

razlika je majhna.
biotehnologija je širša, pri industrijski mikrobiologiji pa imamo le mikroorganizme in njegove proizvode.

Question 2

kaj je penicilin

Answer 2

penicilin je antibiotik, ki ga proizvaja plesen STAPHYLOCOCCUS AUREUS in zavira rast bakterij.

Question 3

kdo je odkril penicilin

Answer 3

Alexander Fleming

Question 4

kakšni so bili problemi pri odkrivanju penicilina

Answer 4

• prezgodnje jemanje antibiotika
• prenizke koncentracije penicilina

Zato so odkrivali tudi sorodne seve (ker lahko proizvedejo višjo koncentracijo) in produktivnost skušali izboljšati z monospornimi strukturami.

Question 5

kako so izboljšali produktivnost penicilina

Answer 5

Odkrivali so sorodne seve, ki dajo boljšo produktivnost in skušali jo skušali izboljšati z monospornimi strukturami.

konidij so nespolne spore namenjen za raztros. vzeli so en konidij in ga prenesli na gojišče in našli monosporno strukturo, ki je imela boljšo produktivnost (180 U/mL). izvedli so mutacije in produktivnost izboljšali na 1800 U/mL

Question 6

kako torej poteka proces

Answer 6

najdeš producenta
poiščeš boljšega sorodnega producenta
izboljšaš kulturo (npr. z mutacijami - UV)

Question 7

industrijski mikroorganizmi

Answer 7

So tisti, ki rastejo oziroma jih znamo kultivirati v industrijskih pogojih (zelo stresni dejavniki). To so npr. MO, ki proizvajajo antibiotike, različne kvasovke

Question 8

lastnosti industrijskih mikroorganizmov (9)

Answer 8

• sev mora biti v obliki čiste kulture (izjema je proizvodnja jogurta, kjer sodelujeta dva simbiotska MO)
• hitra rast in kratka lag faza (to dosežemo tako, da MO kultiviramo na podobnem substratu, da ima osnovna kultura čim manjši šok. celice pripravimo kot inokulum. s postopkom PORPAGACIJE dosežemo, da je lag faza čim krajša)
• kratka doba do produktivne faze (< 3 dni)
• rast na poceni substratih, tekoča gojišča (dragi niso ekonomsko primerni za industrijske bioreaktorje). želimo da raste SUBMERZNO –> raste v tekočem gojišču
• sev mora hitro producirati vegetativne celice, spore (konidij)
• samozaščita pred kontaminacijo (npr. samozakisanje)
• ni patogen (pri laboratorijskih sevih je bila izgubljena patogenost)
• lahka separacija produkta
• lahka genetska separacija

Question 9

kultivacija celic na substratu - katerem

Answer 9

vino
kruh
pivo
jogurt
sir

Question 10

produkti mikrobne celice

Answer 10

• antibiotiki: penicilin tetraciklin
• encimi: glukozna izomeraza, proteaze in lipaze
• dodatki živilom: vitamini, AK
• kemikalije: bioetanol, citronska kislina

Question 11

viri industrijskih MO

Answer 11

1. naravni viri: vroči vrelci
2. s presejalnimi testi (iz vzorca izoliramo eno kulturo)
3. zbirke MO: sistematično organizirani MO, poznamo kultivacijske lastnosti, identificirani, shranjevanje in ohranjanje kultur

Question 12

naštej industrijske mikroorganizme

Answer 12

• bakterije: E. coli, B. subtilis, mlečnokislinske, Streptomyces spp.
• nitaste glive: Aspergilus oryzae, Penicillum, Fusarium, Trichoderma reesii
• kvasovke: Saccharomyces cerevisiae

Question 13

E. coli

Answer 13

• prebavila
• G- paličasta bakterija
• peritrihni flageli
• oksidativni in fermentativni metabolizem
• ima naravne plazmide
• hitra rast na enostavnih gojiščih
• glavni producent rekombinantnih proteinov
  -značilen je metabolni inženiring za proizvodnjo kemikalij z visoko vrednostjo (AK, barvila, organske kisline)

Question 14

sev K12

Answer 14

gre za industrijski sev E. coli, ki ima zmanjšan genom. Nima O-antigena (ovojnice, naravnih plazmidov, lambda fagov, rekombinantnega recA mehanizma)

Question 15

prvi producent rekombinantnih proteinov

Answer 15

tehnologija rekombinantne DNA s katero DNA iz ene vrste izoliramo, izrežemo in zlepimo v novo rekombinantno molekulo, ki jo nato hitro rastoči mikroorganizmi pomnožijo v številnih kopijah

Question 16

kaj je prednost rekombinantnih proteinov

Answer 16

• povečanje donosa: izberemo močen promotor, celice namnožimo do visoke gmote, ki nam na drugem gojišču proizvajajo iskani protein
• izboljšanje lastnosti obstoječega proizvoda (inženiring proteinov)
• produkcija obstoječega proizvoda po drugi metabolni poti: določeno metabolno pot lahko utišamo in povečamo prenos substrata po neki drugi metabolni poti
• razvoj novih proizvodov, ki jih v naravi ne poznamo

Question 17

ekspresijski vektorji E. coli

Answer 17

promotor
transkripcijska terminatorska sekvenca
RBS: mesto vezave na ribosom
ORI: vpliva na donos - lahko povečamo število kopij plazmida
sposobnost vzdrževanja visokega števila tujega gena
na plazmidu ali integriran v genom
lokacija, kjer nastane končen protein
stabilnost gostiteljske celice

Question 18

slabosti E. coli

Answer 18

• tvorba inkluzijskih teles
• intracelularne peptidaze
• mogoč vnos le kratkih DNA fragmentov
• disulfidni mostički
• ni glikozilacije (ker nimajo organelov)

Question 19

integracija rDNA v kromosom

Answer 19

plazmidi so metabolno breme za celico, hitro se tudi izgubljajo

v laboratoriju celice gojimo v prisotnosti antibiotika v industriji pa se temu izogibajo, saj je predrago in nujno čiščenje (prepovedan vnos v okolje).

rešitev je integracija v genom.

Question 20

metabolni inženiring

Answer 20

• poznavanje metabolnih poti organizma (stahiometrični matriks)
• masni pretok snovi
• poznavanje encimske kinetike
• genski inženiring za spremembe encimske kinetike
  s prepoznavanjem izražanja lahko preusmerimo proizvajanje nekega produkta. E. coli imenujemo tudi celična tovarna.

Question 21

Bacillus

Answer 21

• aerobni, fermentativen ali respiratoren metabolizem
• puhaste kolonije
• ekstracelularni proteini
• biološki insekticid
• proizvodnja antibiotikov (bacitracin, polimiksin)
• modelni organizem (B. subtilis)
• B. amyloliquefaciens - producent alfa amilaz in glukoamilaz. proizvaja fruktozno-galaktozni sirup in ima bolj sladek okus. proizvajamo ga prek želatinizacije, ki jo utekočinimo in naredimo saharifikacijo

Question 22

B. amyloliquefaciens

Answer 22

producent alfa amilaz in glukoamilaz. proizvaja fruktozno-galaktozni sirup in ima bolj sladek okus. proizvajamo ga prek ŽELATINIZACIJE, ki jo UTEKOČINIMO in naredimo SAHARIFIKACIJO

Question 23

Clostridium

Answer 23

• paličaste, endosporogene bakterije
• striktni anaerob
• butanol, etanol, acetolna fermentacija
• alternativni vir za goriva (biogoriva)

Question 24

mlečnokislinske bakterije

Answer 24

• homo ali heterofermentativni metabolizem
• produkti: mlečna kislina, ocetna kislina, CO2 in etanol
• dobri probiotiki
• proizvodnja jogurta, sira, vložene zelenjave
• starterske kulture

Question 25

kateri 2 poti fermentacije poznamo

Answer 25

Embden-Mayerhof biokemijska pot
Fosfoketolazna biokemijska pot

Question 26

kaj je fermentacija

Answer 26

metabolni proces pri katerem se sprosti energija iz sladkorjev ali druge organske molekule in pri kateri ni potreben kisik kot zunanji akceptor elektronov, temveč se uporabi organsko molekulo kot končno akceptor elektronov

Question 27

Streptomyces

Answer 27

• raznolika morfologija (hife, micelij, spore)
  zračne hife se delijo in nastanejo spore, ki se razširijo v okolje. Nastane vegetativni del in zračne hife, ki se ponovno delijo in nastanejo spore.
• sekundarni metabolizem (osnovne celične funkcije potekajo ne pa več rastejo) in tvorijo se sekundarni metaboliti - antibiotiki, ki jih izkoriščamo v industrijski mb
• v zemlji razgrajujeo substrate

Question 28

glive

Answer 28

• evkarionti
• spolne in nespolne spre
• tvorijo hife (apikalna rast) ali kvasne celice
• heterotrofi
• absorbirajo nutriente skozi membrano
• polisaharidna celična stena, hitin
• različne oblike gliv

Question 29

oblike gliv

Answer 29

substratni micelij: prehranjevanje
zračni micelij: razmnoževanje .. nastane konidij
konidiofor: hifa na kateri nastajajo konidiji
konidiji: espolne spore, katerih namen je raznos. nastanejo v lag fazi

Question 30

življenjski cikel gliv

Answer 30

1. lag faza (primarni metaboliti)
2. eksponentna faza (sekundarni metaboliti)
3. stacionarna faza (preklop na primarne metabolite)

Question 31

metabolizem primarni in sekundarni metabolizem

Answer 31

primarni metabolizem: med eksponentno fazo rasti. izrabljamo biomaso, encime. micelij gliv uživamo kot biomaso ker ima strukturo mesa - mikroproteinski medaljoni

sekundarni metabolizem: stacionarna faza rasti . nastanejo sekundarni metaboliti

Question 32

načini rasti v tekočem gojišču

Answer 32

površinska rast: preplet hif na površini tekočega gojišča - striktni aerobi

submerzna rast: ob mešanju. le nitaste glive s septiranim micelijem

Question 33

rast v obliki peletov

Answer 33

pelet = skupek hif - različna oblike

drugačna kinetika rasti - kompleksnejša od enocelične rasti - le na začetku eksponentna, nato kubična

homogena suspenzija hif - za proizvodnjo encimov
pelet - proizvodnja citronske kisline

Question 34

pogoji, ki določajo ali bo suspenzija zrasla v obliki pelet ali v obliki homogene suspenzije hif

Answer 34

velikost inokuluma (majhen inokulum - peleti, velik inokulum - filamentozna rast)
sestava gojišča
načini mešanja
pH

Question 35

rod Aspergillus

Answer 35

• A. niger: citronska in glukonska kislina
• A. oryzae: koji, sojina omaka
• A. flavus: proizvodnja toksina

Question 36

rod Fusarium

Answer 36

• F. graminearum: mikotoksini
• F. venenatum: mikoprotein - quorn firma ki dela vegi nadomestke

Question 37

Penicillium

Answer 37

P. notatum: penicilin
P. griseofulvum: antimikotik za zdravljenje okužb nohtov in kože

Question 38

produkcijska stopnja procesa Penicillium

Answer 38

1. stopnja hitre rasti (dosežemo potrebno biomaso)
   - tvorba biomase
   - hitra poraba vira C in N
   - rast pH vrednosti, intenzivna poraba kisika
2. stopnja počasne rasti (biosinteza penicilina)
   - počasna poraba vira C in N
   - pH se znižuje, uravnavanje pH
   - dohranjevanje z virom C in N
   - dodajanje prekurzorja
   - lahko traja do 300 ur

Question 39

Trichoderma reesii

Answer 39

• sekrecija celulaz in hemicelulaz
• sevi so genetsko modificirani
• heterologni sevi imajo povečano stopnjo izražanja celulaz in nimajo aktivnih proteaz
• močan promotor
• producent heterolognih proteinov

Question 40

kvasovke

Answer 40

• askomicetne ali bazidiomicetne glive
• vegetativno razmnoževanje - brstenje / cepitev
• morfološka skupina
• glavni produkti so fermentirana živila (pivo, kruh in vino)
• prilagojene za posamezen tip bioprocesov
• nastale v podobnem času kot rastline, ki delajo sadje

Question 41

brstenje

Answer 41

iz materinske celice nastane hčerinska. ko se brst oddeli se vidijo brazde na površini materinske celice. navadno jih je okoli 8.

Question 42

spolno razmnoževanje

Answer 42

izrabljamo za izboljšanje sevov. pod neugodnimi pogoji preidejo v mejozo in tvorijo 4 askospore. delamo nove seve tako da različne seve parimo med seboj - uporabljamo pri pridobivanju različnih okusov piva.

Question 43

fermentacija ali respiracija

Answer 43

kaj bo poteklo je odvisno od kisika oziroma CRABTREE EFEKTA - fermentacija tudi v aerobnih pogojih, če je visoka koncentracija glukoze.

zaviranje respiracije z glukozo. glukoza zavre sintezo respiratornih encimov

Question 44

supersaccharomyces cerevisiae

Answer 44

• prilagojena na najvišje ravni sladkorja
• prilagojena na najvišje koncentracije etanola
• lahko fermentira s kisikom ali brez njega

Question 45

saccharomyces cerevisiae

Answer 45

• status GRAS
• dobro genetsko okarakterizirana
• slab/srednje dober donos heterolognih proteinov
• humani inzulin in humani serumski albumin
• procesira lahko večje proteine kot E. coli

ekspresijske kasete: cDNA tujega gena, promoter, signalno zaporedje, pre- in pro- zaporedje in terminator

Question 46

problemi saccharomyces cerevisiae

Answer 46

• hiperglikozilacija
• nizka stopnja sekrecije heterolognih proteinov
• crab-tree efekt
• akumulacija etanola
• manjša produktivnost