7. Микроорганизмы (бактерии и высшие протисты) – основные объекты биотехнологии

В качестве объектов биотехнологии могут выступать: вирусы, бактерии, грибы (микро- и макромицеты), протозойные организмы, клетки и ткани растений, животных и человека. Основой большинства биотехнологических производств является микробный синтез, т. е. синтез разнообразных биологически активных веществ (БАВ) с помощью микроорганизмов. В настоящее время известно более 100 тысяч различных видов микроорганизмов. Это прокариоты (бактерии, актиномицеты, риккетсии, цианобактерии) и часть эукариот (дрожжи, нитчатые грибы, некоторые простейшие и водоросли). При большом разнообразии микроорганизмов важной проблемой является правильный выбор того организма, который способен обеспечить получение требуемого продукта, т. е. служить промышленным целям. Первичным этапом разработки любого биотехнологического процесса является получение чистых культур организмов, т.е. клонов (если это микробы), клеток или тканей (если это более сложные организмы - растения или животные). Клон - чистая культура, получаемая из одной клетки. Штамм – культуры бактерий одного вида, выделенные из различных источников либо из одного источника в разное время или в ходе генетических манипуляций. Микроорганизмы: 1)Модельные: кишечная палочка (Е. coli), сенная палочка (Вас. subtilis) и пекарские дрожжи (Saccharomyces cerevisiae.). 2)Базовые - используется в ограниченном числе: бактерии Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, бациллы и лактобациллы, виды Streptomyces, грибы Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus, дрожжи Saccharomyces и др. Непатогенные, нетоксичные и в основном не образуют антибиотики. Классификация: -морфологические (форма сферическая (шаровидная; кокки), цилиндрическая (палочковидная; дипло- и стрептобактерии), извитая (вибрионы, спириллы, спирохеты) и нитевидная (временные нити-микобактерии, многие грамотрицательные и грамположительные бактерии; Постоянные нитевидные формы – серобактерии, железобактерии). -тинкториальные (отношение к красителю): используют анилиновые красители (основные, кислые и нейтральные). Наибольшее применение имеют основные краски: метиленовый синий, основной фуксин, генцианвиолет, везувин, хризоидин и др. (грамположительные – в синий, фиолетовый цвет (толстая кл.стенка: стафилококки, стрептококки, бациллы(сибирская язва, чума)), грамотрицательные – в красный, розовый (тонкая кл.стенка: возбудители холеры, сифилиса, гонореи, менингита)) -культуральные св-ва: размеры колонии; цвет; поверхность (гладкая, шероховатая, бугристая, складчатая); профиль колонии (кратерообразная, выпуклая, конусовидный или просто плоская); структура колонии (однородная, струйчатая, крупнозернистая или мелкозернистая); оптические свойства (прозрачная, полупрозрачная, непрозрачная, флуоресцирующая, матовая или блестящая); консистенция (вязкая или жидкая, тестообразная или пленчатая, маслянистая или хрупкая); край колонии (ровный, лопастной, ризоидный, волнистый, зубчатый и т. д.) -физиологические св-ва (жизнедеятельность: процессы питания, дыхания, роста, размножения, взаимодействия микробов с внешней средой) -биохимические (способность микроорганизмов под действием своих ферментов расщеплять органические соединения: сахаролитические, протеолитические и гемолитические свойства) Факторы, влияющие на развитие микробной культуры: -температура (психрофилы, психротрофы: не выше 10 градусов; мезофилы: 15-25; термофилы: около 50; экстремальные термофилы: более 50) -давление (пьезотолерантные: низкое давление; умеренные пьезофилы; экстремальные пьезофилы) -влажность -аэрация (кислород): аэробы( требуют кислород); микроарофилы (около 10% кислорода); анаэробы (без кислорода; облигатные и факультативные-нейтральные) -рН: слабокислая, нейтральная, слабощелочная Главным критерием при выборе биотехнологического объекта является способность синтезировать целевой продукт. микроорганизмы должны (требования): • обладать высокой скоростью роста; • утилизировать необходимые для их жизнедеятельности дешевые субстраты; • быть резистентными к посторонней микрофлоре, т. е. обладать высокой конкурентоспособностью. (требования): способность к росту на дешевых субстратах, высокий экономич.коэф-т, миним-е образов-е побочных прод-в(токсич-х метаболитов, аллергенов).