1 미생물은 산업 생산에 사용됩니다. 미생물의 산업적 이용

미생물의 광범위한 분포는 자연에서 미생물의 엄청난 역할을 나타냅니다. 그들의 참여로 토양과 수역에서 다양한 유기 물질의 분해가 일어나고 자연에서 물질과 에너지의 순환을 결정합니다. 토양 비옥도, 석탄, 석유 및 기타 많은 광물의 형성은 그들의 활동에 달려 있습니다. 미생물은 암석 풍화 및 기타 자연적 과정에 관여합니다.

많은 미생물이 산업 및 농업 생산에 사용됩니다. 따라서 베이킹, 발효유 제품 제조, 와인 제조, 비타민, 효소, 식품 및 사료 단백질, 유기산 및 농업, 산업 및 의학에 사용되는 많은 물질의 생산은 다양한 미생물의 활동을 기반으로 합니다. 농작물 생산 및 축산업에서 미생물을 사용하는 것이 특히 중요합니다. 질소로 토양을 풍부하게하고, 미생물 제제의 도움으로 농작물의 해충 방제, 적절한 사료 준비 및 저장, 사료 단백질 생성, 항생제 및 동물 사료용 미생물 물질이 이에 달려 있습니다.

미생물은 인위적으로 합성되어 토양과 수역에 떨어지고 오염되는 비 자연적 기원의 물질의 분해 과정에 긍정적 인 영향을 미칩니다.

유익한 미생물과 함께 농업 동물, 식물, 곤충 및 인간의 다양한 질병을 유발하는 소위 질병 유발 또는 병원성 미생물의 큰 그룹이 있습니다. 그들의 중요한 활동의 ​​결과로 인간과 동물의 전염병 전염병이 발생하여 경제 발전과 사회 생산력에 영향을 미칩니다.

최신 과학 데이터는 토양 미생물과 이들이 환경에서 유발하는 과정에 대한 이해를 크게 넓혔을 뿐만 아니라 산업 및 농업 생산 분야에서 새로운 산업을 창출할 수 있게 했습니다. 예를 들어, 토양 미생물이 분비하는 항생 물질이 발견되어 인간, 동식물 치료 및 농산물 저장 용도로 사용할 수 있는 가능성이 밝혀졌습니다. 비타민, 아미노산, 식물 성장 자극제-성장 물질 등 생물학적 활성 물질을 형성하는 토양 미생물의 능력이 발견되었습니다. 농장 동물에게 먹이를 주기 위해 미생물의 단백질을 사용하는 방법이 발견되었습니다. 공기에서 토양으로의 질소 흐름을 향상시키는 미생물 제제가 확인되었습니다.

유익한 미생물의 유전적으로 변형된 형태를 얻기 위한 새로운 방법의 발견은 미생물을 농업 및 산업 생산뿐만 아니라 의학에서 보다 광범위하게 사용하는 것을 가능하게 했습니다. 유전자 또는 유전 공학의 발전은 특히 유망합니다. 그 업적은 생명 공학의 발전, 단백질, 효소, 비타민, 항생제, 성장 물질 및 축산 및 작물 생산에 필요한 기타 제품을 합성하는 생산성이 높은 미생물의 출현을 보장했습니다.

인류는 수천 년 동안 자신도 모르는 사이에 항상 미생물과 접촉해 왔습니다. 옛날부터 사람들은 반죽 발효를 관찰하고, 술을 준비하고, 발효유를 만들고, 치즈를 만들고, 전염병을 포함한 다양한 질병에 시달렸습니다. 성경 책에서 후자의 증거는 시체를 태우고 재계를 수행하라는 권장 사항과 함께 전염병 (아마도 전염병)의 징후입니다.

그러나 지난 세기 중반까지만 해도 그 누구도 무시할 정도로 작은 생명체의 활동이 다양한 종류의 발효 과정과 질병을 일으킬 수 있다고 상상하지 못했습니다.

이전 섹션에서 작업을 위한 몇 가지 기술을 이미 배웠습니다. 미생물경험을 통해 이러한 기술을 시도할 기회를 가졌습니다. 실험실 규모에서 산업 규모로 이동하면서 생명 공학자는 생명 공학, 화학 및 생물학을 포함한 다양한 과학 분야에서 많은 문제를 해결해야 합니다. 박테리아의 산업 생산에서 결정을 내릴 때 경제적, 사회적 및 윤리적 측면을 모두 고려하는 것이 중요합니다. 이 섹션에서는 대규모 생산의 몇 가지 실용적인 측면을 다룰 것이며, 후속 섹션에서는 미생물 생산 및 관련 문제의 구체적인 예를 고려할 것입니다.

미생물의 사용다음과 같은 이유로 산업 생산이 가능합니다.
1) 미생물은 단순한 영양 요구를 가지고 있습니다.
2) 발효기(미생물이 자라는 대형 용기)에서 성장 조건을 매우 정밀하게 제어할 수 있습니다.
3) 미생물은 높은 성장률을 특징으로 합니다.
4) 기존 화학 플랜트보다 낮은 온도에서 반응을 수행할 수 있습니다. 그에 따라 에너지 비용이 절감됩니다.
5) 미생물은 기존의 화학 생산보다 더 높은 제품 수율과 더 높은 특이성을 제공합니다.
6) 광범위한 화합물을 사용하고 생산할 수 있습니다.
7) 특정 이성질체(예: L-아미노산)뿐만 아니라 다른 방법으로는 얻기 어려운 호르몬 및 항생제와 같은 일부 복잡한 화학 화합물을 생산할 수 있습니다.
8) 미생물의 유전학은 상대적으로 단순하며, 이를 이용한 유전자 조작 방법은 끊임없이 진화하고 있습니다.

그러나 다음과 같은 특별한 방법이 필요합니다. 살균 방법으로복잡한 분리 방법으로 인해 프로세스의 기술적 요구 사항이 크게 증가할 수 있습니다.

상영

우리는 그것을 알고 미생물그들이 수행할 수 있는 매우 다양한 화학 반응과 그들이 형성하는 생성물을 특징으로 합니다. 그러나 그들의 잠재력 중 극히 일부만이 산업 생산에 사용됩니다. 상업 회사, 특히 제약 회사는 유용할 수 있는 미생물을 지속적으로 찾고 있습니다. 상업적으로 중요한 새로운 제품을 발견하거나 기존 제품을 보다 효율적으로 얻을 수 있는 방법을 찾기 위해 전 세계의 다양한 서식지에서 미생물을 수집하고 배양합니다. 우연이 모든 발견에서 필수적인 역할을 한다는 의미에서 순전히 경험적인 작업인 경우가 많습니다. 이와 같이 미생물을 확인하는 것을 스크리닝이라고 합니다. 좋은 예는 새로운 항생제를 발견하기 위해 수행되는 지속적인 스크리닝입니다. 최초의 항생제는 1928년 알렉산더 플레밍(Alexander Fleming)에 의해 발견되었으며 이를 생성하는 곰팡이 페니실린의 이름을 따서 페니실린이라고 명명되었습니다. 천연 항생제는 다른 미생물을 죽이거나 성장을 억제하는 미생물에 의해 합성되는 화학 물질입니다. 1928년 이후 구조와 활동이 약간 다른 여러 페니실린을 포함하여 5,000개 이상의 다양한 항생제가 미생물에서 분리되었습니다. 발견된 대부분의 항생제는 주로 독성이 높기 때문에 의료 목적에 적합하지 않습니다. 그러나 Streptomyces 속의 구성원은 streptomycin을 포함한 다양한 항생제의 매우 풍부한 공급원임이 입증되었습니다.

항생제인간과 가축의 세균성 또는 진균성 질병을 치료하는 데 사용됩니다. 그들 중 일부는 또한 암성 종양의 성장을 억제합니다. 분명히 항생제는 2차 대사의 산물입니다. 체계적인 스크리닝을 통해 새로운 "놀라운 약물" 또는 알려진 항생제를 생산하지만 향상된 특성을 가진 미생물을 찾을 수 있다는 희망이 항상 있습니다.

전체 본질을 결정하는 생명 공학 공정의 주요 링크는 공급 원료의 특정 수정을 수행하고 하나 이상의 필요한 제품을 형성할 수 있는 생물학적 개체입니다. 미생물의 세포, 동물과 식물, 유전자 변형 동물과 식물, 세포의 다성분 효소 시스템과 개별 효소는 이러한 생명 공학의 대상이 될 수 있습니다.

대부분의 현대 생명 공학 산업의 기초는 여전히 미생물 합성, 즉 미생물의 도움을 받아 다양한 생물학적 활성 물질을 합성하는 것입니다. 불행히도 여러 가지 이유로 식물 및 동물 기원의 물체는 아직까지 그렇게 광범위하게 적용되지 않았습니다.

개체의 특성에 관계없이 모든 생명 공학 프로세스 개발의 기본 단계는 유기체(미생물인 경우), 세포 또는 조직(보다 복잡한 유기체인 경우 식물 또는 동물)의 순수 배양물을 얻는 것입니다. 후자(즉, 식물 또는 동물 세포)를 사용한 추가 조작의 많은 단계는 사실 미생물학적 생산에 사용되는 원리 및 방법입니다. 미생물 세포의 배양과 동식물의 조직 배양은 모두 방법론적 관점에서 실질적으로 미생물 배양과 다르지 않습니다.

미생물의 세계는 매우 다양합니다. 현재

상대적으로 특성이 잘 알려진(또는 알려진) 100,000개 이상의 다른 종. 이들은 주로 원핵생물(박테리아, 방선균, 리케차, 시아노박테리아)과 진핵생물의 일부(효모, 사상균, 일부 원생동물 및 조류)입니다. 이러한 다양한 미생물의 경우, 매우 중요하고 종종 복잡한 문제는 원하는 제품을 제공할 수 있는, 즉 산업적 목적을 제공할 수 있는 유기체를 정확하게 선택하는 것입니다. 미생물은 산업형과 비산업형으로 나뉘며, 이들은 산업 생산에 사용되는 산업-산업용 미생물과 사용되지 않는 비산업용 미생물입니다.

산업 생산의 기초는 소수이지만 근본적인 생명 과정 연구에서 모델 개체 역할을 하는 미생물 그룹을 깊이 연구했습니다. 다른 모든 미생물은 유전학자, 분자생물학자 및 유전공학자에 의해 전혀 연구되지 않았거나 매우 제한된 범위에서만 연구되었습니다. 전자에는 대장균(E. coli), 건초 간균(Bac. subtilis) 및 제빵 효모(S. cerevisiae)가 포함됩니다.

많은 생명 공학 공정에서는 GRAS(일반적으로 안전한 것으로 인정됨)로 분류되는 제한된 수의 미생물을 사용합니다. 그러한 미생물은 박테리아 Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, 다른 유형의 간균 및 유산균, Streptomyces 종을 포함합니다. 여기에는 곰팡이 Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus 및 효모 Saccharomyces 등의 종도 포함됩니다. GRAS 미생물은 비병원성, 무독성이며 일반적으로 항생제를 형성하지 않으므로 새로운 생명공학 공정을 개발할 때 다음 사항에 중점을 두어야 합니다. 이러한 미생물을 생명 공학의 기본 대상으로 삼습니다.

오늘날 미생물학 산업은 처음에 유익한 특성을 기반으로 천연 자원에서 분리된 후 다양한 방법을 사용하여 (대부분) 개선된 수백 종의 미생물 종에서 수천 종의 변종을 사용합니다. 생산 및 제품 범위의 확장과 관련하여 점점 더 많은 미생물 세계의 대표자가 미생물 산업에 참여하고 있습니다. 가까운 장래에 이들 중 어느 것도 E.coli 및 Bac.subtilis와 같은 정도로 연구되지 않을 것이라는 점을 인식해야 합니다. 그리고 그 이유는 매우 간단합니다. 이러한 종류의 연구에 드는 엄청난 노력과 높은 비용입니다.

가장 일반적인 생명 공학 개체는 다음과 같습니다.

박테리아 및 시아노박테리아;

미역;

원생 동물문;

식물과 동물의 세포 배양;

식물 - 낮은 (anabena-azolla) 및 높은 - 개구리밥.

세포하 구조(바이러스, 플라스미드, DNA).

박테리아와 시아노박테리아

박테리아의 생명공학적 기능은 다양합니다.

아세트산 박테리아, Gluconobacter 및 Acetobacter 속.

에탄올을 아세트산으로, 아세트산을 이산화탄소와 물로 전환시키는 그람 음성 박테리아.

Bacillus 속의 대표자 - B.subtilis B.thuringiensis는 곤충(B.thuringiensis)뿐만 아니라 다른 미생물에 항생 효과가 있는 물질인 프로바이오틱스를 얻는 데 사용됩니다. 그들은 내생 포자를 형성하는 그람 양성 박테리아입니다.

B.subtilis는 엄격한 호기성 생물인 반면 B.thuringiensis는 혐기성 조건에서도 살 수 있습니다.

혐기성 포자 형성 박테리아는 Clostridium 속으로 표시됩니다. C.acetobutylicum은 설탕을 아세톤, 에탄올, 이소프로판올 및 n-부탄올로 발효(아세토부탄올 발효)하며, 다른 종은 또한 전분, 펙틴 및 다양한 질소 화합물을 발효시킬 수 있습니다.

유산균에는 포자를 형성하지 않는 Lactobacillus, Leuconostoc 및 Streptococcus 속의 대표가 포함되며 그람 양성이며 산소에 둔감합니다.

Leuconostoc 속의 헤테로발효 박테리아는 탄수화물을 젖산, 에탄올 및 이산화탄소로 전환합니다.

Streptococcus 속의 동종 발효 박테리아는 젖산만을 생산합니다.

Lactobacillus 속의 대표자는 젖산과 함께 다양한 제품을 제공합니다.

코리네박테리움 속의 대표적인 비운동성 그람 양성 세포인 C. 글루타미쿰은 라이신과 글루타민산나트륨의 공급원 역할을 합니다.

다른 유형의 코리네박테리아는 광석의 미생물 침출 및 광산 폐기물 처리에 사용됩니다.

일부 박테리아의 이러한 특성은 다음과 같이 널리 사용됩니다. 디아조트로피, 즉 대기 질소를 고정하는 능력입니다.

diazotrophs에는 두 그룹이 있습니다.

공생체: 뿌리혹이 없고(주로 지의류), 뿌리혹이 있는(콩과 식물);

자유 생활: 종속영양생물(아조토박터, 클로스트리디움, 메틸로박터), 독립영양생물(클로로븀, 로도스피릴룸 및 아메보박터).

박테리아는 유전 공학 목적으로도 사용됩니다.

시아노박테리아는 질소를 고정하는 능력이 있어 매우 유망한 단백질 생산자가 됩니다. 세포의 세포질에는 글리코겐에 가까운 생성물이 침착됩니다.

nostoc, spirulina, trichodesmium과 같은 시아노박테리아의 대표는 먹을 수 있고 직접 먹습니다. Nostok은 젖으면 부풀어 오르는 황무지에서 지각을 형성합니다. 일본에서는 현지인들이 화산 경사면에 형성된 노스토크 층을 먹고 텐구 보리빵(텐구는 좋은 산신령)이라고 부릅니다.

Spirulina (Spirulina platensis)는 차드 호수 지역 인 아프리카에서 나옵니다.

Spirulina maxima는 멕시코의 Texcoco 호수에서 자랍니다. Aztecs조차도 호수 표면에서 그것을 수집하여 먹었습니다.

스피루리나는 비스킷을 만드는 데 사용되었는데, 이는 스피루리나의 건조 덩어리였습니다.

분석 결과 스피루리나에는 65%의 단백질(대두보다 많음), 19%의 탄수화물, 6%의 색소, 4%의 ​​지질, 3%의 섬유질 및 3%의 회분이 포함되어 있는 것으로 나타났습니다. 단백질은 균형 잡힌 아미노산 함량이 특징입니다. 이 조류의 세포벽은 잘 소화됩니다.

Spirulina는 열린 연못이나 폴리에틸렌 파이프의 폐쇄 시스템에서 재배될 수 있습니다. 수확량은 매우 높습니다. 하루 1m 2 당 최대 20g의 조류 건조 중량이 얻어지며 이는 밀 수확량보다 약 10 배 더 높습니다.

국내 제약업계는 시아노박테리움 스피루리나 플라텐시스(Spirulina platensis)를 기반으로 한 약 '스플랫(Splat)'을 생산하고 있다. 그것은 비타민과 미량 원소의 복합체를 포함하며 강장제 및 면역 자극제로 사용됩니다.

에스케리치아 대장균

에스케리치아 대장균가장 많이 연구된 유기체 중 하나입니다. 지난 50년 동안 유전학, 분자 생물학, 생화학, 생리학 및 일반 생물학에 대한 포괄적인 정보를 얻을 수 있었습니다. 에스케리치아 대장균. 길이가 10 µm 미만인 그람 음성 이동식 선반입니다. 서식지는 사람과 동물의 장이지만 흙과 물에서도 살 수 있다. 일반적으로 대장균은 병원성이 없지만 특정 조건에서 사람과 동물에게 질병을 일으킬 수 있습니다.

Na +, K +, Mg 2+, Ca 2+, NH 4 +, Cl -, HPO 4 2- 및 SO 4 2- 이온, 미량 원소 및 탄소만 포함하는 매체에서 단순 나눗셈으로 곱할 수 있기 때문에 소스(예: 포도당 ), 이자형. 대장균과학 연구의 가장 좋아하는 주제가되었습니다.

재배할 때 이자형. 대장균아미노산, 비타민, 염류, 미량 원소 및 탄소원을 함유한 농축 액체 영양 배지에서 37°C의 온도에서 대수 성장 단계의 세대 시간(즉, 박테리아 형성과 다음 분열 사이의 시간) 약 22분이다.

이자형. 대장균호기성(산소 존재 시) 및 혐기성(산소 없음) 조건 모두에서 자랄 수 있습니다. 그러나 최적의 재조합 단백질 생산을 위해서는 이자형. 대장균일반적으로 호기성 조건에서 자랍니다.

실험실에서 박테리아를 배양하는 목적이 특정 단백질의 합성 및 분리인 경우 배양물은 플라스크의 복합 액체 영양 배지에서 성장합니다. 원하는 온도를 유지하고 배양 배지의 충분한 통기를 보장하기 위해 플라스크를 수조 또는 온도 제어실에 놓고 계속 흔듭니다. 이러한 폭기는 세포 재생산에는 충분하지만 특정 단백질의 합성에는 항상 그런 것은 아닙니다.

세포 성장과 단백질 생산은 영양 배지의 탄소 또는 질소원 함량에 의해 제한되지 않고 용존 산소 함량에 의해 제한됩니다. 20 ° C에서 약 9백만분의 1입니다. 이것은 재조합 단백질의 산업 생산에서 특히 중요합니다. 최대 단백질 생산을 위한 최적의 조건을 보장하기 위해 특수 발효기가 설계되고 통기 시스템이 만들어집니다.

각 살아있는 유기체에는 성장과 번식에 최적인 특정 온도 간격이 있습니다. 너무 높은 온도는 단백질의 변성을 유발하고 다른 중요한 세포 구성 요소를 파괴하여 세포 사멸을 초래합니다. 저온에서는 단백질 분자가 겪는 구조적 변화로 인해 생물학적 과정이 상당히 느려지거나 완전히 중단됩니다.

특정 미생물이 선호하는 온도 체제에 따라 호열균(45~90°C 이상), 중배엽(10~47°C) 및 호냉균(-5~35°C)으로 나눌 수 있습니다. 특정 온도 범위에서만 활발하게 번식하는 미생물은 다양한 생명 공학 문제를 해결하는 데 유용한 도구가 될 수 있습니다. 예를 들어, 호열균은 종종 산업 또는 실험실 공정에서 사용되는 내열성 효소를 암호화하는 유전자를 제공하는 반면, 유전적으로 변형된 향정신성 미생물은 저온에서 토양과 물에 포함된 독성 폐기물을 생분해하는 데 사용됩니다.

와는 별개로 이자형. 대장균, 많은 다른 미생물이 분자 생명 공학에 사용됩니다(표 1). 그들은 두 그룹으로 나눌 수 있습니다: 특정 유전자의 근원인 미생물과 특정 문제를 해결하기 위해 유전 공학 방법으로 생성된 미생물. 특정 유전자로는 예를 들어 널리 사용되는 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)에 사용되는 열안정성 DNA 중합효소를 암호화하는 유전자가 있다. 이 유전자는 호열성 박테리아에서 분리되어 이자형. 대장균. 미생물의 두 번째 그룹에는 예를 들어 다양한 균주가 포함됩니다. 코리네박테리움 글루타미쿰, 산업적으로 중요한 아미노산의 생산을 증가시키기 위해 유전자 변형되었습니다.

표 1. 생명 공학에 사용되는 일부 유전자 변형 미생물.

현재 단계에서 문제는 산업적으로 중요한 생산자 균주를 생성할 때 새로운 미생물의 잠재력에서 가장 가치 있는 모든 것을 추출하기 위해 합리적인 노동력 지출로 가능하게 하는 연구 전략과 전술을 개발하는 것입니다. 생명 공학 공정에 사용하기 위해. 고전적인 접근 방식은 원하는 미생물을 자연 조건에서 분리하는 것입니다.

1. 주장되는 생산자의 자연 서식지에서 물질 샘플을 채취하고(물질 샘플 채취) 관심 있는 미생물의 우세한 발달을 보장하는 선택적 환경에 접종합니다. 즉, 소위 농축 배양액을 얻습니다.

2. 다음 단계는 분리된 미생물에 대한 추가 감별 진단 연구와 필요한 경우 생산 능력의 대략적인 측정을 통해 순수 배양물을 분리하는 것입니다.

생산자 미생물을 선택하는 또 다른 방법이 있습니다. 이것은 잘 연구되고 철저하게 특성이 규명된 미생물 컬렉션에서 원하는 종을 선택하는 것입니다. 물론 이렇게 하면 많은 노동 집약적인 작업을 수행할 필요가 없습니다.

생명 공학 개체(우리의 경우 생산 미생물)를 선택하는 주요 기준은 대상 제품을 합성하는 능력입니다. 그러나 이 외에도 프로세스 자체의 기술에는 추가 요구 사항이 포함될 수 있으며, 이는 때때로 결정적이지는 않지만 매우 중요합니다. 일반적으로 미생물은 다음을 수행해야 합니다.

높은 성장률을 보입니다.

1. 일반적으로 단세포 유기체는 고등 유기체보다 높은 성장률과 합성 과정을 특징으로 합니다. 그러나 이것은 모든 미생물에 해당되는 것은 아닙니다. 매우 느리게 자라는 일부(예: 과소영양체)가 있지만 매우 귀중한 다양한 물질을 생산할 수 있기 때문에 관심이 있습니다.

생활에 필요한 값싼 기질을 폐기하십시오.

2. 생명 공학 개발의 대상으로서 특별한 관심은 그들의 삶에서 햇빛 에너지를 사용하는 광합성 미생물로 대표됩니다. 그들 중 일부(시아노박테리아 및 광합성 진핵생물)는 CO2를 탄소원으로 사용하며, 시아노박테리아의 일부 대표자는 위의 모든 것 외에도 대기 질소를 흡수할 수 있는 능력이 있습니다(즉, 그들은 영양분을 극도로 요구하지 않습니다).

광합성 미생물은 암모니아, 수소, 단백질 및 여러 유기 화합물의 생산자로서 유망합니다. 그러나 그들의 유전적 구성과 중요한 활동의 ​​분자 생물학적 메커니즘에 대한 제한된 기본 지식으로 인해 사용의 진전은 분명히 가까운 장래에 기대되어서는 안됩니다.

외래 미생물에 대한 저항성, 즉 경쟁이 치열합니다.

3. 60-80 ° C에서 자라는 호 열성 미생물과 같은 생명 공학 대상에 약간의주의를 기울입니다. 이 속성은 상대적으로 비 멸균 재배 중에 외국 미생물의 발달에 거의 극복 할 수없는 장애물입니다. 즉, 신뢰할 수있는 보호 장치입니다. 오염에 대하여. 호열성 생물 중에서 알코올, 아미노산, 효소 및 분자 수소의 생산자가 발견되었습니다. 또한 성장 속도와 대사 활동이 중온균보다 1.5~2배 더 높습니다. 호열성 물질에 의해 합성된 효소는 열, 일부 산화제, 세제, 유기 용매 및 기타 불리한 요인에 대한 저항성이 증가하는 특징이 있습니다. 동시에 정상 온도에서는 그다지 활동적이지 않습니다. 따라서 호열성 미생물의 대표적인 프로테아제는 750℃보다 200℃에서 100배 덜 활성입니다. 후자는 일부 산업 생산에서 매우 중요한 특성입니다.

위의 모든 사항은 대상 제품 생산 비용을 크게 줄입니다.

선택

가장 가치 있고 활동적인 생산자를 만드는 과정, 즉 생명 공학에서 대상을 선택하는 과정에서 필수적인 구성 요소는 선택입니다. 그리고 일반적인 선택 방법은 원하는 생산자 선택의 각 단계에서 게놈을 의식적으로 구성하는 것입니다. 미생물 기술의 개발에서 한 때 그들은 필요한 유용한 기능을 특징으로 하는 자발적으로 발생하는 변형 변이체의 선택을 기반으로 하는 방법이 매우 중요한 역할을 했습니다(그리고 여전히 계속하고 있습니다). 이러한 방법에서는 일반적으로 단계별 선택이 사용됩니다. 선택의 각 단계에서 미생물 집단에서 가장 활동적인 변이체(자발적 돌연변이)가 선택되고 다음 단계에서 새롭고 더 효과적인 균주가 선택됩니다.

가장 효과적인 생산자의 선택 과정은 유도 돌연변이 유발 방법을 사용할 때 상당히 가속화됩니다.

돌연변이 효과로 UV, X-선 및 감마선, 특정 화학 물질 등이 사용되지만 이 기술도 단점이 없는 것은 아닙니다. 실험자는 최종 결과에 따라 선택합니다.

따라서 오늘날의 추세는 신체의 주요 기능 구현에 대한 유전적 조직 및 분자 생물학적 메커니즘에 대한 기본 지식을 기반으로 원하는 특성을 가진 미생물 균주를 의식적으로 설계하는 것입니다.

미생물 산업을 위한 미생물의 선택과 새로운 균주의 생성은 종종 그들의 생산 능력을 향상시키는 것을 목표로 합니다. 특정 제품의 형성. 이러한 문제의 해결책은 어느 정도는 세포의 조절 과정의 변화와 관련이 있습니다.

박테리아의 생화학 반응 속도의 변화는 적어도 두 가지 방식으로 발생할 수 있습니다. 그 중 하나는 매우 빠른(몇 초 또는 몇 분 안에 실현) 개별 효소 분자의 촉매 활성을 변경하는 것입니다. 두 번째로 더 느린 것(수 분에 걸쳐 실현됨)은 효소 합성 속도를 변경하는 것입니다. 두 메커니즘 모두 단일 시스템 제어 원리(피드백 원리)를 사용하지만 세포 대사 활동을 조절하는 더 간단한 메커니즘도 있습니다. 모든 대사 경로를 조절하는 가장 간단한 방법은 기질의 가용성 또는 효소의 존재를 기반으로 합니다. 기질의 양(매질 내 농도)의 감소는 주어진 대사 경로를 통한 특정 물질의 유속 감소로 이어집니다. 반면에 기질 농도가 증가하면 대사 경로가 자극됩니다. 따라서 다른 요인과 상관없이 기질의 존재(가용성)는 모든 대사 경로의 잠재적인 메커니즘으로 간주되어야 합니다. 때로는 표적 생성물의 수율을 증가시키는 효과적인 수단은 특정 전구체의 세포 내 농도를 증가시키는 것입니다.

세포에서 대사 반응의 활성을 조절하는 가장 일반적인 방법은 역억제 유형에 의한 조절이다.

많은 일차 대사 산물의 생합성은 이 생합성 경로의 최종 생성물 농도가 증가함에 따라 이 경로의 첫 번째 효소 중 하나의 활성이 억제된다는 사실을 특징으로 합니다. 이러한 조절 메커니즘의 존재는 대장균 세포에 의한 트립토판의 생합성을 연구한 A. Novik 및 L. Szillard에 의해 1953년에 처음 보고되었습니다. 주어진 방향족 ​​아미노산 생합성의 마지막 단계는 개별 효소에 의해 촉매되는 여러 단계로 구성됩니다.

이 저자들은 트립토판 생합성이 손상된 E. coli 돌연변이 중 하나에서 이 아미노산(이 생합성 경로의 최종 생성물)을 추가하면 전구체 중 하나인 인돌 글리세로포스페이트가 세포에 축적되는 것을 급격히 억제한다는 사실을 발견했습니다. 그럼에도 불구하고 트립토판은 인돌 글리세로포스페이트의 형성을 촉매하는 일부 효소의 활성을 억제한다고 제안되었습니다. 이것은 확인되었습니다.

현대 생명공학은 자연과학, 공학, 기술, 생화학, 미생물학, 분자생물학, 유전학의 성과를 기반으로 합니다. 생물학적 방법은 환경 오염 및 식물 및 동물 유기체의 해충 퇴치에 사용됩니다. 생명 공학의 성과에는 고정화 효소의 사용, 합성 백신의 생산, 번식에 세포 기술의 사용도 포함될 수 있습니다.

하이브리도마와 그에 의해 생성된 단일 클론 항체는 진단 및 치료제로 널리 사용됩니다.

박테리아, 곰팡이, 조류, 지의류, 바이러스, 원생동물은 사람들의 삶에서 중요한 역할을 합니다. 고대부터 사람들은 베이킹, 와인 및 맥주 제조, 다양한 산업 분야에서 사용했습니다. 현재 귀중한 단백질 물질 획득, 토양 비옥도 증가, 오염 물질로부터 환경 정화, 생물학적 제제 획득 및 기타 목표 및 목적과 관련하여 미생물의 연구 및 사용 범위가 크게 확장되었습니다. 미생물은 효율적인 단백질 영양소와 바이오 가스 생산에서 인간을 돕습니다. 그들은 공기 및 폐수 정화의 생명 공학 방법의 적용, 농업 해충의 파괴를 위한 생물학적 방법의 사용, 의약 제제의 생산, 폐기물의 파괴에 사용됩니다.

일부 유형의 박테리아는 귀중한 대사 산물 및 약물을 재생하는 데 사용되며 생물학적 자기 조절 및 생합성 문제를 해결하고 수역을 정화하는 데 사용됩니다.

미생물, 특히 박테리아는 유전학, 생화학, 생물물리학, 우주 생물학의 일반적인 문제를 해결하기 위한 고전적인 대상입니다. 박테리아는 생명 공학의 많은 문제를 해결하는 데 널리 사용됩니다.

높은 특이성으로 인한 미생물 반응은 생물학적 활성 천연 화합물의 화합물의 화학적 변형 과정에서 널리 사용됩니다. 미생물에 의해 수행되는 약 20가지 유형의 화학 반응이 있습니다. 이들 중 많은 것(가수분해, 환원, 산화, 합성 등)이 제약 화학에서 성공적으로 사용됩니다. 이러한 반응을 일으킬 때 다양한 유형의 박테리아, 방선균, 효모 유사 진균 및 기타 미생물이 사용됩니다.

많은 미생물에 의해 생성되는 항생제, 효소, 인터페론, 유기산 및 기타 대사 산물의 생산을 위해 생명 공학 산업이 만들어졌습니다.

Aspergillus 및 Fusarium 속의 일부 진균(A.flavus, A.ustus, A.oryzae, F.sporotrichiella)은 최종 당으로 포도당, 갈락토스 또는 아라비노스를 포함하는 배당체뿐만 아니라 심장 글루코사이드, 자일로사이드 및 람노사이드를 가수분해할 수 있습니다. . A.terreus의 도움으로 니코틴산을 얻습니다.

약학에서 미생물학적 변환은 생리학적으로 더 활성적인 물질 또는 반제품을 얻기 위해 사용되며, 순전히 화학적 수단에 의한 합성은 매우 어렵거나 전혀 불가능합니다.

미생물학적 반응은 의약 물질의 대사, 작용 메커니즘 연구, 효소의 성질과 작용 규명에 사용됩니다.

생물학적 활성 물질의 생산자는 많은 원생동물입니다. 특히 반추동물의 반추위에 사는 원생동물은 섬유소(셀룰로오스)의 분해를 촉진하는 효소인 셀룰라아제를 생산한다.

원생동물은 효소뿐만 아니라 히스톤, 세로토닌, 리포폴리사카라이드, 리포폴리펩티도글루칸, 아미노산, 의약 및 수의학, 식품 및 섬유 산업에 사용되는 대사산물의 생산자입니다. 그들은 생명 공학에 사용되는 개체 중 하나입니다.

남미 트리파노소마증의 원인균인 트리파노소마 크루지(Trypanosoma cruzi)는 항암제 크루신과 그 유사체 트리파노스의 생산자입니다. 이 약물은 악성 종양 세포에 세포 독성 효과가 있습니다.

Trypanosoma lewisi, Crithidia oncopelti 및 Astasia longa도 항모세포종 억제제 생산자입니다.

Astasia longa가 생산하는 약물 astalizide는 항모세포종 효과뿐만 아니라 항균 효과(E. coli 및 Pseudomonas aeruginosa에 대한)와 항원충 효과(Leischmania에 대한)도 있습니다.

가장 간단한 것은 식품 및 섬유 산업뿐만 아니라 의학에 사용되는 다중 불포화 지방산, 다당류, 히스톤, 세로토닌, 효소, 글루칸을 얻는 데 사용됩니다.

헤르페토모나스 sp. 그리고 Crithidia fasciculate는 Trpanosoma cruzi로부터 동물을 보호하는 다당류를 생산합니다.

원생동물의 바이오매스에는 최대 50%의 단백질이 포함되어 있기 때문에 자유 생활 원생동물은 동물의 사료 단백질 공급원으로 사용됩니다.

Aspergillus oryzae 효소 제제는 양조 산업에서 사용되는 반면 A.niger 효소는 과일 주스 및 구연산의 생산 및 정제에 사용됩니다. A.oryzae 및 A.awamori 효소를 사용하면 제과 제품의 굽기가 향상됩니다. 구연산, 식초, 사료 및 베이커리 제품의 생산에서 Aspergillus niger 및 방선균이 기술 공정에 사용될 때 성능 지표가 개선됩니다. 주스 생산에 A. niger 균사체에서 추출한 정제된 pectinase 제제를 사용하면 수율 증가, 점도 감소 및 정화 증가에 도움이 됩니다.

박테리아 효소(Bac.subtilis)는 제과 제품의 신선도를 보존하고 단백질 물질의 심층 분해가 바람직하지 않은 경우에 사용됩니다. 제과 및 베이커리 산업에서 Bac.subtilis의 효소 제제를 사용하면 품질이 향상되고 오래된 제품의 공정 속도가 느려집니다. 효소

Bac.mesentericus는 원피의 탈피를 활성화합니다.

미생물은 식품 및 발효 산업에서 널리 사용됩니다.

우유 효모는 유제품 산업에서 널리 사용됩니다. 그들의 도움으로 koumiss, kefir를 준비하십시오. 이 미생물의 효소는 유당을 알코올과 이산화탄소로 분해하여 제품의 맛을 향상시키고 신체의 소화율을 높입니다. 유제품 산업에서 젖산 제품을 얻을 때 유당을 발효시키지 않고 단백질과 지방을 분해하지 않는 효모가 널리 사용됩니다. 그들은 기름의 보존에 기여하고 유산균의 생존력을 증가시킵니다. 얇은 효모(mycoderma)는 젖산 치즈의 숙성에 기여합니다.

Penicillum roqueforti 버섯은 Roquefort 치즈 생산에 사용되며 Penicillum camemberi 버섯은 스낵 치즈 숙성 과정에서 사용됩니다.

섬유 산업에서 Granulobacter pectinovorum, Pectinobacter amylovorum의 효소 활동에 의해 제공되는 펙틴 발효가 널리 사용됩니다. 펙틴 발효는 실과 직물을 만드는 데 사용되는 섬유질 아마, 대마 및 기타 식물의 초기 가공의 기초가 됩니다.

거의 모든 천연 화합물은 산소와 관련된 산화 반응뿐만 아니라 질산염, 황산염, 황, 이산화탄소와 같은 전자 수용체와 함께 혐기성으로 생화학 활성으로 인해 박테리아에 의해 분해됩니다. 박테리아는 생물학적으로 중요한 모든 요소의 순환에 참여하고 생물권에서 물질의 순환을 보장합니다. 물질 순환의 많은 주요 반응(예: 질화, 탈질, 질소 고정, 황의 산화 및 환원)은 박테리아에 의해 수행됩니다. 파괴 과정에서 박테리아의 역할은 결정적입니다.

많은 종과 종류의 효모는 다양한 탄수화물을 발효시켜 알코올 및 기타 제품을 형성하는 능력을 가지고 있습니다. 양조, 와인 및 베이커리 산업에서 널리 사용됩니다. 이러한 효모의 대표적인 대표자는 Saccharomyces cerevisial, S.ellipsoides입니다.

효모 유사 및 일부 유형의 미세한 균류를 포함하는 많은 미생물은 다양한 유형의 식품을 얻기 위해 다양한 기질의 변형에 오랫동안 사용되어 왔습니다. 예를 들어, 밀가루에서 다공성 빵을 생산하기 위한 효모 사용, 쌀과 콩의 발효를 위한 Rhisopus, Aspergillus 속의 곰팡이 사용, 젖산균, 효모 등을 사용한 젖산 제품 생산.

Candida guillermondii의 영양요구성 돌연변이체는 플라빈 생성을 연구하는 데 사용됩니다. Hyphal 곰팡이는 오일, 파라핀, n-헥사데칸 및 디젤 연료의 탄화수소를 잘 흡수할 수 있습니다.

이러한 물질의 다양한 정제를 위해 Mucorales, Penicillium, Fusarium, Trichoderma 속의 종이 사용됩니다.

Penicillium 균주는 지방산 이용에 사용되며 지방 2차 알코올은 Penicillium 및 Trichoderma 균주가 있을 때 더 잘 처리됩니다.

버섯 종 Aspergillus, Absidia, Cunningham, Ella, Fusarium, Mortierella, Micor, Penicillium, Trichoderma, Periconia, Spicaria는 파라핀, 파라핀 오일, 디젤 연료, 방향족 탄화수소, 다가 알코올, 지방산의 처리에 사용됩니다.

Penicillium vitale은 병원성 피부균 Microsporum lanosum, Achorion gypseum, Trichophyton gypseum, Epidermophyton kaufman의 발달을 억제하는 정제된 포도당 산화 효소 제제를 얻는 데 사용됩니다.

새로운 식품을 얻기 위한 미생물의 산업적 사용은 제빵 및 유제품, 항생제, 비타민, 아미노산, 알코올, 유기산 등의 생산과 같은 산업 창출에 기여했습니다.

진정한 유산균(Bact.bulgaricum, Bact.casei, Streptococcus lactis 등) 또는 식품 산업에서 효모와의 조합을 사용하면 유산뿐만 아니라 유산 및 신 야채 제품도 얻을 수 있습니다. 여기에는 응고 우유, matsoni, 발효 구운 우유, 사워 크림, 코티지 치즈, 소금에 절인 양배추, 절인 오이 및 토마토, 치즈, 케 피어, 신 빵 반죽, 빵 크 바스, koumiss 및 기타 제품이 포함됩니다. 응유 및 코티지 치즈의 제조에는 Str.lactis, Str.diacetilactis, Str.paracitrovorus, Bact.acidophilum이 사용됩니다.

오일을 준비할 때 향료 박테리아와 젖산 연쇄상 구균 Str.lactis, Str.cremoris, Str.diacetilactis, Str.citrovorus, Str.paracitrovorus가 사용됩니다.

거짓 유산균(E. coli commune, Bact. Lactis aerogenes 등)은 녹색 사료를 엔실링하는 과정에 관여합니다.

미생물 세포의 대사 산물 중에서 생물학적 산화 과정의 중간 생성물인 뉴클레오티드 성질의 물질이 특별한 위치를 차지합니다. 이들 물질은 핵산 유도체, 귀중한 항미생물 및 항모세포종 약물, 미생물 산업 및 농업을 위한 기타 생물학적 활성 물질의 합성을 위한 매우 중요한 원료입니다.

미생물 합성은 기본적으로 살아있는 세포에서 일어나는 반응을 나타냅니다. 이러한 합성을 수행하기 위해 퓨린 및 피리미딘 염기, 이들의 뉴클레오사이드 또는 핵산의 저분자량 성분의 합성 유사체를 인산화할 수 있는 박테리아가 사용됩니다.

E.coli, S.typhimurium, Brevibacterium liguefaciens, B.ammonia gene, Mycobacterium sp., Corynebacterium flavum, Murisepticum sp., Arthrobacter sp.는 그러한 능력을 가지고 있습니다.

미생물은 광석에서 석탄을 추출하는 데에도 사용할 수 있습니다. Lithotrophic 박테리아 (Thiobacillus ferrooxidous)는 황산제일철을 황산제일철로 산화시킨다. 황산염 산화철은 차례로 4가 우라늄을 산화시켜 황산염 착물 형태의 우라늄이 용액으로 침전됩니다. 우라늄은 습식 제련 방법으로 용액에서 추출됩니다.

우라늄 외에도 금을 포함한 다른 금속이 용액에서 침출될 수 있습니다. 광석에 포함된 황화물의 산화로 인한 금속의 박테리아 침출은 균형이 맞지 않는 광석에서 금속을 추출할 수 있게 합니다.

유기물을 연료로 변환하는 매우 수익성 있고 에너지 효율적인 방법은 다성분 미생물 시스템의 참여를 통한 메탄 생성입니다. 메탄 형성 박테리아는 아세톤 생성 미생물총과 함께 유기 물질을 메탄과 이산화탄소의 혼합물로 변환합니다.

미생물은 기체 연료를 생산할 뿐만 아니라 석유 생산량을 늘리는 데에도 사용할 수 있습니다.

미생물은 오일과 물 사이의 계면에서 표면 장력을 감소시키는 표면 활성 물질을 형성할 수 있습니다. 물의 변위 특성은 다당류로 구성된 박테리아 점액을 사용하여 점도가 증가함에 따라 증가합니다.

기존의 유전 개발 방법으로는 지질 매장량의 절반 이하만 추출됩니다. 미생물의 도움으로 저수지에서 기름을 씻어내고 오일 셰일에서 방출하는 것이 가능합니다.

오일 층에 배치된 메탄 산화 박테리아는 오일을 분해하고 가스(메탄, 수소, 질소) 및 이산화탄소 형성에 기여합니다. 가스가 축적됨에 따라 오일에 대한 압력이 증가하고 오일의 점성이 낮아집니다. 그 결과 우물의 기름이 분출되기 시작합니다.

지질학적 조건을 포함한 모든 조건에서 미생물을 사용하려면 복잡한 미생물 시스템에 유리한 조건을 만들어야 한다는 점을 기억해야 합니다.

오일 생산량을 늘리기 위한 미생물학적 방법의 사용은 지질학적 상황에 크게 좌우됩니다. 지층에서 황산염 환원 박테리아가 발달하면 황화수소가 과도하게 생성되고 장비가 부식될 수 있으며, 다공성이 증가하는 대신 박테리아와 점액이 모공을 막을 수 있습니다.

박테리아는 광석이 선택된 오래된 광산과 덤프에서 금속 침출에 기여합니다. 산업계에서는 구리, 아연, 니켈 및 코발트를 얻기 위해 미생물 침출 공정을 사용합니다.

광산 작업 구역에서는 광산의 미생물에 의한 황 화합물의 산화로 인해 산성 광산수가 형성되고 축적됩니다. 황산은 재료, 구조, 환경에 파괴적인 영향을 미치며 금속을 운반합니다. 물을 정화하고, 황산염과 금속을 제거하고, 황산염 환원 박테리아의 도움으로 반응을 알칼리성으로 만들 수 있습니다.

황화수소의 생물학적 형성은 야금 산업의 물을 정화하는 데 사용될 수 있습니다. 혐기성 광합성 박테리아는 유기물의 깊은 분해를 일으킵니다.

플라스틱 제품을 처리할 수 있는 박테리아 균주가 발견되었습니다.

과도한 인위적 물질의 도입은 확립된 자연 균형을 위반하게 됩니다.

산업 발전의 초기 단계에서 수로에 오염 물질을 분산시키는 것으로 충분했으며 자연적인자가 정화로 제거되었습니다. 기체 물질은 긴 파이프를 통해 공기 중에 분산되었습니다.

요즘 폐기물 처리는 매우 심각한 문제로 성장했습니다.

정화 시스템에서 유기 물질로부터 물을 정화하는 경우 혼합 미생물 (호기성 박테리아, 조류, 원생 동물, 박테리오파지, 곰팡이), 활성 슬러지, 생물막, 산화 유입 물질 시스템을 사용하는 생물학적 방법이 사용됩니다.

미생물 혼합물의 대표자는 천연 수질 정화 과정의 강화에 기여합니다. 그러나 미생물 군집의 안정적인 작동을 위한 조건은 환경 구성의 불변성이라는 점을 기억해야 합니다.

박테리아, 식물성 플랑크톤 및 동물성 플랑크톤은 지표수 및 지하수의 수질을 유지하기 위해 폐수를 처리하는 데 사용됩니다. 생물학적 폐수 처리는 다양한 수준에서 수행될 수 있습니다. 저수지로 배출되기 전, 지표수 자체, 자체 정화 과정에서 지하수로 배출됩니다.

미생물은 석유 제품에서 바닷물을 생물학적으로 정화하는 데 널리 사용됩니다.

이 과정은 일정한 온도에서 충분한 양의 산소를 공급함으로써 보장되어야 합니다.

생명공학의 과제 중 하나는 메탄과 정제수소, 수소와 일산화탄소의 혼합물, 메틸로트로픽 효모나 세균인 칸디다균을 이용한 중유탄화수소로부터 다양한 종류의 식물기질로부터 미생물을 이용하여 단백질을 얻는 기술을 개발하는 것이다. tropicalis, 메탄 산화 및 셀룰로오스 분해 박테리아 및 기타 미생물.

미세한 진균 종의 활성 균주를 사용하면 혼합 사료, 펄프, 단백질 및 아미노산이 포함된 밀기울과 같은 사료가 풍부해집니다. 이를 위해 선별된 무독성 급속 성장 종의 열 및 중온성 미세균류 Fusarium sp., Thirlavia sp. 및 일부 유형의 고등 진균류가 사용됩니다.

생명공학에서 진균의 산업적 이용의 또 다른 예는 식물병원성 진딧물 퇴치에 사용되는 제제 "보버린" 및 "아페딘"의 제조를 위한 곤충병원성 진균 종, 특히 Beanvtria bassiana 및 Entomophthora thaxteriana의 재배입니다.

곰팡이 Blakeslee trispora의 천연 과합성 카로틴의 선택된 균주는 동물의 성장 및 발달 과정에서 중요한 카로틴의 산업 생산에 사용되어 질병에 대한 저항력을 증가시킵니다.

Trichoderma viride의 선택된 균주는 특히 온실 조건에서 식물을 재배할 때(오이 Fusarium, 꽃 피는 식물의 질병) 식물병원성 진균과 싸우기 위해 이를 기반으로 하는 trichodermin 제제의 산업적 생산에 사용됩니다.

Baccilus megathrtium에서 얻은 Phosphobacterin은 사탕무, 양배추, 감자 및 옥수수 사료의 수확량을 증가시키는 효과적인 수단입니다. 이 약물의 영향으로 근권 토양의 용해성 인 함량과 녹색 덩어리의 인 및 질소 함량이 증가합니다.

콩과식물의 높은 생산성을 위한 가장 중요한 조건은 대기중의 질소를 희생시키면서 콩과식물에 의한 질소물질의 합성을 향상시키는 것이다. Rhizobium, Eubacteriales, Actinomycetales, Mycobacteriales, Azotobacter chroococcum, Clostridium pasterianum 종의 결절 미생물은 식물에 의한 대기 질소 동화에 중요한 역할을 합니다.

Clostridium pasterianum, Rhodospirillum rubrum, Bac.polymixa, Chromatium 및 Klebsiella 속의 박테리아의 세포에서 식물에 의한 공기 중의 질소 동화를 촉진하는 질소 고정 제제가 얻어졌습니다.

농업에서는 생산성을 높이기 위해 Azotobacterin(Azotobacter에서 제조), Nitragin(결절균에서 유래), Phosphobacterin(Bac. Megatherium에서 유래)과 같은 세균성 비료를 사용합니다.

농업은 비료와 살충제를 사용합니다. 일단 자연 환경에 들어가면 이러한 물질은 생물권의 자연적 관계에 부정적인 영향을 미치며 궁극적으로 먹이 사슬을 따라 이러한 물질은 인간의 건강에 부정적인 영향을 미칩니다. 호기성 및 혐기성 미생물은 물에서 이러한 물질을 파괴하는 데 긍정적인 역할을 합니다.

농업에서는 해충으로부터 식물을 생물학적으로 보호합니다. 이를 위해 박테리아, 곰팡이, 바이러스, 원생 동물, 조류, 포유류 및 기타 유기체와 같은 다양한 유기체가 사용됩니다.

해충 구제의 미생물학적 방법에 대한 아이디어는 1879년 Mechnikov에 의해 처음 제시되었습니다.

요즘에는 많은 해로운 곤충을 죽이는 미생물 제제가 만들어지고 있습니다.

enterobacterin의 도움으로 거의 모든 나비 애벌레와 싸울 수 있습니다. 과일 및 베리 식물의 해충 중에는 사과 나방, 산사 나무속, 풀잠자리, 고리 누에, 잎벌레 등이 있습니다.

바이러스 약물인 비린은 삼림 수종에 피해를 주는 애벌레에 대해 매우 효과적입니다.

토양 미생물은 가장 큰 생태 그룹 중 하나입니다. 그들은 유기물의 광물화와 부식질의 형성에 중요한 역할을 합니다. 농업에서는 토양 미생물을 사용하여 비료를 생산합니다.

일부 유형의 토양 미생물 - 박테리아, 곰팡이 (주로 ascomycetes), 원생 동물은 물과 토양 biocenoses의 구성 요소 인 조류와 복잡한 연관성 (연합)에 들어갑니다.

토양 미생물총의 활성 성분인 조류는 회분의 생물학적 순환에서 중요한 역할을 합니다.

다른 미생물과 함께 조류는 생명 공학에 사용됩니다.

100,000개 이상의 알려진 미생물 중에서 산업계에서 사용되는 종은 수백 종에 불과합니다. 산업 균주는 여러 가지 엄격한 요구 사항을 충족해야 하기 때문입니다.

1) 저렴한 기판에서 성장합니다.

2) 성장률이 높거나 단시간에 높은 수율의 제품을 제공합니다.

3) 원하는 제품에 대한 합성 활동을 보여줍니다. 부산물의 형성이 낮아야 합니다.

4) 생산성 및 재배 조건의 요구 사항과 관련하여 안정적이어야 합니다.

5) 파지 및 기타 유형의 감염에 대한 내성이 있어야 한다.

6) 사람과 환경에 무해해야 합니다.

7) 호열성, 호산성(또는 호알코올성) 균주가 바람직하다. 생산 시 무균 상태를 유지하는 것이 더 쉽기 때문이다.

8) 호기성 균주는 재배에 어려움을 일으키기 때문에 혐기성 균주에 관심이 있습니다. 통기가 필요합니다.

9) 생성된 제품은 경제적 가치가 있어야 하고 쉽게 분리되어야 합니다.

실제로는 네 가지 미생물 그룹의 균주가 사용됩니다.

- 효모;

- 사상균(곰팡이);

– 박테리아;

- 자낭균.

엄격한 의미에서 "효모"라는 용어는 분류학적 의미가 없습니다. 이들은 Ascomycetes, Basidiomycetes, Deuteromycetes의 세 부류에 속하는 단세포 진핵생물입니다.

Ascomycetes에는 우선 Saccharomyces cerevisiae가 포함되며, 이들 중 일부 균주는 양조, 포도주 양조, 빵 생산 및 에틸 알코올에 사용됩니다.

Ascomycetes Saccharomyces lipolytica는 오일 탄화수소를 분해하고 단백질 덩어리를 얻는 데 사용됩니다.

Deuteromycete Candida utilis는 단백질과 비타민의 공급원으로 사용되며 비식품 원료인 아황산염액, 목재 가수분해물 및 액체 탄화수소에서 재배됩니다.

중수소균 Trichosporon cutaneum은 독성 물질(예: 페놀)을 포함한 많은 유기 화합물을 산화하며 폐수 처리에 사용됩니다.

균사체 버섯 사용:

– 유기산을 얻는 경우: 시트르산(Aspergillus niger), 글루콘산(Aspergillus niger), 이타콘산(Aspergillus terreus), 푸마르산(Rhizopus chrysogenum);

- 항생제 획득(페니실린 및 세팔로스포린);

– 특수 치즈 생산 시: Camembert(Penicillium camamberti), Roquefort(Penicillium roqueforti);

- 고체 배지에서 가수분해 유발: 사케를 얻을 때 쌀 전분에서, 템페를 얻을 때 콩에서, 된장.

유익한 박테리아는 eubacteria라고합니다.

Lactobacillus, Leuconostoc, Lactococcus 속의 유산균은 오랫동안 산업적으로 사용되어 왔습니다.

Acetobater, Gluconobacter 속의 아세트산 박테리아는 에탄올을 아세트산으로 변환합니다.

Bacillus 속의 박테리아는 곤충에 해로운 독소를 생성하고 항생제와 아미노산을 합성하는 데 사용됩니다.

코리네박테리움 속의 박테리아는 아미노산 생산에 사용됩니다.

방선균 중에서 가장 대표적인 것은 Streptomyces 속과 Micromonospora 속으로 항생제 생산자로 사용됩니다. 고체 배지에서 자랄 때, 방선균은 기중 균사와 함께 얇은 균사체를 형성하며, 이는 분생포자 사슬로 분화됩니다.

현재 미생물의 도움으로 다음 화합물이 합성됩니다.

- 알칼로이드,

- 아미노산,

- 항생제,

- 항대사물질,

- 항산화제,

- 단백질,

- 비타민,

- 제초제,

– 효소 억제제,

- 살충제,

- 이온 운반체,

- 보효소

- 지질,

- 핵산,

- 뉴클레오타이드 및 뉴클레오사이드

- 산화제,

- 유기산

- 안료,

- 계면활성제,

- 다당류,

- 구충제,

– 항암제,

- 용매,

- 식물 성장 호르몬

- 설탕,

- 스테롤 및 전환 물질,

– 철 수송 인자,

- 제약 물질

- 효소

- 유화제.

2 단세포 단백질 생산

유기체

^

2.1 미생물 사용 가능성

단백질 생산

영양 규범에 따라 사람은 음식과 함께 매일 60-120g의 완전한 단백질을 섭취해야 합니다.

신체의 중요한 기능을 유지하고 세포와 조직을 구축하려면 다양한 단백질 화합물의 지속적인 합성이 필요합니다. 식물과 대부분의 미생물이 이산화탄소, 물, 암모니아 및 무기염으로부터 모든 아미노산을 합성할 수 있다면 인간과 동물은 일부 아미노산(발린, 류신, 이소류신, 라이신, 메티오닌, 트레오닌, 트립토판 및 페닐알라닌)을 합성할 수 없습니다. 이 아미노산을 필수 아미노산이라고 합니다. 음식에서 나와야 합니다. 그들의 결핍은 심각한 인간 질병을 일으키고 농장 동물의 생산성을 감소시킵니다.

현재 세계의 단백질 부족량은 약 ​​1,500만 톤입니다. 가장 유망한 미생물 합성. 소의 경우 단백질 질량을 두 배로 늘리는 데 2개월, 돼지의 경우 1.5개월, 닭의 경우 1개월, 박테리아와 효모의 경우 1~6시간이 걸립니다. 미생물 합성으로 인한 식품 단백질 제품의 세계 생산량은 연간 15,000톤 이상입니다.

예를 들어 보자: 대장균의 배가 시간은 20분이고, 20분 후에 하나의 세포에서 두 개의 딸 세포가 형성되고, 40분 후 - 4개의 "손녀", 60분 후 - 8개의 "증손녀", 80분 후 - 16명의 "증손녀". 10시간 40분 후에는 지구 인구에 해당하는 하나의 박테리아에서 60억 개 이상의 박테리아가 형성되고, 44시간 후에는 무게가 1·10-12g인 하나의 박테리아에서 그 양만큼의 바이오매스가 형성됩니다. 지구의 질량에 해당하는 6 10 24 g입니다.

단백질과 비타민의 공급원으로 다양한 미생물을 사용하는 이유는 다음과 같습니다.

A) 생산 폐기물을 포함하여 미생물 배양을 위한 다양한 화합물의 사용 가능성

B) 일년 내내 수행할 수 있는 비교적 단순한 미생물 생산 기술; 자동화 가능성;

C) 미생물 제제의 고함량 단백질(최대 60...70%) 및 비타민, 탄수화물, 지질;

D) 식물성 단백질에 비해 높은 필수 아미노산 함량;

E) 제품의 단백질 및 비타민 가치를 향상시키기 위해 미생물의 화학적 조성에 직접 유전적 영향을 미칠 가능성.

미생물을 기반으로 한 식품의 산업적 생산을 위해서는 신중한 생물 의학 연구가 필요합니다. 이러한 제품은 인간과 동물에 대한 발암성, 돌연변이성, 배아 발생 효과를 확인하기 위해 포괄적인 테스트를 거쳐야 합니다. 독성 연구, 미생물 합성 제품의 소화율은 생산 기술의 편의성에 대한 주요 기준입니다.

효모, 박테리아, 조류 및 사상균은 단백질을 생산하는 데 사용됩니다.

다른 미생물에 비해 효모의 장점은 제조 가능성입니다. 감염에 대한 저항성, 세포 크기가 크기 때문에 배지에서 쉽게 분리됩니다. 그들은 라이신, 트레오닌, 발린 및 류신이 풍부한 단백질을 최대 60%까지 축적할 수 있습니다(이러한 아미노산은 식물성 식품에는 부족합니다). 핵산의 질량 분율은 최대 10%로 신체에 유해한 영향을 미칩니다. 가수 분해의 결과 많은 퓨린 염기가 형성되어 요산과 그 염으로 변하여 요로 결석증, 골 연골 증 및 기타 질병의 원인이됩니다. 농장 동물의 사료에 효모를 첨가하는 최적의 비율은 건조 물질의 5~10%입니다. 효모는 식품 및 사료 목적으로 사용됩니다.

박테리아의 장점은 높은 성장률과 단백질의 80%까지 합성할 수 있는 능력입니다. 생성된 단백질에는 메티오닌과 시스테인과 같은 많은 결핍 아미노산이 포함되어 있습니다. 단점은 세포의 작은 크기와 배양 배지에서의 낮은 농도로 분리 과정이 복잡하다는 것입니다. 일부 박테리아 지질에는 독소가 포함될 수 있습니다. 최대 16%의 핵산 질량 분율. 사료용으로만 사용됩니다.

조류의 장점은 아미노산 조성면에서 완전한 단백질 함량이 높고 65 %의 양으로 축적되며 배지에서 조류를 쉽게 분리하고 핵산 함량이 낮다는 것입니다-4 % (비교를 위해- 고등 식물에서 1 ... 2%). 조류는 식품 및 사료 목적으로 사용됩니다.

근육 버섯은 전통적으로 아프리카 국가, 인도, 인도네시아, 중국 등에서 식품으로 사용됩니다. 그들은 아미노산 구성 측면에서 동물성 단백질에 접근하는 단백질의 최대 50%를 축적합니다. B 비타민세포벽은 얇고 동물의 장인 위장관에서 쉽게 소화됩니다. 핵산의 질량 분율은 2.5%입니다.

1985년부터 미생물 단백질은 식품 산업에서 다양한 제품 및 반제품 제조에 사용되었습니다.

식품 생산에서 미생물 단백질의 세 가지 주요 용도가 고려됩니다.

1) 전체 덩어리(세포벽 파괴 없음);

2) 부분적으로 정제된 바이오매스(세포벽의 파괴 및 바람직하지 않은 성분의 제거가 예상됨);

3) 바이오매스로부터 분리된 단백질(분리물).

WHO(세계보건기구)는 미생물의 단백질을 식품에 사용할 수 있지만 단백질과 함께 성인의 식단에 도입되는 핵산의 허용량은 하루 2g을 초과해서는 안 된다고 결론지었습니다. 미생물 단백질의 도입은 부정적인 결과를 초래하지 않지만 알레르기 반응, 위장병 등이 발생합니다.