Bài giảng Công nghệ sinh học đại cương: Chương 5 - Nguyễn Thị Phương Thảo

Bài giảng "Công nghệ sinh học đại cương - Chương 5: Công nghệ sinh học vi sinh và môi trường" cung cấp cho người học các kiến thức: Khái niệm về công nghệ sinh học vi sinh và môi trường, công cụ sinh học được sử dụng, các sản phẩm lên men,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Công nghệ sinh học đại cương: Chương 5 - Nguyễn Thị Phương Thảo CHƢƠNG V.CÔNG NGHỆ SINH HỌC VI SINH & MÔI TRƢỜNG Khái niệm về CNSH vi sinh• CNSH vi sinh hay vi sinh vật học công nghiệp bao gồm sự sử dụng các vi sinh vật trong việc sản xuất thựuc phẩm hay các sản phẩmcông nghiệp.KHÁI NiỆM CNSHSHMT 3 Nguyễn Thị Phương Thảo ,Bộ Môn CNSH Thực Vật, Khoa CNSH, ĐHNNHN 4Nguyễn Thị Phương Thảo ,Bộ Môn CNSH Thực Vật, Khoa CNSH, ĐHNNHNĐỊNH NGHĨA 5 Nguyễn Thị Phương Thảo ,Bộ Môn CNSH Thực Vật, Khoa CNSH, ĐHNNHN Vi sinh vật thuộc 3 nhómEubacteria Archaebacteria Eukaryota(Bacteria) (Archaea) (Eukaryotes)Vi khuẩn (Eubacteria)• Là các prokaryote Gram-negative và gram-positive• có thể dạng tự dưỡng (autotrophs) hoặc dị dưỡng(heterotrophs)• Có thể sống hiếu khí hoặc yếm khí (aerobic oranaerobic)• Ví dụ: E. coli Lactobacillus Agrobacterium StaphylococcusVi khuẩn cổ (Archea)• Thuộc nhóm cổ xưa nhưng mới được phát hiện gần đây• Qua phân tích DNA: khác đáng kể so với vi khuẩn thật• Tìm thấy ở những khu vực sinh thái có điều kiện sốngkhắc nghiệt (Extremophiles) Thermophiles 50- 110°C Psychrophiles 0- 20°C Alkaliphiles pH>9 Halophiles 3- 20% salt Methanogens use H2 + CO2 to produce CH4EukaryotesChủ yếu là nhóm nấm men, nấm mốc, sinh vật nguyên sinh, tảo(yeasts/molds, protists, algae)Các tế bào có dạng túi, hình thành nên các bào tử giới tínhVí dụ: Sacchromyces Penicillium Aspergillus PichiaCác ứng dụng thương mại của vi sinh vật• Sản xuất các sản phẩm• Chuyển hóa sinh học/ xúc tác sinh học(Bioconversion/Biocatalysis)•Nông nghiệp•Xử lý ô nhiễmLên men (Fermentation) là một quá trình sản xuất các sảnphẩm hữu ích thông qua nuôi cấy sinh khối các tế bào đơnSản phẩm cuối cùng hoặc các sản phẩm trung gian (các chấttrao đổi) được thu hồi và tính sạch cho các mục đích sử dụngthương mại Fermenter or Bioreactor stirred tank reactor15 000L Fermenter 1000L Disposable Bag http://www.wavebiotech.com/products/wave_bioreactor/system500/index.html http://www.pharmaceutical-technology.com/projects/lonza/lonza1.htmlLoại các sản phẩm được sản xuất từ vi sinh vật •Amino Acids •Vitamins •Food Additives •Enzymes •Recombinant Protein Drugs •Antibiotics •Fuels •PlasticsCác ví dụ về các protein biểu hiện ở vi khuẩn Enzyme: chymosin - the enzyme used to curdle milk products Hormone: bST - bovine somatotropin; used to increase milk productionVí dụ 1928: Alexander Fleming discovered the first antibiotic. He observed that Penicillium fungus made an antibiotic, penicillin, that killed S. aureus. 1940s: Penicillin was tested clinically and mass produced. Original Penicillium moulds produced less than 10 units of penicillin per ml of fermentation broth (1943) By 1955 Penicillium strains produced 8000 units/ml Mutation with UV, mustard gas, and X-Ray, strain selection / culture improvement Is this GMO?Các vi sinh vật được biến đổi như thế nào? • Chọn lọc nhân tạo (Artifical Selection) • DNA tái tổ hợp (Recombiant DNA) • Cải biến các quá trình đồng hóa (Metabolic Engineering) Recombinant DNA MicrobesVi sinh vật biến đổi gen được tạo ra khi cDNAs mãhóa cho các sản phẩm protein được nhân dòng vàocác vector biểuGen người được nhân dòng trong vi khuẩn E. coliGen từ nhóm extremophile được chuyển đến nhómmesophilesDo sự dễ dàng trong việc nuôi của mesophilesMesophiles cũng có mức tăng trưởng 5 đến 10 lầncao hơnEnzyme/Drug Metabolic Engineering,Biến đổi quá trình đồng hóa, biến đổi các con đường chuyển hóa ởtrong sinh vật để tối ưu sự sản xuất một hợp chấtThực hiện bằng cách tắt các gen đặc biệt, hoặc là thông qua độtbiến hoặc loại bỏ genSản phẩm cũng đã đạt được bằng cách thay đổi môi trường của vikhuẩn Cheap Carbon Source Industrial Chemicals Chemical Precursors Metabolically Engineered Cell Biopolymer Amino Acids Vitamins s Glucose NH4+ NAD+ D-Alanine NADH Race ...