Mikroorganizmusok - 2 2024 PDF

Biotechnológia Mikroorganizmusok - 2  Bacillusok Aerob, fakultatív anaerob baktériumok Endospórát képeznek Gram + Változatos környezetben élnek – Talajban – Növényben – Állatban – Emberben  Bacillusok...

Biotechnológia Mikroorganizmusok - 2  Bacillusok Aerob, fakultatív anaerob baktériumok Endospórát képeznek Gram + Változatos környezetben élnek – Talajban – Növényben – Állatban – Emberben  Bacillusok Extremofilek, szélsőséges körülmények között is megélnek – Magas hőmérsékleten – Savas, lúgos pH-n – Nagy sókoncentrációjú vizekben  Bacillus licheniformis Talajban él Alkalofil proteázzal rendelkezik – Mosószerekben felhasználható  Bacillus licheniformis Alkalofil proteáz: keratin bontás  Bacillus licheniformis Bacitracin antibiotikum A feltisztulási zónák megmutatják, hogy a B. licheniformis antibiotikumot termelt. A feltisztult zónákban elpusztultak a táplemezen lévő egyéb baktérium sejteket.  Bacillus thuringiensis Delta endotoxint termel Ez faj specifikusan képes elpusztítani kártevők lárváját – Kukorica moly – Amerikai kukorica bogár – Cserebogár pajor Kukorica rovarkártétel Bacillus thuringiensis Bacillus thuringiensis  Bacillus thuringiensis toxin Hatás: bélhámsejtek lízise Lárva kristályos toxint fogyaszt Bél lúgos környezetében szolubilizálódik (még inaktív) Protoxinokat a középbél proteázai oligomerré hasítják Receptorokhoz köt (cadherin, glikozilfoszfatidil-inozitol (GPI) által rögzített aminopeptidáz és alkalikus-foszfatáz fehérje) Membránba inszertálódik: ionszivárgást, majd sejtlízist okoz  Bacillus thuringiensis Delta endotoxin – Kristályos fehérje – Fajspecifikus – Biológiai rovarirtó szúnyog, légy molyok – Rezisztens törzsek kialakulhatnak  Bacillus anthracis Lépfene kórokozója Emberben tüdőgyulladást okoz Az egyik legellenállóbb spórát képzi – Pánspermia elmélet: a Földre az élet érkezhetett hasonló mikroba spóra formájában? – Bioterrorizmusban használható: spórák szétszórása  Bacillus anthracis Lépfene kórokozója Emberben tüdőgyulladás Spóra a legellenállóbb B. anthracis életciklusa:  Bacillus subtilis Pálca alakú (láncolatba rendeződhet) Endospórát képez (kitartó képlet!) Gram+, obligát aerob baktérium Etanol gyártásban használják Bacitracin elnevezésű antibiotikumot termel Szubtilizin nevű proteolítikus enzimet gyártanak vele  Bacillus subtilis/natto Ázsiában népszerű étel, Japán nemzeti étele Rizsszalmán érlelt szójabab B. substilis nattoval leoltva Fehérjében, vitaminban gazdag, növényi rostokat, nyomelemeket tartalmaz = probiotikum különleges illat 10 000 tonna/év  Bacillus biotechnológia Szárított, fagyasztott élelmiszereken előfordulhatnak! Fermentált élelmiszereben szintén Gyógyászatban használhatók – Patogének ellen – Ciklodextrinek termelnek – Ciklodextrinek: gyógyszerhatóanyag sejtbe oligoszacharidok juttatása ezekkel a struktúrájuk következtében könnyebben megoldható  Bacillus biotechnológia Enzimek termelése – Proteázok, lipázok – Celluláz, amiláz B. subtilisal előszeretettel fermentálnak enzimeket az alkohol gyártáshoz  Pseudomonasok Aerob Gram – Heterotróf Változatos anyagcsere – Exopoliszacharidok termelése – Exoenzimek termelése Poláris flagellummal rendelkeznek: mozgás képesek – Proton gradiens hajtja Gepárd 25 testhossz/s Baci: 50-60 testhossz/s  Quorum sensing - sejtek közötti kommunikáció - génkifejeződés szintjének állítása sejtsűrűség alapján - küszöbdenzitás elérése közös javak kihasználása - exoenzimek, sziderofórok termelése, fluoreszcencia - biofilm képzés  Quorum sensing AHL = acil homoserine-lakton Biolumineszcencia – Speciális szervekben felhalmozott szimbionta baktériumok – Világítás, préda csapda Vibrio fischeri  Pseudomonas aeruginosa Alginát poliszacharid termelő – Tüdő O2 felvételét gátolja, aerob Gyulladás, folliculitis jön létre – Biofilmet képez Opportunista patogén: legyengült szervezetekben súlyos  Pseudomonas aeruginosa Állatokat is betegít Phycocyanin fluoreszkáló festéket termel: diagnosztikus; a sejtek könnyen azonosíthatóak Szénhidrogéneket bont aerob, fakultatív anaerob környezetben  Pseudomonas fluorescens Több flagellum Nagyon változatos anyagcsere Biokontroll faj – Fuzárium ellen – Növényevő nematódák (fonálférgek) ellen – Mechanizmus nem ismert, de hatékomy  Bioremediáció Veszélyes vegyületek lebontása – Aromás gyűrűvel rendelkező vegyületeket is bont (erre nem sok baci képes) Toluol Poliaromás szénhidrogének Poliklórozott bifenilek – Speciális oldalláncokkal rendelkező molekulákat is képes bontani  Pseudomonas syringae “Ice protein”-t termel – extracelluláris fehérje Jégkristály képződést elősegítő góc  Pseudomonas syringae Jégkristály kiszúrja a növényi sejteket, azok nedvei felszabadulnak: könnyebben jut tápanyaghoz jól megél, növényen léziókat okoz  Pseudomonas syringae Jégeső elleni küzdelemben használható – Hagyományosan halogén (jodid, bromid) sókat használnak gócképzőként – Ezeken a gócokon kezd a jégeső kialakulni: sok góc kis méretű jégszemeket eredményez, kisebb a kártétel – P. syringae fehérje Gócképző a felhőben is, ha oda juttatják: környezetbarátabb megoldás  Streptomyces - sugárgomba Baktérium, de különböző sejtformákkal Geozmint termel – ez a jellegzetes „földszag” Mikorrhizát képez, ez lehet: – Endo – Ekto  Streptomyces - sugárgomba Másodlagos anyagcsere termékeket képez = ezek bioaktív anyagok – pl. streptomicin Heterológ expresszió – helyes protein folding  Streptomyces - sugárgomba Mikorrhiza = szimbiotikus együttélés – A sugárgomba szénhidrátokat kap – Növény a megnövekedett felület miatt több vizet és ásványi sót kap cserébe Orchideák Gabonafélék Eukaliptusz Fenyő  Élesztő – Sacharomyces cerevisiae Eukarióta – “Ember rokona” – Differenciálódott – Sejtciklus – Spóra Mindkettő szereti az édességet Alkoholt csinál illetve fogyaszt  Élesztő – Sacharomyces cerevisiae Eukarióta – “Ember rokona” – Differenciálódott glikolízis a citoplazmában légzés a mitochondriumban zsírnyagcsere a peroxiszómában proteolízis a vacuolumban kromoszómák a nucleusban  Élesztő – Sacharomyces cerevisiae Élesztő lehet haploid vagy diploid – Haploid/Diploid sejt – mitozissal szaporodik – Diploid sejt stressz alatt meiozissel haploid spórákat gyárt Haploid “mating” – “a” és “α” a legegyszerűbb szexuális szaporodási modell – “Mating factor” = feromonok – Diploid sejt fennmaradhat, mitozissal szaporodhat  Élesztő Raktározás – Glikogén Tipikus eukarióta raktározott tápanyag – Trehalóz Diszacharid Vízmegkötő – kozmetikumokban Nem nagyon édes édesítőszer Tartósít – nem tudjuk hogyan  Élesztő – Sacharomyces cerevisiae Sejtfal – Kitin alapváz + glükánok (1,3 vagy 1,6) – Glükoproteinek – Mannoproteinek  Élesztő “budding yeast” – S. cerevisiae “fission yeast” – Schizosaccharomyces pombe  Élesztő – gyógyhatások Csökkenti a koleszterinszintet Szabályozza az emésztést Csökkenti a stresszhatásokat Enyhíti az ideggyulladással járó folyamatokat (köszvény) Serkenti a hasnyálmirigy működését, vörösvérsejtek képződését Bőrregeneráló  Élesztő – biotechnológia Gyógyszeripar – Hepatitis-B (HBsAg antigén génje) elleni oltóanyag előállításában használják – Eukaryota – szerű poszttranszlációs modifikációk (glikozilálás, fehérje jelölés)  Élesztő – biotechnológia S. cerevisiae = GRAS – Generally regarded as safe – Élelmiszeriparban felhasználható – Élelmiszeriparnak előnyös – Változatos anyagcsere – Jól módosítható genom “E. coli of eukaryotic cells” (James Watson)  Élesztő – biotechnológia Anaerob fermentáció fő terméke EtOH Technológiától és alapanyagtól függő termékek  Élesztő – biotechnológia Bioetanol megújuló energiaforrás Alapanyag összetétel fontos Fermentációs paraméterekre oda kell figyelni Gazdaságosság M.o.-n kérdéses sok esetben  Fonalas és kalapos gombák Eukarióták Heterotrófok – Szaprofiták – Paraziták Sejtfal: kitin Tartalék tápanyag: glikogén  Fonalas és kalapos gombák Aspergillus niger – Aerob, fonalas, fekete – Spórás gomba – Aspergillosist okoz – Citromsav, glükonsav gyártásban használják Penész / Penicillium – Sokféle faj – Ochratoxint termel Karcinogén Felhalmozódik a szervezetben  Penicillium chrysogenum Penicillint állít elő – β – laktám antibiotikum (Fleming et al. 1928) – Gram + ellen jó csak Sejtfal épülést gátolja  Penicillium chrysogenum Penicillin hátrányai: – gyorsan kiürül a szervezetből – a gyomor savas pH-ján elbomlik (ezért injekció formájában adják) – a baktériumok csak bizonyos csoportjára hat (nem elég széles a hatás spektruma) – sok baktérium rezisztens – a lakosság kb. 1%-a allergiás  Élelmiszeripar Penicillium roqueforti – Conidiumokat képez – Sajt gyártás P. camemberti  Trichoderma reesei – Celluláz, xilanáz enzimeket termel – Biológiai növényvédelem Gabona – fuzárium ellen Repce – rovarkártevők ellen  Phanerochaeta chrysosporium – Lignint, aromásokat, poliaromásokat is bont – Illékony anyagokat szintén: biofilterekben, gázok tisztításában felhasználható  Phanerochaeta chrysosporium – Lignint, aromásokat, poliaromásokat is bont – Illékony anyagok: biofilter  Anyarozs Claviceps purpurea – Ergot alkaloidokat termel Ergotamin – Keringési és idegrendszeri hatások – Salemi boszorkányok: ergotaminnal szennyezett lisztet ettek: hallucinációk  Anyarozs LSD – lizerginsav dietilamid – Anyarozs alkaloida származék – Szélsőséges, kiszámíthatatlan reakciók – Érzékelés, gondolkodás megváltozik – “vallatószer”  Kalapos gombák Amanita muscaria – Légyölő galóca – Hallucinogén muscarin Agaricus bisporus – csiperke  Kalapos gombák Pszihodelikus gombák -“magic mushrooms” – Hallucinációkat okoz – Azték kultúrában, de majáknál kevésbé Koronázás, áldozat Pszilocin ≈ szerotonin Fototróf baktériumok, algák Fototróf baktériumok, algák  Fototróf baktériumok, algák Kedvező környezetben domináns populációk – Magas hőmérséklet – Extrém pH – Extrém tápanyag ellátás  Fototróf biotechnológia Napenergia konverzió – Megújuló energia termelés Vegyipari alapanyagok, pl. glicerin Bioaktív anyagok: “kék” biotechnológia Karotinok (pl. β-karotin, astaxantin), omega zsírsavak, enzimek