CHƯƠNG 2: NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN

Chia sẻ: Tran Anh Duc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

291
lượt xem 87
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung: I. Nguyên lý sản xuất công nghiệp II. Nguyên lý trao đổi chất ở tế bào VSV III. Nguyên lý điều khiển quá trình trao đổi chất IV. Nguyên lý sinh tổng hợp thừa ở VSV I. Nguyên lý sản xuất công nghiệp Quá trình lên men là một quá trình hết sức phức tạp. Bao gồm: - Quá trình tuyển chọn giống - Quá trình sản xuất thử - Quá trình sản xuất công nghiệp - Quá trình thu nhận và tinh chế sản phẩm 1 Quá trình tạo giống Bao gồm các quá trình phân lập, tuyển chọn, tạo khả năng...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CHƯƠNG 2: NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN

CHƯƠNG 2 NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN I. Nguyên lý sản xuất công nghiệp II. Nguyên lý trao đổi chất ở tế bào VSV III. Nguyên lý điều khiển quá trình trao đổi chất IV. Nguyên lý sinh tổng hợp thừa ở VSV I. Nguyên lý sản xuất công nghiệp Quá trình lên men là một quá trình hết sức phức tạp. Bao gồm: - Quá trình tuyển chọn giống - Quá trình sản xuất thử - Quá trình sản xuất công nghiệp - Quá trình thu nhận và tinh chế sản phẩm Bao gồm các quá trình phân lập, tuyển Quá trình chọn, tạo khả năng thích nghi, nâng cao 1 tạo giống chất lượng giống bằng kỹ thuật di truyền và các quá trình bảo quản giống Bao gồm các quá trình nghiên cứu các Quá trình sản 2 yếu tố tác động vào cơ thể sống. Tối ưu xuất thử hóa các yếu tố ảnh hưởng đến cơ thể sống Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến Quá trình sản quá trình trao đổi chất trong quy mô 3 xuất công công nghiệp nghiệp Bao gồm tập hợp các phương pháp hóa Quá trình thu lý và sinh học để thu nhận sản phẩm 4 nhận và tinh cuối cùng chế sản phẩm Nguyên lý các quá trình cơ bản trong công nghệ lên men 1
Tuyển chọn giống Mua từ các ngân hàng giống giố Phân lập trong tự nhiên Kỹ thuật di truyền thuậ truyề Đột biến biế Kỹ thuật sinh học tế bào thuậ International Culture Collections Domestically, strains can be purchased from: CGMCC or China General Microbiological Culture Collection Center Phân lập trong tự nhiên 2
Kỹ thuật di thuậ truyền truyề Incorporation into artificial plasmids of genes from a wide variety of sources has made possible the transfer of genetic material across virtually any species barrier Various high value added products have been produced from the Genetic engineering methods Đột biến biế Hóa học Vật lý Sinh học Cell biology techniques Protoplast fusion (promote high frequencies of genetic recombinants) removing the cell wall with lytic enzymes in the presence of osmotic stabilizers. In the presence of fusogenic agent such as polyethylene glycol (PEG), protoplasts are induced to fuse and form transient hybrids or diploids. Regeneration of viable cells from the fused protoplasts. 3
Sản xuất thử - sản xuất công nghiệp xuấ thử xuấ nghiệ Thí nghiệm trong bình tam giác Thí nghiệ giá Lên men với quy mô phòng thí nghiệm (5-10 L) thí nghiệ (5- Lên men quy mô nhỏ (100-3000 L) nhỏ (100- Lên men quy mô thương mại (10,000-500,000 L) (10,000- Thí nghiệm trong bình tam giác Thí nghiệ giá Tối ưu hóa điều kiện để phát triển tế bào và hình thành sản phẩm 1. pH 2. Nhiệt độ 3. Oxi hòa tan 4. cơ chất 5. Nồng độ chất khô 6. Others Hơi nước Sản xuất thử- xuấ thử quy mô phòng thí nghiệm thí nghiệ pH To Nồng độ chất khô Hoạt tính nước Lưu lượng không khí Hơi nước 4
Sản xuất thử xuấ thử Lên men quy mô công nghiệp Lên men công nghiệp nghiệ 5
Thực chất của quá trình sản xuất các sản phẩm từ VSV theo quy mô công nghiệp là phải tiến hành điều khiển 3 quá trình cơ bản sau: 1. Quá trình đk genotype (kiểu gen) 2. Quá trình đk phenotype (kiểu hình) 3. Quá trình thu nhận và tinh chế sản phẩm Bao gồm các quá trình phân lập, tuyển Quá trình chọn, tạo khả năng thích nghi, nâng cao 1 tạo giống chất lượng giống bằng kỹ thuật di truyền Đk genotype và các quá trình bảo quản giống trong tb Bao gồm các quá trình nghiên cứu các Quá trình sản 2 yếu tố tác động vào cơ thể sống. Tối ưu xuất thử hóa các yếu tố ảnh hưởng đến cơ thể Đk phenotype sống ngoài tb Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến Quá trình sản quá trình trao đổi chất trong quy mô 3 xuất công công nghiệp nghiệp Thu nhận và tinh chế sp Bao gồm tập hợp các phương pháp hóa Quá trình thu lý và sinh học để thu nhận sản phẩm 4 nhận và tinh cuối cùng chế sản phẩm Quá trình đk genotype (kiểu gen) Là cả 1 quá trình tạo giống, nâng cao chất lượng giống và bảo quản chất lượng giống. Mục đích của quá trình này là thu được giống có chất lượng tốt, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu trong sản xuất Tất cả các quá trình này nằm trong một tế bào mà trọng tâm là những vấn đề về gen Một gen -> Một enzym-> một phản ứng sinh hóa -> sản phẩm Quá trình này là công việc quan trọng nhất trong toàn bộ tiến trình sản xuất 6
Quá trình đk phenotype (kiểu hình) - Là quá trình tối ưu hóa các điều kiện có ảnh hưởng đến biểu hiện của enzym. Việc biểu hiện hoạt động của enzym phụ thuộc rất nhiều vào cả yếu tố bên trong lẫn bên ngoài của tế bào. Trong đó, các yếu tố như pH, to, nồng độ chất khô, chất hoạt hóa, chất kiềm hãm, nồng độ enzym được coi như yếu tố điều khiển của quá trình => Thực chất của việc điều khiển phenotype là điều khiển kỹ thuật sản xuất trong công nghệ lên men Quá trình thu nhận và tinh chế sản phẩm Là quá trình áp dụng hàng loạt các phương pháp cơ học, hóa lý để nhằm vào mục đích cuối cùng của quá trình sản xuất là sản phẩm Question ? 7
II. Nguyên lý trao đổi chất ở tế bào VSV (Metabolism) ĐN: Trao đổi chất là gì? Trao đổi chất hay biến dưỡng là những quá trình sinh hoá xảy ra trong cơ thể sinh vật, gồm: Đồng hóa Dị hóa Tại sao cần phải biết? Biết cách ức chế hoặc ngừng sự trao đổi chất ở VSV Điều khiển quá trình biến dưỡng để kéo dài thời gian của sản phẩm Breakdown Proteins to Amino Acids, Starch to Glucose Synthesis Amino Acids to Proteins, Glucose to Starch 8
II. Nguyên lý trao đổi chất ở tế bào VSV (Metabolism) Đồng hóa: thúc đẩy quá trình sinh trưởng và quá trình sinh sản của tế bào; chỉ xảy ra trong tế bào, cần cung cấp năng lượng + nguyên liệu Dị hóa: phân giải các hợp chất, giải phóng năng lượng + nguyên liệu cho đồng hóa (có thể xảy ra trong hoặc ngoài tb) Dị hóa trong tế bào: nhằm cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho qt tổng hợp của tb (Do enzym nội bào thực hiện ( Endoenzyme)) Dị hóa ngoài tế bào: nhằm cung cấp nguyên liệu cho qt tổng hợp của tb (Do enzym nội bào thực hiện ( exoenzyme)) Tóm tắt nguyên lý 2 Tế bào Sản phẩm Môi trường Tổng hợp Dị hóa SP2 Các yếu tố ngoài tế ảnh hưởng bào Dị hóa trong tế SP2 bào Môi trường SP1 (sinh khối) SP2 SP1: Sản phẩm bậc 1 (Sản phẩm quá trình tổng hợp) SP2: Sản phẩm bậc 2 (Sản phẩm quá trình phân giải) II. Nguyên lý trao đổi chất ở tế bào VSV (Metabolism) Trong quá trình trao đổi chất của VSV sẽ tạo ra các dạng sản phẩm sau: - Sinh khối VSV (các v/c có trong tế bào VSV) -> sp1 - Các vật chất được tạo ra trong quá trình trao đổi chất, tb tách chúng ra môi trường, chúng không tham gia qt tạo ra sinh khối tế bào -> sp2 - Ngoài ra, còn một dạng sp khác được gọi là sp của sự chuyển hóa (thường là những chất trung gian không bền về mặt hóa học. Chúng còn tiếp tục được chuyển hóa trong chuỗi chuyển hóa của tế bào 9
II. Nguyên lý trao đổi chất ở tế bào VSV (Metabolism) Cơ chất Tiền sản phẩm Tế bào Sản phẩm bậc II Sản phẩm chuyển hóa Sản phẩm bậc 1 Sơ đồ các sản phẩm trong trao đổi chất của VSV Question ? III. Nguyên lý điều hòa trao đổi chất ở VSV Các yếu tố điều khiển trao đổi chất ở VSV Yếu tố điều khiển VSV Thực vật Động vật Người Enzym Hệ dịch quanh tế bào Hệ thần kinh Ý thức Đối với VSV, điều khiển ? 10
III. Nguyên lý điều hòa trao đổi chất ở VSV Các yếu tố điều khiển trao đổi chất ở VSV Yếu tố điều khiển VSV Thực vật Động vật Người Enzym + + + + Hệ dịch quanh tế - + + + bào Hệ thần kinh - - + + Ý thức - - - + Đối với VSV, điều khiển ? III. Nguyên lý điều hòa trao đổi chất ở VSV 1. Điều hòa hoạt tính enzym nhờ sự ức chế của sản phẩm cuối cùng 2. Điều khiển tốc độ phản ứng bằng sản phẩm cuối 3. Điều khiển tổng hợp enzym bằng cơ chế cảm ứng 1. Điều hòa hoạt tính enzym nhờ sự ức chế của sản phẩm cuối cùng Cơ chế này được gọi là sự kìm hãm theo cơ chế ngược. Sp cuối cùng của 1 qt phản ứng sẽ gây ra sự ức chế qt pứ. Các sp cuối có thể là các sp được tạo thành trong quá trình trao đổi chất, cũng có thể là những chất đưa vào môi trường nuôi cấy. Các sp này sẽ tham gia gây ức chế hoạt tính enzym thay đổi cấu hình không gian. Trung tâm hoạt động không còn phù hợp cấu hình không gian với cơ chất -> Tốc độ phản ứng sẽ giảm hay bị triệt tiêu. 11
1. Điều hòa hoạt tính enzym nhờ sự ức chế của sản phẩm cuối cùng * Trong qt sống, VSV thường sử dụng các sản phẩm cuối cho qt phát triển và sinh sản. Cũng có thể sp cuối là sp không cần thiết cho qt trên. -> Sự điều hòa trở nên nhịp nhàng suốt quá trình phát triển của VSV. * Trong quá trình sản xuất, có thể điều khiển quá trình này bằng cách tăng hay giảm sản phẩm cuối. 1. Điều hòa hoạt tính enzym nhờ sự ức chế của sản phẩm cuối cùng Các yếu tố cần để điều khiển enzym: pH To Cơ chất Chất kìm hãm (liên quan trung tâm điều khiển) 2. Điều khiển tốc độ phản ứng bằng sản phẩm cuối - Sản phẩm cuối cùng ức chế sự tổng hợp enzym (enzym tham gia tạo ra sản phẩm cuối) - Trong qt tổng hợp ra enzym tham gia tạo ra sp cuối, việc đọc thông tin di truyền này sẽ bị phong tỏa. Nếu nồng độ sp cuối nhiều, qt phiên mã sẽ bị ngưng trệ Nếu nồng độ sản phẩm cuối ít, qt phiên mã lại được phục hồi và qt tổng hợp enzym lại được thực hiện 12
2. Điều khiển tốc độ phản ứng bằng sản phẩm cuối Sản phẩm cuối ảnh hưởng tốc độ phản ứng đầu tiên. Enzym tham gia phản ứng đầu tiên dễ bị sản phẩm cuối tác động vào. Trong trường hợp này, sản phẩm cuối được xem như là chất kìm hãm. Muốn cho phản ứng xảy ra liên tục hoặc với tốc độ cao thì giảm hoặc triệt tiêu sản phẩm cuối. Bằng cách: Tách hẳn ra Dùng sản phẩm cuối như là một sản phẩm trung gian tiếp tục chuyển hóa bằng enzym khác 3. Điều khiển tổng hợp enzym bằng cơ chế cảm ứng - Các enzym tham gia vào quá trình dị hóa gọi là enzym cảm ứng - Chất mà enzym tham gia phân hủy gọi là cơ chất cảm ứng - Các cơ chất này có khả năng kích thích sự tổng hợp ra các enzym cảm ứng tương ứng. Do đó, các enzym tương ứng chỉ được tạo ra khi trong môi trường nuôi cấy có mặt các cơ chất tương ứng. - Trong mt có nhiều cơ chất, các cơ chất đều tham gia tạo enzym cảm ứng. Nên cơ chất nào dễ phân hủy thì tạo enzym cảm ứng trước IV. Nguyên lý tổng hợp thừa ở VSV - Các sp thừa của VSV rất cần thiết cho qt sx các sp từ VSV - Cơ chế sinh tổng hợp thừa có liên quan rất nhiều đến cấu trúc không gian của enzym và liên quan rất nhiều đến cơ chế di truyền của VSV 13
IV. Nguyên lý tổng hợp thừa ở VSV Trung tâm hoạt động I Trung tâm chịu sự kiểm I soát của cơ chất (Trung tâm dị lập thể) ⇒Muốn pứ tạo ra sản phẩm liên tục? -Trung tâm dị lập thể phải có cấu trúc biến đổi liên tục để không còn tương tác với chất kìm chế (Tìm Ia – không có tính chất kìm hãm – giống I lấp vào) -Dựa theo di truyền hiện đại: AND của VSV có gen tổng hợp inhibitor -> loại bỏ gen này-> gen sẽ không tổng hợp I -> sản phẩm liên tục - Đột biến tự nhiên nhưng tần số thấp Question ? 14