We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Endüstriyel mikrobiyoloji
Endüstriyel mikrobiyoloji genellikle mikrobiyal hücre fabrikalarını kullanarak kitlesel miktarlarda endüstriyel ürünler yaratmak için mikrobiyal bilimleri uygulayan bir biyoteknoloji dalıdır. Maksimum ürün verimini artırmak için bir mikroorganizmayı manipüle etmenin birçok yolu vardır. Mutasyonların bir organizmaya dahil edilmesi, onları mutajenlere dahil ederek gerçekleştirilebilir. Üretimi arttırmanın bir başka yolu da gen amplifikasyonudur, bu plazmitler ve vektörler kullanılarak yapılır. Plazmitler ve/veya vektörler, sonunda daha fazla ürün verimine neden olan daha fazla enzimin üretilmesine izin verecek belirli bir genin çoklu kopyalarını dahil etmek için kullanılır. [1] Belirli bir ürün elde etmek için organizmaların manipülasyonu, bazı antibiyotiklerin, vitaminlerin, enzimlerin, amino asitlerin, çözücülerin, alkolün ve günlük ürünlerin üretimi gibi gerçek dünyada birçok uygulamaya sahiptir. Mikroorganizmalar, kullanımları için birden fazla yolla endüstride büyük bir rol oynamaktadır. Tıbbi olarak, antibiyotikleri tedavi etmek için antibiyotik oluşturmak için mikroplar kullanılabilir. Mikroplar ayrıca gıda endüstrisi için de kullanılabilir. Mikroplar, insanlar tarafından tüketilen seri üretilen ürünlerin bazılarının yaratılmasında çok faydalıdır. Kimya endüstrisi ayrıca amino asitleri ve organik çözücüleri sentezlemek için mikroorganizmaları kullanır. Mikroplar, bitki çoğalmasına yardımcı olmak için tehlikeli kimyasallar ve/veya aşılayıcılar kullanmak yerine biyopestisit olarak kullanılmak üzere tarımsal bir uygulamada da kullanılabilir.
Mikroplardan Moleküler Ürünler
Moleküler ürünlerin mikroplardan izolasyonu, moleküler biyoloji araştırmalarının önemli bir bileşeni olarak kabul edilir.
Öğrenme hedefleri
Taq polimeraz, restriksiyon enzimleri ve DNA ligazının moleküler biyolojide nasıl kullanıldığını açıklayın.
Önemli Çıkarımlar
Anahtar noktaları
- Mikroorganizmalardan çeşitli enzimler izole edilebilir ve rekombinant DNA üretiminde kullanılabilir.
- Bazı arkelerin ekstrem ortamlarda gelişme yeteneği, modern moleküler biyoloji tekniklerine katkıda bulunan Taq polimeraz gibi organizmaların önemli moleküler bileşenlerinin analiz ve izolasyonuna yol açmıştır.
- Günümüz moleküler biyoloji teknikleri, DNA ligaz ve kısıtlama enzimleri dahil olmak üzere mikroplardan türetilen spesifik enzimlere ve moleküler bileşenlere büyük ölçüde dayanır.
- DNA ligaz, DNA fragmanlarını kovalent olarak bağlayarak veya bağlayarak çalışır.
- Kısıtlama enzimleri, DNA içindeki belirli dizileri tanıyarak ve keserek işlev görür.
Anahtar terimler
- polimeraz zincirleme reaksiyonu: Moleküler biyolojide, genetik parmak izi vb. için kullanılan bir örnekten DNA'nın çoklu kopyalarını oluşturmak için kullanılan bir teknik.
- Kısıtlama enzimleri: DNA'yı belirli tanıma dizilerinde kesen bir endonükleaz
Moleküler biyoloji alanının genişlemesi ve artan popülaritesi, moleküler biyolojiyi incelemek için kullanılan araçlara olan talebin artmasına neden olmuştur. Moleküler biyoloji alanı, özellikle bir hücrenin moleküler mekanizmalarıyla ilgilenir ve hücresel etkileşimlerin düzenlenmesine odaklanır. Alanda özellikle ilgi duyulan konular arasında gen ekspresyonu (transkripsiyon ve translasyon) ve protein sentezi yer alır. Bu mekanizmaların laboratuvarda incelenmesi, mikroplardan türetilen moleküllerin kullanılmasıyla mümkün olmuştur. Aşağıda, popüler moleküler biyoloji tekniklerinin uygulanmasına izin veren mikroplardan türetilen bazı moleküler ürünlere kısa bir genel bakış yer almaktadır.
Taq polimeraz
Taq polimeraz, mikroptan ilk izole edilen bir enzimdir. termos aquaticus. T. sucul belirli bir bakteri türü türüdür, ısıya dayanıklı bir DNA polimerazdır — aşırı yüksek sıcaklıklara dayanabilir. Bu polimerazın izolasyonu, DNA segmentlerini çoğaltmak için kullanılan bir işlem olan polimeraz zincir reaksiyonlarını (PCR) tek bir adımda gerçekleştirme yeteneği ile sonuçlanmıştır. Taq polimeraz izolasyonundan önce, termal denatürasyon nedeniyle her döngüden sonra reaksiyona yeni bir DNA polimeraz eklenmesi gerekiyordu. Reaksiyon tüpüne Taq polimeraz ilavesi ile çevrim çok daha hızlı gerçekleştirilebilmekte ve daha az enzim kullanılması gerekmektedir. Şu anda, Taq polimeraz büyük ölçekte üretilmekte ve ticari olarak satılmaktadır.
Kısıtlama enzimleri
Kısıtlama enzimleri, çeşitli bakteri ve arkelerden izole edilen ve viral enfeksiyona karşı bir koruma aracı olarak doğal olarak çoğaldıkları özel bir enzim sınıfıdır. Bu enzimler, belirli tanıma dizilerinde DNA'yı kesme yeteneğine sahiptir ve DNA modifikasyonu ve manipülasyonunda paha biçilmez araçlar olarak hizmet etmişlerdir. Enzimler, yabancı DNA'yı tanıma ve parçalama yeteneğine sahiptir. Bu enzimlerin izole edildiği bakteri ve arkeler, kendi DNA dizilerini bu enzimlerden korumak için metilasyon gibi doğuştan gelen mekanizmalara sahiptir. Yaklaşık 3000 kısıtlama enziminin izolasyonu, moleküler biyologların bunları klonlama ve rekombinant DNA üretimi gibi işlemlerde kullanmalarına olanak sağlamıştır.
EcoRI Kısıtlama Enzim: DNA içindeki belirli dizileri hedefleme yeteneği sergileyen EcoRI adlı belirli bir kısıtlama enzimi örneği.
DNA Ligaz
izole edilen başka bir enzim T. sucul ve moleküler biyoloji alanında inkar edilemez derecede önemli olan DNA ligazdır. DNA ligazı, DNA parçalarını plazmitlere yerleştirme yeteneğinden dolayı moleküler biyoloji süreçlerinde önemli bir rol oynar. DNA ligasyonu süreci, DNA ligazının DNA parçalarını kovalent olarak bağlama veya bağlama yeteneği olarak tanımlanır. Özellikle moleküler biyolojide —, rekombinant DNA geliştirme sürecinde DNA ligazı, bir DNA fragmanını bir plazmit vektörüne bağlamak için kullanılabilir. En yaygın olarak kullanılan DNA ligazı, T4 bakteriyofajından türetilir ve T4 DNA ligazı olarak adlandırılır.
DNA Ligasyonu Örneği: Bir DNA ligasyonu şeması.
17.1: Endüstriyel Mikrobiyoloji - Biyoloji
Mikrobiyoloji ve Endüstri
Endüstriyel Mikrobiyoloji ve Gıda Endüstrisi:
- Maya, ekmek, unlu mamüller, alkol, yoğurt ve diğer yiyecek ve içecek maddelerinin yapımında kullanılır.
- Günümüzün mayaları, büyük ölçekli endüstriyel uygulamalarda çalışmak üzere özel olarak tasarlanmıştır.
- Farklı türlerdeki peynirleri yapmak için özel bakteri ve küfler kullanılır.
- Biyogübreler, nitrojeni sabitleyen Rhizobia gibi bakterileri içerir.
- Gıda katkı maddeleri besin değerini arttırır, bozulmayı geciktirir, kıvamı değiştirir ve lezzeti arttırır. Bunlar guar zamkı ve ksantan zamkı gibi doğal bileşikler veya lezzet arttırıcılar ve vitaminler olabilir.
Endüstriyel Mikrobiyoloji ve Tıp:
- Biyosensörler çevrede, insan vücudunda veya diğer organizmalarda belirli hedeflerin tespitinde kullanılan monitörlerdir.
- Antibiyotik üretimi birçok mikropun doğal olarak sahip olduğu bir kapasitedir.
- Mikroplar bir ilaç dağıtım sistemi olarak geliştirilmiştir.
- Laktik asit bakterileri (LAB), aşıları ve diğer biyoaktif malzemeleri yapmak ve vermek için kullanılmıştır.
- Yağı daha kolay çıkarılabilmesi için bozunan mikroplar geliştirilmiştir.
- Mikroplar kağıt üretiminde yer alır.
Endüstriyel Mikrobiyoloji ve Ekonomi:
- Kozmetik endüstrisinde Clostridium botulinum'dan elde edilen botulizm toksini kullanılmaktadır.
- Bitkileri etkileyen böcek, nematod ve diğer patojenlerin kontrolü için biyopestisitler geliştirilmiştir.
- Etanol, metan, hidrojen ve hidrokarbonlar gibi sentetik enerji yakıtları mikroplar tarafından üretilir.
- 9:1 benzin ve etanol karışımı olan gasohol, popüler bir yakıt alternatifidir. Etanol, maya fermantasyonunun bir yan ürünü olarak üretilir.
- Mikroplar madencilikte kullanılmıştır. Bunun bir örneği, metallerin geri kazanılmasının bakteriler tarafından çözünmesine yardımcı olarak daha kolay ekstrakte edilmesini sağlayarak kolaylaştırmasıdır.
- Mikroorganizmalar, biyoremediasyon adı verilen bir süreçte çevreyi temizlemek için kullanılmıştır. Biyoremediasyonda bir mikrop, doğal metabolizmasının tehlikeli kimyasalların veya kirleticilerin detoksifikasyonu veya parçalanması ile sonuçlandığı bir ortama verilir.
- Rhizobia, azotu sabitleyen ve onu bitki beslenmesi ve büyümesi için uygun hale getiren bakterilerdir. Baklagillerin köklerinde nodüller oluştururlar.
- Azolla, siyanobakterilerle birlikte nitrojeni sabitleyen ücretli bir yüzen su bitkisidir. Yenilenebilir bir biyogübre görevi görür.
- Azotobacter, bitki köklerinde nodül oluşturmayan veya baklagillerle birleşmeyen nitrojen sabitleyici bakterilerdir. Serbest yaşarlar ve nitrojeni sabitlemenin yanı sıra antibiyotikler ve faydalı büyüme maddeleri üretebilirler.
- Azospirillum, bitki köklerinin içindeki azotu sabitler. Bitki büyümesi için faydalı bileşikler üretirler ve toprakların yanı sıra sulak alan koşullarında da hayatta kalabilirler.
- Mikoriza, bitki kökleriyle simbiyotik ilişkiler oluşturan mantarlardır. Veziküler arbusküler mikoriza (VAM) bu grubun en önemli üyesidir. VAM kolonileri, bitki için mevcut olan besinleri ve suyu alır ve kök uzantıları gibi davranırlar.
- Probiyotikler, onları yiyen bir konakçı üzerinde faydalı bir etkiye sahip olabilecek canlı mikroplardır.
- Biyogübreler, toprağın besin kalitesini zenginleştiren canlı mikroplardır.
- Biyopestisitler, böcekler, nematodlar veya diğer organizmalar dahil olmak üzere zararlıları yönetmek için kullanılan mikroplardır.
- Gıda katkı maddeleri, bir gıdanın besin değerini arttırmak, stabilize etmek veya lezzetini arttırmak için kullanılan maddelerdir.
Mikroorganizmaların insan yaşamındaki ve çevrelerindeki birçok rolü açıklanmaktadır. Mikroplar o kadar önemlidir ki hemen hemen her çabada rol oynarlar. Sel ve enerji üretimi, ilaç, kozmetik ve hatta çevre temizliği ile uğraşıyorlar.
Mikropların kullanımı ve uygun şekilde uygulanması insanların hem biyolojik hem de ekonomik olarak daha iyi yaşam sürmelerine yardımcı olur.
- Biyoteknoloji ve mikroorganizmanın yaptığı ekonomik etkinin tanımı.
- Mikroorganizmaların tıp ve gıda endüstrilerinde nasıl kullanıldığını gösterin.
- Yenilenebilir enerji üretiminde mikroorganizmaların yöntemini detaylandırın.
- Biyoremediasyon ve kirlilik temizlemedeki mikroorganizma örnekleri verilmektedir.
- Tanım slaytları, terimleri gerektiği gibi tanıtır.
- Kavramların nasıl uygulandığını göstermek için verilen örnekler.
- Eğitimin sonunda kısa bir özet verilir.
Mikroplar, kirli alanların temizlenmesine yardımcı olmak için çevredeki kritik unsurlardır.
Mikroorganizmalar, tıp, imalat, madencilik, gıda üretimi ve diğerleri dahil olmak üzere insan yaşamının ve endüstrilerin hemen hemen her alanında bir role sahiptir.
Mikroorganizmalar, endüstrideki uygulamalarının bir fonksiyonu olarak önemli bir ekonomik etki yaratırlar.
Konsept eğitimleri, problem alıştırmaları ve hile sayfaları da dahil olmak üzere Anatomi ve Fizyoloji'deki 24 dersin tümünü görün: Kendinize 24 Saatte Görsel Olarak Mikrobiyoloji Öğretin
Hangi Düzeyde Eğitime İhtiyacım Var?
Bu infografik, mikrobiyoloji işlerini minimum eğitim seviyesine göre gösterir (Lise Diplomasından Doktora Sonrası Bursa kadar). Simgeler, "Mikrobiyologlar Ne Yapar?" bölümünde açıklandığı gibi, Araştırmadan Biyogüvenliğe kadar belirli bir işin odağını gösterir. Bölüm.