Учебное пособие - Sfu-kras - Сибирский федеральный ...

1. ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТ «БИОТЕХНОЛОГИЯ»1.2 Биологические агенты (клетки, микробные монокультуры и ассоциации, ферменты, культуры клеток и тканей …)В настоящее время наблюдается рост интереса биотехнологов к природнымвозобновляемым ресурсам – продуктам фотосинтеза, биоресурсаммирового океана. В состав сред для биотехнологических процессов входятисточники углерода и энергии, а также минеральные элементы и ростовыефакторы. В качестве источников углерода и энергии в биотехнологическихпроцессах используют главным образом природные комплексные среды неопределенногосостава (отходы различных производств, продукты переработкирастительного сырья, компоненты сточных вод и пр.), в которых помимоуглеродных соединений содержатся также минеральные элементы иростовые факторы. Довольно широко включены в разряд биотехнологическихсубстратов целлюлоза, гидролизаты полисахаридов и древесины. Последниеоколо 30 лет используются для получения белка одноклеточных. Кислотныйгидролиз древесины при 175–190 °С обеспечивает выход в среду до45–50 % редуцирующих веществ; при более жестких режимах гидролиза этавеличина возрастает до 55–68 %. С большим успехом в последние годы сталиприменять гидролизаты торфа, это позволяет снизить стоимость, например,препаратов аминокислот в 4–5 раз. Минеральные элементы, необходимыедля роста биологических агентов и входящие в состав питательных сред,подразделяются на макро- и микроэлементы. Среди макроэлементов на первомместе стоит азот, так как потребности в нем у биологических объектов напорядок превышают потребности в других элементах (фосфоре, сере, калии имагнии). Азот обычно используется микроорганизмами в восстановленнойформе (мочевина, аммоний или их соли). Часто азот вводится в комплексе сдругими макроэлементами – фосфором, серой. Для этого в качестве их источниковиспользуют соли (сульфаты или фосфаты аммония). Для ряда отдельныхпродуцентов, однако, лучшими являются нитраты или органическиесоединения азота. Существенное значение при обеспечении азотного питанияпродуцента имеет не только вид, но и концентрация азота в среде, так какизменение соотношения C:N, воздействуя на скорость роста продуцента, метаболизм,вызывает сверхсинтез ряда целевых продуктов (аминокислот, полисахаридови др.). Минеральные элементы необходимы для роста любогобиологического агента, но их концентрация в среде в зависимости от биологиииспользуемого биообъекта и задач биотехнологического процесса различна.Так, концентрация макроэлементов в среде (K, Mg, P, S) обычно составляетоколо 10 –3 –10 –4 М. Потребности в микроэлементах невелики, и ихконцентрация в средах существенно ниже – 10 –6 –10 –8 М. Поэтому микроэлементычасто специально не вносят в среде, так как их примеси в основныхсолях и воде обеспечивают потребности продуцентов. Отдельные продуцентыв силу специфики метаболизма или питательных потребностей нуждаютсядля роста в наличие в среде ростовых факторов (отдельных аминокислот, витаминови пр.). Помимо чистых индивидуальных веществ такой природы, напрактике часто используют в качестве ростовых добавок кукурузный илидрожжевой экстракт, картофельный сок, экстракт проростков ячменя, зерновыхотходов и отходов молочной промышленности. Стимулирующее действиеданных ростовых факторов во многом зависит от индивидуальных Введение в биотехнологию. Учеб. пособие -13-