Kemiostate -ominaisuudet, historia ja käyttö

Hän Kemostaatti Se on laite tai laite, jota käytetään solujen ja mikro -organismien viljelyyn. Sitä kutsutaan myös bioreaktoriksi, ja sillä on kyky toistaa kokeellisesti vesiympäristöjä, kuten järviä, sedimentaatio- tai hoitolaguuneja, muun muassa.

Sitä kuvataan yleistyneellä tavalla säiliönä (koko riippuu siitä, onko käyttö teollisuus vai laboratorio) merkinnällä siten, että steriilin materiaalin välillä ja tulos, jonka kautta prosessista johtuva materiaali tulee esiin, jotka yleensä ovat ravintoaineet, jätteet, steriilit materiaalit, mikro -organismit.

Kemiosotaattikaavio. Otettu ja muokattu osoitteesta: cgraham2332 [cc by-sa 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/4.0)].

Tutkijat Jacques Monod, Aaron Novick ja Leo Szilard löysivät sen ja esittivät sen itsenäisesti ja melkein samanaikaisesti vuonna 1950. Monod työskenteli yksin ja kutsui häntä bakogeeniksi, kun taas Novick ja Szilard työskentelivät yhdessä ja kutsuivat häntä kemostaatiksi, nimeksi, joka kestää tähän päivään saakka.

[TOC]

Kemiastat -ominaisuudet

Kemostaatille on ominaista jatkuva lisäys väliaineeseen, joka sisältää yhden ravintoaineen, joka rajoittaa kasvua ja eliminoi samanaikaisesti osan satosta, kuten tuotannon ylijäämä, metaboliitti ja muut aineet. Tämä eliminaatio korvataan jatkuvasti uudella materiaalilla, mikä saavuttaa vakaan tasapainon.

Näissä olosuhteissa mikro -organismien kehittymisen nopeus on yhtä suuri kuin nopeus, jolla se laimennetaan. Tämä on avain muiden viljelymenetelmien suhteen, koska vakaa tila voidaan saavuttaa vakiona ja määritellyllä ympäristössä.

Toinen tärkeä ominaisuus on, että operaattori voi kemiosteateilla hallita fysikaalisia, kemiallisia ja biologisia muuttujia, kuten yksilöiden määrää viljelyssä, liuenneen hapen, ravinteiden määrä, pH jne.

Menetelmäperiaate

Menetelmä koostuu mikro -organismien populaatiosta, joka kasvaa samanlaisen alusta alkaen kuin epäjatkuvalla tai erällä (yksinkertaisin nestemäinen viljely). Kun populaatio kasvaa, se on välttämätöntä.

Voi palvella sinua: epitooppi

Tällä tavalla kemostaatissa laimennus suoritetaan käyttämällä jatkuvaa tuoretta väliainetta ja sadon eliminointia, kuten on kuvattu osittain edellisessä kappaleessa. Yksi ravintoaine on vastuussa säiliön kasvun rajoittamisesta, kun taas loput ovat läsnä.

Tätä kasvua vain rajoittavaa ravintoainetta on ennalta määrätty kokeen kehittäjä, se voi olla mikä tahansa ravintoaine ja monissa tapauksissa se riippuu viljelylajeista.

Historia

Mikro -organismien epäjatkuvat kasvit ovat vuosisatojen ajan (oluiden ja muiden juomien valmistus). Jatkuvat viljelykasvit ovat kuitenkin jotain suhteellisen nykyaikaisempaa. Jotkut mikrobiologit omistavat jatkuvan sadon alkamisen kuuluisalle venäläiselle mikrobiologille Serguéi Vinagraskille.

Vinagragraski tutki sulforduktiivisten bakteerien kasvua sen suunnittelussa laitteessa (Vinagragraski -sarake). Tutkimuksensa aikana hän toimitti pylvään tipoja rikkivetyruokaa näille bakteereille

Kun puhut jatkuvista viljelykasveista, on pakollista puhua 3 merkistä: Jacques Monod, Aaron Novick ja Leo Szilard. Monod oli pyhitetty biologi ja Nobel -palkinnon voittaja vuonna 1965.

Tämä tutkija (Monod), vaikka se oli osa Pasteur -instituuttia, kehitti monia esseitä, laskelmia ja analyysejä vuosina 1931 - 1950. Tänä aikana hän loi mikro -organismin kasvun matemaattisen mallin, jota kutsutaan myöhemmin Monod -yhtälöksi.

Vuonna 1950 hänen nimensä kantavan yhtälön perusteella hän suunnitteli laitemallin, joka salli jatkuvasti mikro -organismikulttuurin ja nimeltään Bactogen.

Toisaalta tutkijat Novick (fyysinen) ja Szilard (kemikaali) tapasivat työskennellessään Manhattan -projektissa (atomipommi) vuonna 1943; Vuosia myöhemmin he alkavat osoittaa kiinnostusta bakteerien kasvuun ja vuonna 1947 he liittyivät työskentelemään yhdessä ja hyödyntämään tätä.

Voi palvella sinua: Lipidisynteesi: Tyypit ja niiden päämekanismit

Useiden kokeiden ja analyysin jälkeen Novick ja Szilard, joka perustuu Monodin laskelmiin (Monod -yhtälö), suunniteltu myös vuonna 1950 jatkuva mikroskooppisten organismien viljelymalli, jota he kutsuivat kemostaatiksi, ja juuri nimi on tähän mennessä ylläpidetty nimi. Mutta kolme johtuu keksinnöstä.

Sovellukset

Biologia ja mukautuva evoluutio

Tämän jatkuvan mikro -organismien tarjoamat työkalut käyttävät ekologit ja evolutionistit tutkimaan, kuinka kasvunopeus vaikuttaa soluprosesseihin ja aineenvaihduntaan ja miten se hallitsee valintapaineita ja geenien ilmentymistä.

Tämä mahdollistaa sen jälkeen, kun on arvioitava ja pitänyt kymmeniä satoja sukupolvia kemostaatissa hallittuissa olosuhteissa.

Kaksi kemiostia, joita käytetään ammoniummyrkyllisyysanalyysissä hiivoissa. Otettu ja muokattu osoitteesta: (kuva: Maitreya Dunham) [CC 2: lla.5 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/2.5)].

Solu biologia

Lähes kaikki kemostaattiin liittyvät tutkimukset liittyvät solubiologiaan, jopa molekyyliin, evoluutioon jne.

Erityisesti kemostaatin käyttö tässä biologian haarassa tarjoaa arvokasta tietoa, jonka avulla voidaan kehittää matemaattisia malleja, jotka ovat tarpeen tutkimuspopulaation metabolisten prosessien ymmärtämiseksi.

Molekyylibiologia

Viimeisen 10 vuoden aikana tai ehkä enemmän kiinnostus kemostaatin käyttöön mikrobigeenien molekyylianalyysissä on kasvanut. Viljelymenetelmä helpottaa tietoa, jolla on kattava tai systeeminen analyysi mikro -organismeista.

Tämän alan tutkimukset kemiosteateilla mahdollistavat DNA -transkriptioanalyysin koko genomissa, samoin kuin kvantifioida geeniekspressio tai tunnistaa mutaatiot spesifisissä geeneissä organismeista, kuten hiiva Saccharomyces cerevisiae, Esimerkiksi.

Se voi palvella sinua: Nuevo Leónin kasvisto ja eläimistö

Rikastuneet viljelykasvit

Nämä tutkimukset suoritetaan käyttämällä epäjatkuvia järjestelmiä 1800 -luvun lopusta lähtien Pekijerinin ja Vinagrasskin teoksilla, kun taas viimeisen vuosisadan 60 -luvulla ne alkoivat tehdä jatkuvissa viljelykasveissa kemostaatin avulla.

Nämä tutkimukset koostuvat viljelyväliaineiden rikastumisesta erityyppisten mikrobien (yleensä bakteerien) korjaamiseksi, sitä käytetään myös tiettyjen lajien puuttumisen määrittämiseen tai joidenkin läsnäolon havaitsemiseen, joiden osuus on erittäin alhainen tai melkein mahdotonta havaita keskimmäisessä luonnossa.

Rikastuvia viljelykasveja käytetään myös avoimissa jatkuvissa järjestelmissä (kemostaatit) mutanttien bakteerikasvien kehittämiseksi, pääasiassa aidotrofisista tai sellaisista, joista voi tulla lääkeresistenttejä, kuten antibiootit, kuten antibiootit.

Etanolin tuotanto

Teollisuuden kannalta biopolttoaineiden käyttö ja tuotanto on yhä useampi. Tässä tapauksessa se on etanolin tuotanto gram -negatiivisista bakteereista Zymomonas mobilis.

Prosessissa käytetään useita suuria sarjamemiosteatteja, joita pidetään vakiona glukoosin ja muiden sokerien pitoisuuksina, niin että ne muuttuvat etanoliksi anaerobisiksi olosuhteiksi.

Viitteet

1. Kemostaatti: levoton säiliön ihanteellinen jatkuva reaktori. Toipunut: bioreaktorit.Jalusta.
2. Kemostaatti. Haettu: vuonna.Wikipedia.org.
3. N. Ziv, n.J -. Brandt, & d. Gresham (2013). Kemostaattien käyttö mikrobisysteemien biologiassa. Journal of Visualisozed Experiments.
4. -Lla. Novick & L. Szilard (1950). Kuvaus Choosatista. Tiede.
5. J -. Monod (1949). Mikrobiologian bakteerikulttuurikatsauksen kasvu.
6. D -d. Gresham & J. Hong (2015). Kemostaattien adaptiivisen kehityksen funktionaalinen perusta. FEMS Microbiology Reviews.
7. H.G. Schlegel, & H.W -. Jannasch (1967). Rikastuskulttuurit. Mikrobiologian vuosikatsaus.
8. J -. Thierie (2016). Johdanto polyfassiiliseen dispergoituun järjestelmäteoriaan. (Toim.) Springer -luonto. 210 pp.