Chemiostatu, historia i zastosowania

On Chemostat Jest to urządzenie lub urządzenie używane do uprawy komórek i mikroorganizmów. Jest również nazywany bioreaktorem i ma zdolność eksperymentalnego odtwarzania środowisk wodnych, takich jak jeziora, sedymentacja lub leczenie, między innymi.

Jest opisany w sposób uogólniony jako pojemnik (rozmiar będzie zależeć od tego, czy użycie jest przemysłowe, czy laboratoryjne) z wejściem, tak że między materiałem sterylnym i wyjściem, przez który pojawił się materiał wynikający z procesu, które zwykle są składniki odżywcze, odpady, sterylny materiał, mikroorganizmy.

Schemat chemiosotatu. Zrobione i zredagowane z: cgraham2332 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)].

Został odkryty i zaprezentowany niezależnie i prawie jednocześnie przez naukowców Jacquesa Monod, Aarona Novicka i Leo Szilarda w 1950 roku. Monod pracował sam i nazwał go Bactogen, podczas gdy Novick i Szilard pracowali razem i nazywali go Chemostat, nazwa, która trwa do dziś.

[TOC]

Charakterystyka chemiostatu

Chemostat charakteryzuje się ciągłym dodaniem pożywki, który zawiera pojedynczy składnik odżywczy, który ogranicza wzrost i jednocześnie eliminuje część uprawy, taką jak nadwyżka produkcji, metabolitów i innych substancji. Ta eliminacja jest stale zastępowana nowym materiałem, w ten sposób osiągając stabilną równowagę.

W tych warunkach prędkość, z jaką rozwija się uprawa mikroorganizmów. Jest to kluczowe w odniesieniu do innych metod uprawy, ponieważ stabilny stan można osiągnąć w stałym i określonym środowisku.

Inną ważną cechą jest to, że z chemiosteanem operator może kontrolować zmienne fizyczne, chemiczne i biologiczne, takie jak objętość osób w uprawie, rozpuszczony tlen, ilość składników odżywczych, pH itp.

Zasada metody

Metoda składa się z populacji mikroorganizmów, które rosną od początku podobnego do tej podanej w nieciągłych lub częściach (najprostsza hodowla płynna). Kiedy rośnie populacje, jest to konieczne.

Może ci służyć: epitop

W ten sposób w chemostatu rozcieńczenie odbywa się przy użyciu ciągłego dodawania świeżego pożywki i eliminacji upraw, jak opisano częściowo w poprzednim akapicie. Pojedynczy składnik odżywczy jest odpowiedzialny za ograniczenie wzrostu w pojemniku, podczas gdy reszta jest obecna w nadmiarze.

To ograniczające składniki odżywcze wzrostu jest z góry określone przez osobę, która rozwija eksperyment, może to być każdy składnik odżywczy, aw wielu przypadkach będzie to zależeć od gatunków kultury.

Historia

Nieciągłe uprawy mikroorganizmów pochodzą z wieków (produkcja piw i innych napojów). Jednak ciągłe uprawy są czymś stosunkowo bardziej nowoczesnym. Niektórzy mikrobiolodzy przypisują początki ciągłego uprawy słynnej rosyjskiej mikrobiologu Serguéi Vinagragki.

Vinagragki badał wzrost bakterii siarczkowych w urządzeniu zaprojektowanym przez niego (kolumna Vinagragraski). Podczas swoich badań dostarczył krople kolumnowe siarkowodoru jako pokarmu dla tych bakterii

Mówiąc o uprawach ciągłych, obowiązkowe jest mówienie o 3 postaciach: Jacques Monod, Aaron Novick i Leo Szilard. Monod był konsekrowanym biologiem i laureatem nagrody Nobla w 1965 roku.

Ten badacz (Monod), będąc częścią Instytutu Pasteur, opracował wiele esejów, obliczeń i analiz w latach 1931–1950. W tym czasie stworzył matematyczny model wzrostu mikroorganizmu, który później byłby nazywany równanie monod.

W 1950 r., W oparciu o równanie noszącego jego nazwę, zaprojektował model urządzenia, który pozwolił na hodowlę mikroorganizmu w sposób ciągły i nazywał Bactogen.

Z drugiej strony naukowcy Novick (Physical) i Szilard (Chemical) spotkali się podczas pracy nad projektem Manhattan (bomba atomowa) w 1943 r.; Wiele lat później zaczęliby wykazywać zainteresowanie wzrostem bakterii, aw 1947.

Może ci służyć: synteza lipidów: typy i ich główne mechanizmy

Po wielu próbach i analizach Novick i Szilard, na podstawie obliczeń Monoda (równanie monodowe), opracowany również w 1950 r. Model ciągłego hodowli organizmów mikroskopowych, które nazywali chemostate, i jest to nazwa, która została do tej pory utrzymywana. Ale trzy są przypisywane wynalazku.

Aplikacje

Biologia i ewolucja adaptacyjna

Narzędzia oferowane przez ten ciągły system hodowli mikroorganizmów są wykorzystywane przez ekologów i ewolucjonistów do badania, w jaki sposób szybkość wzrostu wpływa na procesy komórkowe i metabolizm oraz jak kontroluje ciśnienie selekcji i ekspresję genów.

Umożliwia to po ocenie i utrzymaniu dziesiątek do setek pokoleń w chemostatach w kontrolowanych warunkach.

Dwie chemiosteaty, stosowane w analizie toksyczności amonu u drożdży. Zrobione i zredagowane z: (Zdjęcie: Maitreya Dunham) [CC przez 2.5 (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/2.5)].

Komórka biologiczna

Praktycznie wszystkie badania związane z chemostatem są powiązane z biologią komórek, nawet molekularną, ewolucyjną itp.

Jednak w szczególności zastosowanie chemostatu dla tej gałęzi biologii zapewnia cenne informacje, które pozwalają opracować modele matematyczne niezbędne do zrozumienia procesów metabolicznych w badanej populacji.

Biologia molekularna

W ciągu ostatnich 10 lat, a może więcej zainteresowanie zużyciem chemostatu w analizie molekularnej genów drobnoustrojów wzrosło. Metoda kultury ułatwia informacje uzyskiwania kompleksowej lub systemowej analizy upraw mikroorganizmu.

Badania w tej dziedzinie z chemiosteanem umożliwiają analizę transkrypcji DNA w całym genomie, a także kwantyfikują ekspresję genów lub zidentyfikuj mutacje w określonych genach z organizmów takich jak drożdże Saccharomyces cerevisiae, Na przykład.

Może ci służyć: flora i fauna Nuevo León

Wzbogacone uprawy

Badania te są przeprowadzane przy użyciu nieciągłych systemów od końca XIX wieku z dziełami Pekinincka i Vinagraski, podczas gdy w latach 60. ubiegłego wieku zaczęły być wykonywane w uprawach ciągłych za pomocą chemostatów.

Badania te obejmują wzbogacanie pożywki hodowlanej w celu zebrania różnych rodzajów drobnoustrojów (ogólnie bakterii), stosuje się również do określenia braku niektórych gatunków lub wykrycia obecności niektórych, których proporcja jest bardzo niska lub prawie niemożliwa do obserwowania w środkowej naturalnej.

Wzbogacające uprawy są również stosowane w otwartych systemach ciągłych (chemostaty) w celu opracowywania zmutowanych upraw bakterii, głównie pomocy lub tych, które mogą stać się oporne na leki, takie jak antybiotyki, takie jak antybiotyki.

Produkcja etanolu

Z przemysłowego punktu widzenia stosowanie i produkcja biopaliw jest coraz częściej częste. W tym przypadku jest to produkcja etanolu z bakterii ujemnych Grama Zymomonas mobilis.

W tym procesie stosuje się kilka dużych seryjnych chemiosteatów, utrzymywanych w stałym stężeniu glukozy i innych cukrów, tak że są one przekształcane w etanol w warunki beztlenowe.

Bibliografia

1. Chemostat: Idealny ciągły reaktor mieszkającego zbiornika. Odzyskane z: bioreaktorów.Statyw.
2. Chemostat. Źródło: w:.Wikipedia.org.
3. N. Ziv, n.J. Brandt, i. Gresham (2013). Zastosowanie chemostatów w biologii systemów drobnoustrojów. Journal of wiwalizowane eksperymenty.
4. DO. Novick & L. Szilard (1950). Opis Chosisat. Nauka.
5. J. Monod (1949). Wzrost bakteryjnego przeglądu kulturowego mikrobiologii.
6. D. Gresham i J. Hong (2015). Funkcjonalne podstawy ewolucji adaptacyjnej w chemostatach. Recenzje Microbiology FEMS.
7. H.G. Schlegel i H.W. Jannasch (1967). Kultury wzbogacające. Coroczny przegląd mikrobiologii.
8. J. Thierie (2016). Wprowadzenie do teorii rozproszonych systemów polifazowych. (Red.) Springer Nature. 210 pp.