Biotechnológia Mikroorganizmusok - 2

Bacillusok Aerob Endospórás Gram + Változatos környezetben Talaj Növény Állat Ember

Bacillusok Extremofilek Hő pH

Bacillus licheniformis Talajban Alkalofil proteáz Mosószerekben Keratin bontás Bacitracin antibiotikum Főzött ételben is (!)

Bacillus thuringiensis Delta endotoxin Spórában Kristályos fehérje Fajspecifikus Biológiai rovarirtó szúnyog, légy molyok Rezisztens törzsek

Bacillus thuringiensis

Bacillus anthracis Lépfene kórokozója Emberben atipikus tüdőgyulladás Spóra a legellenállóbb Pánspermia elmélet Bioterrorizmus

Bacillus natto Rizsszalmán érlelt szójabab Fehérjében, vitaminban gazdag = probiotikum különleges illat 10 000 tonna/év

Bacillus biotechnológia Szárított, fagyasztott élelmiszereken Fermentált élelmiszereken Gyógyászat Patogének Ciklodextrin

Bacillus biotechnológia Enzimek Proteázok, lipázok Celluláz, amiláz B. subtilis – EtOH gyártáshoz

Bacillus biotechnológia Enzimek Proteázok, lipázok Celluláz, amiláz Heterológ expressziós rendszerek: Gram +

Pseudomonasok Aerob Gram – Heterotróf Változatos anyagcsere Exopoliszacharidok Exoenzimek Poláris flagellum Proton gradiens hajtja Gepárd 25 testhossz/s 110 km/óra Baci: 50-60 testhossz/s ≈220-250 km/óra

Kommunikáció, kapcsolat a külvilággal Sziderofórok Sejt koncentráció függő változások anyagcsere génexpresszió környezetre reagálás, viselkedés

Quorum sensing Térbeli rendezettség Rhamnolipidek Felületaktív vegyületek Hidrofób szubsztrátok oldatba vitelére jó, pl. olajok

Quorum sensing Biolumineszcencia Speciális szervekben felhalmozott szimbionta baktériumok Világítás, préda csapda

Pseudomonas aeruginosa Alginát poliszaccharid termelő Tüdő O2 felvételét gátolja aerob Gyulladás, folliculitis Biofilmet képez Opportunista patogén: legyengült szervezetekben súlyos

Pseudomonas aeruginosa Állatokat is betegít Piocianin fluoreszkáló festék: diagnosztikus Szénhidrogéneket bont aerob, fakultatív anaerob környezetben

Pseudomonas fluorescens Több flagellum Nagyon változatos anyagcsere Biokontroll faj Fuzárium Növényevő nematódák Mechanizmus nem ismert, de hatékony Bioremediáció

Bioremediáció Veszélyes vegyületek Aromás gyűrű Oldalláncok Toluol Poliaromás szénhidrogének Poliklórozott bifenilek Oldalláncok

Pseudomonas syringae “Ice protein” – extracelluláris fehérje Jégkristály képződést elősegítő góc

Pseudomonas syringae Jégkristály kiszúrja a növényi sejteket P.s. jól megél, növényen léziók

Pseudomonas syringae Jégeső elleni küzdelem Halogén (jodid, bromid) sók P.s. fehérje Gócképző a felhőben is

Fototróf baktériumok, algák

Fototróf baktériumok, algák

Fototróf baktériumok, algák

Fototróf baktériumok, algák

Fototróf baktériumok, algák Kedvező környezetben domináns populációk Magas hőmérséklet Extrém pH Extrém tápanyag ellátás

Fototróf biotechnológia Nitrogén fixálás heterociszta Biomassza termelés Bioremediáció

Fototróf biotechnológia Napenergia konverzió Biodiverzitás Megújuló energia termelés Vegyipari alapanyagok, pl. glicerin Bioaktív anyagok: “kék” biotechnológia Karotinok (pl. β-karotin, astaxantin), omega zsírsavak, enzimek

Fototróf biotechnológia Szennyvízkezelés Oldott szerves anyagot felveszi, metabolizálja és elengedi CO2 formában.

Streptomyces - sugárgomba Baktérium, de különböző sejtformákkal Geozmin – földszag Mikorrhiza Endo Ekto

Streptomyces - sugárgomba Másodlagos anyagcsere termékek = bioaktív anyagok pl. streptomicin Heterológ expresszió helyes protein folding

Streptomyces - sugárgomba Mikorrhiza = szimbiotikus együttélés A sugárgomba szénhidrátokat kap Növény a megnövekedett felület miatt több vizet és ásványi sót kap cserébe Orchideák Gabonafélék Eukaliptusz Fenyő

Élesztő – Sacharomyces cerevisiae Eukarióta “Ember rokona” Differenciálódott Sejtciklus Spóra Mindkettő szereti az édességet Alkoholt csinál illetve fogyaszt

Élesztő – Sacharomyces cerevisiae Eukarióta “Ember rokona” Differenciálódott glikolízis a citoplazmában légzés a mitochondriumban zsírnyagcsere a peroxiszómában proteolízis a vacuolumban kromoszómák a nucleusban

Élesztő – Sacharomyces cerevisiae Élesztő lehet haploid vagy diploid Haploid/Diploid sejt – mitozissal szaporodik Diploid sejt stressz alatt meiozissel haploid spórákat gyárt Haploid “mating” “a” és “α” a legegyszerűbb szexuális szaporodási modell “Mating factor” = feromonok Diploid sejt fennmaradhat, mitozissal szaporodhat

Élesztő Raktározás Glikogén Trehalóz Tipikus eukaryota raktározott tápanyag Trehalóz Diszacharid Vízmegkötő – kozmetikumokban Nem nagyon édes édesítőszer Tartósít – nem tudjuk hogyan

Élesztő – Sacharomyces cerevisiae Sejtfal Kitin alapváz + glükánok (1,3 vagy 1,6) Glükoproteinek Mannoproteinek

Élesztő – Sacharomyces cerevisiae Sejtfal Kitin alapváz + glükánok (1,3 vagy 1,6) Glükoproteinek Mannoproteinek

Élesztő “budding yeast” “fission yeast” S. cerevisiae Schizosaccharomyces pombe

Élesztő – biotechnológia Gyógyszeripar Hepatitis-B Interferon Eukaryota – szerű poszttranszlációs modifikációk (glikozilálás, fehérje jelölés)

Élesztő – biotechnológia S. cerevisiae = GRAS Generally regarded as safe Élelmiszeriparnak előnyös Változatos anyagcsere Jól módosítható genom “E. coli of eukaryotic cells” (James Watson)

Élesztő – biotechnológia Anaerob fermentáció fő terméke EtOH Technológiától és alapanyagtól függő termékek

Élesztő – biotechnológia Bioetanol megújuló energiaforrás Alapanyag összetétel fontos Fermentációs paraméterek Hőmérséklet Biomassza összetétel pH, redox potenciál Mikróba konzorcium összetétel Gazdaságosság M.o.-n kérdéses sok esetben

Fonalas és kalapos gombák Eukarióták Heterotróf Szaprofita Parazita Sejtfal: kitin Tartalék tápanyag: glikogén

Fonalas és kalapos gombák Aspergillus niger Aerob, fonalas, Spórás gomba Fekete Citromsav, glükonsav Penész / Penicillium Sokféle Ochratoxin Karcinogén Felhalmozódik

Penicillium chrysogenum Penicillin β – laktám antibiotikum (Fleming et al.) Gram + ellen Sejtfal épülést gátolja

Élelmiszeripar Penicillium roqueforti Conidiumok P. camemberti

Bioremediáció Trichoderma reesei Celluláz, xilanáz Biológiai növényvédelem

Bioremediáció Phanerochaeta chrysosporium Lignint, aromásokat, poliaromásokat is bont Illékony anyagok: biofilter

Anyarozs Claviceps purpurea Ergot alkaloidok Ergotamin Keringési és idegrendszeri hatások Salemi boszorkányok

Anyarozs LSD – lizerginsav dietilamid Anyarozs alkaloida származék Szélsőséges, kiszámíthatatlan reakciók “vallatószer”

Kalapos gombák Amanita muscaria Agaricus bisporus Légyölő galóca Hallucinogén muscarin Sámán + vizelete Agaricus bisporus champignon

Kalapos gombák “magic mushrooms” Azték kultúrában, de majáknál kevésbé Koronázás, áldozat Pszilocin ≈ szerotonin