Kjemiostategenskaper, historie og bruk

Han Chemostat Det er en enhet eller enhet som brukes til dyrking av celler og mikroorganismer. Det kalles også bioreaktor og har evnen til å eksperimentelt reprodusere vannmiljøer som innsjøer, sedimentasjon eller behandlingsslag, blant andre.

Det er beskrevet på en generalisert måte som en beholder (størrelse vil avhenge av om bruken er industriell eller laboratorium) med en oppføring slik at mellom sterilt materiale, og en utgang som materialet som følge av prosessen vil komme ut, som vanligvis er Næringsstoffer, avfall, sterilt materiale, mikroorganismer blant andre.

Kjemiosotatdiagram. Tatt og redigert fra: Cgraham2332 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)].

Det ble oppdaget og presentert uavhengig og nesten samtidig av forskerne Jacques Monod, Aaron Novick og Leo Szilard i 1950. Monod jobbet alene og kalte ham Bactogen, mens Novick og Szilard jobbet sammen og kalte ham Chemostat, et navn som varer til i dag.

[TOC]

Kjennetegn ved kjemiostat

Chemostat er preget av konstant tilsetning av et medium som inneholder et enkelt næringsstoff som begrenser vekst og samtidig eliminerer en del av avlingen, for eksempel overskudd av produksjon, metabolitter og andre stoffer. Denne eliminasjonen erstattes stadig av nytt materiale, og oppnår dermed en stabil balanse.

Under disse forholdene er hastigheten som dyrking av mikroorganismer utvikler seg lik hastigheten som den blir fortynnet. Dette er nøkkelen med hensyn til andre dyrkingsmetoder, siden en stabil tilstand kan oppnås i et konstant og definert miljø.

Et annet viktig kjennetegn er at operatøren med kjemiosteat kan kontrollere fysiske, kjemiske og biologiske variabler som volum av individer i dyrking, oppløst oksygen, mengde næringsstoffer, pH, etc.

Metodeprinsipp

Metoden består av en populasjon av mikroorganismer som vokser fra begynnelsen av lignende den som er gitt i diskontinuerlig eller lodd (den enkleste flytende kulturen). Når befolkningen vokser er det nødvendig.

Kan tjene deg: Epitope

På denne måten blir det i kjemostaten en fortynning utført ved bruk av kontinuerlig tilsetning av friskt medium og eliminering av avlingen som beskrevet delvis i forrige avsnitt. Et enkelt næringsstoff er ansvarlig for å begrense veksten i beholderen mens resten er til stede i overkant.

Dette bare begrensende næringsstoffet for vekst er forhåndsbestemt av personen som utvikler eksperimentet, det kan være et hvilket som helst næringsstoff og i mange tilfeller vil det avhenge av kulturarten.

Historie

De diskontinuerlige avlingene av mikroorganismer er fra århundrer (produksjon av øl og andre drinker). Imidlertid er kontinuerlige avlinger noe relativt mer moderne. Noen mikrobiologer tilskriver begynnelsen av kontinuerlig avling til den berømte russiske mikrobiologen Serguéi Vinagragraski.

Vinagragraski studerte veksten av sulforeduktive bakterier i en enhet designet av den (Vinagragraski -kolonnen). Under studiene leverte han kolonnedråper hydrogensulfid som mat til disse bakteriene

Når du snakker om kontinuerlige avlinger er det obligatorisk å snakke om 3 tegn: Jacques Monod, Aaron Novick og Leo Szilard. Monod var en innviet biolog og vinner av Nobelprisen i 1965.

Denne forskeren (Monod), mens han var en del av Pasteur Institute, utviklet mange essays, beregninger og analyse mellom 1931 og 1950. I løpet av denne tiden opprettet han den matematiske modellen for mikroorganismevekst som senere ble kalt Monod -ligningen.

I 1950, basert på ligningen som bærer navnet hans, designet han en enhetsmodell som tillot en mikroorganismekultur kontinuerlig og kalt Bactogen.

På den annen side møttes forskerne Novick (fysisk) og Szilard (Chemical) mens de arbeidet med Manhattan -prosjektet (Atomic Bomb) i 1943; År senere ville de begynne å vise interesse for bakteriell vekst, og i 1947 assosierte de seg for å jobbe sammen og dra nytte av dette.

Kan tjene deg: Lipidsyntese: Typer og hovedmekanismer

Etter flere studier og analyse Novick og Szilard, basert på Monods beregninger (Monod -ligning), utviklet også i 1950 en kontinuerlig kulturmodell av mikroskopiske organismer de kalte kjemostat, og det er navnet som har blitt opprettholdt til dags dato. Men de tre tilskrives oppfinnelsen.

applikasjoner

Biologi og adaptiv evolusjon

Verktøyene som tilbys av dette kontinuerlige kultursystemet med mikroorganismer brukes av økologer og evolusjonister for å studere hvordan veksthastigheten påvirker cellulære prosesser og metabolisme, og hvordan det kontrollerer seleksjonstrykket og ekspresjonen av gener.

Dette gjør det mulig etter evaluering og holdt dusinvis til hundrevis av generasjoner i kjemostat under kontrollerte forhold.

To kjemioster, brukt i ammoniumtoksisitetsanalyse i gjær. Tatt og redigert fra: (Bilde: Maitreya Dunham) [CC av 2.5 (https: // creativecommons.Org/lisenser/av/2.5)].

Cellebiologi

Praktisk talt alle kjemostat -relaterte studier er relatert til cellebiologi, til og med molekylær, evolusjonær osv.

Imidlertid gir bruk av kjemostat for denne grenen av biologi verdifull informasjon som gjør det mulig å utdype matematiske modeller som er nødvendige for å forstå de metabolske prosessene i studiepopulasjonen.

Molekylbiologi

I løpet av de siste 10 årene eller kanskje mer har interessen for bruk av kjemostat i molekylær analyse av mikrobielle gener vokst. Kulturmetoden letter informasjon som oppnår omfattende eller systemisk analyse av mikroorganismeavlinger.

Studier på dette feltet med kjemiosteat tillater DNA -transkripsjonsanalyse i hele genomet, samt kvantifiserer genuttrykk eller identifiserer mutasjoner i spesifikke gener fra organismer som gjær Saccharomyces cerevisiae, For eksempel.

Det kan tjene deg: Flora og Fauna av Nuevo León

Berikede avlinger

Disse studiene utføres ved hjelp av diskontinuerlige systemer siden slutten av 1800 -tallet med verkene til Beijerinck og Vinagragraski, mens de på 60 -tallet av forrige århundre begynte å bli gjort i kontinuerlige avlinger ved bruk av Chemostat.

Disse studiene består av berikende kulturmedier for å høste forskjellige typer mikrober (vanligvis bakterier), det brukes også til å bestemme fraværet av visse arter eller oppdage tilstedeværelsen av noen hvis andel er veldig lav eller nesten umulig å observere i den midterste naturlige.

Berikende avlinger brukes også i åpne kontinuerlige systemer (kjemostater) for å utvikle mutante bakterieavlinger, hovedsakelig aidotrofe eller de som kan bli medikamentresistente som antibiotika som antibiotika.

Etanolproduksjon

Fra det industrielle synspunktet blir bruken og produksjonen av biodrivstoff stadig mer hyppig. I dette tilfellet er det produksjon av etanol fra de gram negative bakteriene Zymomonas mobilis.

I prosessen brukes flere store serielle kjemioster, opprettholdt ved konstante konsentrasjoner av glukose og annet sukker, slik at de blir omdannet til etanol til anaerobe forhold.

Referanser

1. Chemostat: Den ideelle kontinuerlige reaktoren av agitert tank. Gjenopprettet fra: Bioreaktorer.Stativ.
2. Chemostat. Hentet fra: i.Wikipedia.org.
3. N. Ziv, n.J. Brandt, & d. Gresham (2013). Bruken av kjemostater i mikrobielle systembiologi. Journal of Visualised Experimenter.
4. TIL. Novick & l. Szilard (1950). Beskrivelse av Chosisat. Vitenskap.
5. J. Monod (1949). Veksten av bakteriell kulturell gjennomgang av mikrobiologi.
6. D. Gresham & J. Hong (2015). Det funksjonelle grunnlaget for adaptiv evolusjon i kjemostater. FEMS -mikrobiologianmeldelser.
7. H.G. Schlegel, & h.W. Jannasch (1967). Berikelseskulturer. Årlig gjennomgang av mikrobiologi.
8. J. Thierie (2016). Introduksjon til polyfasisk spredte systemteori. (Eds) Springer Nature. 210 s.