Материал: Melnuchuk_Promuslova biotexnologij

СЛОВНИК КЛЮЧОВИХ ТЕРМІНІВ

еукаріот до життя без вільного О2 (анаеробіоз) здатні лише деякі форми. Розрізняють облігатні А., що розвиваються тільки за відсутності кисню (напр., клостридії), і факультативні А., здатні жити і в його присутності (напр., кишкова паличка). Поширені в грунті, воді, в донних відкладах. Термін «А.» ввів Л. Пастер, який відкрив в 1861 р. бактерії маслянокислого бродіння.

Анаеростат (anaerostat) [грец. an – від’ємна частинка, aer - повітря і stat (ikos) - зупиняє] - прилад для створення та стабільної підтримки анаеробних умов, використовуваний для культивування анаеробів. Існують мікро і макро А. Мікро А. являє собою склянку циліндричної форми, який через вакуумну гумову прокладку закривають кришкою; на кришці розташовані вакуумметр і пристрій з клапаном для відсмоктування і нагнітання повітря і газу. Макро А. - це водяний термостат, всередині якого вмонтовано товстостінний котел циліндричної форми, що герметично закривається кришкою. На верхній стінці А. розташовані вакуумметр і два голчастих крана: один для відбирання повітря, а інший для нагнітання суміші газів.

Архебактерії (archebacteria) [грец. archaios - древній і грец. bacterion - паличка] - група мікроорганізмів з прокаріотичною організацією клітин, що суттєво відрізняються по ряду фізіолого-біохімічних властивостей від справжніх бактерій (еубактерій).

Ауксотрофи (auxotrophs) [грец. auxo - вирощую, збільшую і trophe - їжа, харчування] - мікроорганізми (бактерії, гриби або водорості), що втратили в результаті мутації (див. ауксотрофності мутація) здатність синтезувати з простіших речовин-попередників одні з речовин, необхідних для їх росту (основи, вітаміни і т. д.), в результаті чого вони не можуть рости на мінімальному середовищі; для забезпечення нормального росту А. у середовище потрібно додавати відсутню речовину (напр., амінокислота, вітамін, азотна основа та ін.).

Ацидофільні бактерії, Ацидофіли, кислотолюбиві бактерії (acidophilic bacteria, acidophiles) [лат. acidus - кислий і phileo - люблю; грец. bacterion - паличка] - бактерії, для нормального існування яких необхідна значна кислотність середовища (рН 4 і нижче). До А.Б. відносяться: оцтовокислі бактерії, добре ростуть при рН 3,3; молочнокислі бактерії, що живуть на молочних субстратах при рН 3,4; хемоавтотрофні бактерії, що окислюють сірку в рудах до сірчаної кислоти і розмножуються при рН 1-2. Виділяють облігатні форми, що втратили здатність рости в нейтральній області pH, і факультативні, зберегли цю здатність. Серед облігатних А. виділяються 2 фізіологічні групи: 1) бактерії, що ростуть у кислому середовищі при помірних температурах (мезофільні А.), до яких відносяться представники роду Thiobacillus, 2) бактерії, що ростуть у кислому середовищі при високих температурах (термофільні А.), до яких відносяться Bacillus acidocaldarius, Sulfolobus acidocaldarius, Thermoplasma acidophilum.

А.Б. мають велике практичне значення, використовуються у виробництві оцтової кислоти, в молочній промисловості, при силосуванні кормів та інших процесах.

Бактеріальна маса, біомаса бактерій (bacterial mass, bacterial biomass) [грец. bacterion - паличка; лат. massa - ком, клубок] - один з інтегральних показників росту популяції бактерій. Показники Б.м.: а) щільність бактерій і б) час подвоєння. Розрізняють «сиру масу» (після центрифугування клітин) і «суху масу» (після висушування відмитого осаду при 100°С до постійної маси). Б.м. використовують для виділення біологічно активних речовин, нуклеїнових кислот і ін. Часто мікробні клітини самі по собі можуть служити кінцевим продуктом виробничого процесу.

221

СЛОВНИК КЛЮЧОВИХ ТЕРМІНІВ

Бактеріальний препарат (bacterial preparation) [грец. bacterion - паличка; лат. praeparatus - приготований] - препарат, в якому діючим початком є бактерії і (або) продукти їх життєдіяльності.

Бактеріальне добриво (bacterial fertilizеr) [грец. bacterion - паличка] - препарат, що містить корисні для с.-г. рослин грунтові мікроорганізми, які при внесенні в грунт посилюють фіксацію азоту, фосфору, мінералізацію органічних речовин, покращують кореневе живлення рослин. Основою ряду Б.у. є бульбочкові бактерії з роду Rhizobium, які в симбіозі з бобовими культурами здатні фіксувати вільний азот атмосфери, перетворюючи його в сполуки, легкозасвоювані рослиною (нітрагін, ризоторфін), азотофіксуючі бактерії з роду Azotobacter (азотобактерин), мікроорганізми з роду Bacillus, які мають здатність перетворювати складні фосфорорганічні сполуки (нуклеїнові кислоти, нуклеопротеїни і т. д.) і важко засвоювані мінеральні фосфати в доступну для рослин форму (фосфобактерін).

Безперервна культура (continuous culture) [лат. cultus - обробіток, оброблення] - 1) суспензійна культура клітин, що безперервно насичується в хемостаті або турбідостаті поживними речовинами за допомогою періодичного додавання свіжого живильного середовища, в якому клітини переважно знаходяться в логарифмічній фазі росту, 2) культура клітин, здатна при культивуванні до необмеженого числа подвоєння популяції; такі клітини можуть або не можуть проявляти in vitro властивості злоякісної трансформації. Трансформовану Н.К. називають також «перещеплюваною культурою».

Бета-лактамні антибіотики (beta-lactam antibiotics) [грец. beta - друга літера грец.

алфавіту, позначення одного з станів речовини; лат. lac (lactis) - молоко; грец. anti - проти і bios (biotikos) - життя] - антибіотики, що містять у своєму складі чотиричленне беталактамне кільце (пеніциліни, цефалоспорини, карбапенеми, монобактами); активні проти багатьох грампозитивних і грамнегативних, аеробних і анаеробних бактерій. Б- Л.А. перешкоджають утворенню пептидних містків і об'єднанню пептидигліканів клітинної стінки бактерій в єдину структуру (блокують ферменти, що здійснюють синтез клітинної стінки бактерій). Реакцію утворення зв'язку між амінокислотними залишками пептидних містків і передостаннім залишком D-аланіну бічних пептидів каталізує фермент транспептидаза. Б-Л.А., що володіють просторовою схожістю з субстратом реакції D-аланіл-D-аланином, утворюють ковалентний ацильний зв'язок з активним центром транспептидази і необоротно інгібують її, що в кінцевому підсумку призводить до загибелі бактерій в результаті осмотичного лізису.

Біокаталіз (biocatalysis) [грец. bio (s) - життя і katalysis - руйнування] - прискорення за допомогою ферментів хімічних реакцій, що протікають в живих організмах. Б. - процес високоефективний, специфічний і, на відміну від хімічного каталізу, відбувається в більш «м'яких» умовах, тобто умовах, властивих живому організму (температурі, тиску, реакції середовища і т. д.). Одну з провідних ролей Б. в промисловості займають процеси окислювальної біотрансформації органічних сполук, у тому числі вуглеводневої сировини, напр. у виробництві оптичних ізомерів епоксидів ненасичених вуглеводнів, які застосовуються в тонкому органічному синтезі при виробництві біологічно активних речовин, а також рідких кристалів для електроніки.

Біоконверсія (bioconversion) [грец. bio (s) - життя і лат. conversio - зміна, перетворення] – хімічна реструктуризація сирого матеріалу за допомогою біокаталізу (див. біокаталізу). Напр., один з напрямків Б. полягає в перетворенні нехарчової сировини (відходи целюлозно-паперової промисловості та сільського господарства) за

222

СЛОВНИК КЛЮЧОВИХ ТЕРМІНІВ

допомогою ферментів і мікроорганізмів з метою отримання вуглеводів, біологічно активних речовин та біопалива.

Біореактор, ферментер (bioreactor, fermenter) [грец. bio (s) - життя, лат. re--

приставка, що позначає повторність дії і actio - дія] - апарат для культивування мікроорганізмів або еукаріотичних клітин, в якому протікають ферментативні біохімічні реакції за участю живих клітин або клітинних екстрактів. Основними елементами Б. є подвійні стінки, проміжок між якими заповнюється охолоджуючою або нагріваючою рідиною, вхідні отвори для газових і рідких потоків, система контролю за складом живильного середовища та умовами всередині реактора (температура, вміст кисню та ін.) Звичайний Б. представляє собою закритий циліндричний резервуар, в якому механічно перемішуються середовище і мікроорганізми. Температура регулюється за допомогою води або пари, що пропускаються по трубках теплообмінника. У тих випадках, коли ферментативний процес вимагає багато кисню, через середовище прокачують повітря, іноді насичене киснем. Деякі продукти, навпаки, утворюються в безкисневих умовах, і в цих випадках використовуються Б. іншої конструкції. Так, пиво варять при дуже низьких концентраціях розчиненого кисню, при цьому вміст Б. не аерується і не перемішується. Розрізняють такі основні типи Б.: лабораторні (ємністю 0,5-100 л), пілотні (ємністю 100 л), промислові ємністю (10-100 м3) і більше. Б. використовується для отримання великих кількостей мікробної біомаси при виробництві антибіотиків, ферментів, вітамінів, амінокислот, білково-вітамінних концентратів та інших біологічно активних речовин.

Біосурфактанти (biosurfactants) [грец. bio (s) - життя і англ. surfactant - поверхневоактивна речовина] - поверхнево-активні речовини бактеріального походження з вираженими мультифункціональними властивостями. Б. отримують біотехнологічним шляхом у процесі вирощування різних мікроорганізмів: бацил, грибів, псевдомонад. За хімічною будовою вони дуже різноманітні, але мають спільні переваги - безпечні з екологічної точки зору. Використовуються для створення нових фармакологічних засобів з високою біологічною (протизапальною, імуномодулюючою) активністю, для відновлення нафтозабруднених земель та ін. Напр., рамноліпіди, віднайдені Pseudomonas aeruginosa, надають толерантність до важких металів і посилюють деградацію вуглеводнів нафти.

Біфідобактерії (bifidobacteria) [лат. bifidus - розділений надвоє і грец. bacterion - паличка] - рід бактерій з сімейства Actinomycetaceae, складає 80-90% кишкової флори дітей, які знаходяться на грудному вигодовуванні, і молодняка с.-г. тварин у підсосному періоді. Б. - поліморфні анаеробні нерухомі грампозитивні палички, не утворюють спор, часто дихотомічно розгалужені; для людини непатогенні, є антагоністами ряду патогенних мікроорганізмів, у т. ч. гнильних бактерій, сприяють перетравленню вуглеводів, здійснюють синтез вітамінів К і групи В. Перші Б. виділив Г. Тіссер в 1899 р.

Бродіння (zymosis) - анаеробний метаболічний процес перетворення органічних речовин (вуглеводи, спирти, органічні кислоти, амінокислоти), в результаті якого організми отримують енергію, необхідну для їх життєдіяльності, утворюються спирти, органічні кислоти, ацетон, СО2 та ін. сполуки. Розрізняють безліч видів Б.: спиртове (з утворенням спирту і вуглекислого газу), яке викликають дріжджоподібні організми і деякі плісняві гриби; маслянокисле (супроводжується утворенням масляної кислоти), яке здійснюється в більшості випадків облігатними анаеробами і викликає псування консервованих продуктів; метанове (з утворенням метану), яке здійснюється в основному мікроорганізмами, що розщеплюють клітковину (напр., при очищенні

223

СЛОВНИК КЛЮЧОВИХ ТЕРМІНІВ

стічних вод); молочнокисле (супроводжується утворенням молочної кислоти), яке відбувається за участю мікроорганізмів і широко використовується при виготовленні кисломолочних та деяких інших харчових продуктів. Б. - еволюційно більш рання і енергетично менш вигідна форма добування енергії з поживних речовин. Багато видів Б. використовуються в харчовій та мікробіологічної промисловості для отримання спиртів, органічних кислот і ін. речовин. Мікробна природа Б. була відкрита Л. Пастером в 1857 р.

Відкрита безперервна культура (open continuous culture) [лат. cultus - обробіток,

оброблення] - культура клітин, в якій приплив свіжого живильного середовища урівноважений відтоком відповідного обсягу культури.

Від'ємно-доливна культура, періодична культура (batch culture) [лат. cultus -

обробіток, оброблення] - закрита система культури мікроорганізму або суспензії клітин зі специфічним типом поживних речовин, температури, тиску та аерації, зростаюча обмежений час до повного використання всіх продуктів харчування. В.-д.к. протилежна безперервній культурі.

Вторинні метаболіти, ідіоліти (secondary metabolite, idiolite) [грец. metabole - зміна] -

речовина, що є продуктом метаболічних процесів, що протікають в мікробних або рослинних клітинах, яка являє собою низькомолекулярну сполуку, що не є необхідною для нормального росту організмів (антибіотики, алкалоїди, пігменти, гормони росту рослин, токсини та ін.) Мікроорганізми, що виробляють В.М., спочатку проходять стадію швидкого росту, під час якої синтез вторинних речовин незначний. У міру уповільнення росту через виснаження одного або декількох необхідних поживних речовин в культуральному середовищі мікроорганізми переходять в ідіофазу (стаціонарна фаза); В.М. синтезуються саме в цей період. В.М. виробляють обмежену кількість таксономічних груп (в основному нитчастими і спороутворюючими бактеріями, грибами) і часто являють собою суміш близькоспоріднених сполук, що відносяться до однієї і тієї ж хімічної групи. Оскільки більшість В.М. є біологічно активними сполуками, вони становлять великий практичний інтерес. Серед них присутні речовини, що володіють антимікробною активністю, специфічні інгібітори ферментів, ростові фактори; багатьом В.М. притаманна фармакологічна активність. У медицині В.М. застосовуються значно ширше і частіше, ніж первинні метаболіти. Отримання такого роду речовин послужило основою для створення цілого ряду галузей мікробіологічної промисловості. Першим став мікробіологічний спосіб отримання пеніциліну, розроблений в 1940-х р., який заклав фундамент сучасної промислової біотехнології. Перші вітчизняні зразки пеніциліну отримані З. Єрмольєвою в 1942 р.

Вихровий біореактор (vortical bioreactor) [грец. bio (s) - життя, лат. re-- приставка, що позначає повторність дії і actio - дія] - біореактор, в якому перемішування культурального середовища здійснюється шляхом створення в ньому тривимірного руху типу «обертового вихрового кільця» - квазістаціонарного потоку з осьовою протитечією, генерованою аеруючим газовим вихором за рахунок перепаду тиску над поверхнею і сили тертя повітряного потоку об поверхню суспензії; аеруючий газовий вихор формується встановленим над поверхнею суспензії відцентровим активатором.

Галофіли (halophils) [грец. hals (halos) - сіль і phileo - люблю] - організми, що мешкають тільки в умовах високої солоності (у морях, солоних озерах, засолених ґрунтах і т. п.). У бактеріях-Г. у великій кількості міститься бактеріородопсин (див. Бактеріородопсин). Екстремальні Г. розвиваються в середовищах з концентрацією

224

СЛОВНИК КЛЮЧОВИХ ТЕРМІНІВ

хлориду натрію 15-32% (напр., бактерії родів Halobacterium і Halococcus). Рослини Г., що ростуть на солончаках і солонцях, називають галофіти (див. галофіти).

Гетеротрофні бактерії (heterotrophic bacteria) [грец. heteros - інший, різний і trophe -

харчування; грец. bacterion - паличка] - бактерії, які використовують як джерело енергії та вуглецю органічні сполуки. Цим вони відрізняються від фотосинтезуючих бактерій, асиміляційні в якості джерела вуглецю CO2. Переважна кількість відомих видів бактерій відноситься до Г.Б., серед яких є як аероби, так і анаероби. Залежно від здатності до зростання на багатій або бідній органічною речовиною середовищі Г.Б. ділять на дві групи - евтрофів і оліготрофів. Багато Г.Б. утилізують цукри, спирти і органічні кислоти, однак існують спеціалізовані Г.Б., здатні розкладати також целюлозу, лігнін, хітин, кератин, вуглеводні, феноли та інші речовини. Г.Б. широко поширені в ґрунті, воді і ґрунті водойм, в харчових продуктах і т. д. Вони беруть активну участь у кругообігу речовин у природі, здійснюючи процеси ремінералізації, завдяки чому біогенні сполуки знову стають доступними для первинних продуцентів.

Глибинна культура мікроорганізмів (submerged culture) [лат. cultus - обробіток,

оброблення; грец. mikros - маленький і лат. organismus - живе тіло, жива істота] - культура мікроорганізмів, що вирощується у глибині (в обсязі) рідкого живильного середовища при енергійної аерації в герметично закритих апаратах. У порівнянні з поверхневим способом культивування Г.к.м. має ряд переваг: скорочення виробничих площ, стерильність, підвищення продуктивності, регулювання параметрів в широких межах, більш раціональне використання сировини, створення умов для переходу до безперервного способу.

Десорбція (desorbtion) [лат. de-- приставка, що означає відділення, видалення, знищення, скасування чогось, і sorbe - поглинати] - видалення сорбованої речовини з адсорбенту або абсорбенту Д. відбувається при зменшенні концентрації сорбуючої речовини в середовищі, а також при підвищенні температури. Д. застосовують, напр., для вилучення з адсорбентів поглинених ними газів, пари або розчинених речовин, а також для їх регенерації. Практично при Д. через шар адсорбенту продувають гарячий водяний пар, повітря або інертні гази, що захоплюють раніше поглинену речовину, або промивають шар адсорбенту різними реагентами, які розчиняють адсорбовані речовини. Швидкість Д. залежить від температури, природи і швидкості потоку десорбуючого газу або розчинника, а також від особливостей структури адсорбенту. Д. - один з обов'язкових циклів при адсорбції в апаратах періодичної дії. Д. у адсорберах з рухомим адсорбційним шаром протікає безперервно.

Дезінтеграція клітини (cell desin-tegration) [франц. des-, від лат de-- приставка, що позначає знищення, видалення, скасування чогось, і лат. integratio - відновлення, заповнення, від integer - цілий] - руйнування клітин за допомогою механічного, фізичного, хімічного або іншого впливу з метою виділення їх вмісту (напр., екстрагування нуклеїнових кислот, білків та ін.).

Діаліз (dialysis) [грец. dialysis - розкладання, відділення] - процес поділу молекул за розміром на основі їх різної здатності до дифузії через напівпроникну мембрану; використовується для очищення високомолекулярних речовин від низькомолекулярних домішок (напр., білків від солей), для видалення з крові токсичних речовин та ін.

Дріжджі (yeast) – позатаксономічна група одноклітинних грибів, які втратили міцеліальну будову у зв'язку з переходом до проживання в рідких і напіврідких багатих органічною речовиною субстратах; об'єднує близько 1500 видів, що відносяться до

225