Материал: Melnuchuk_Promuslova biotexnologij
СЛОВНИК КЛЮЧОВИХ ТЕРМІНІВ
аскоміцетів і базидіоміцетів. Д. розмножуються брунькуванням, рідше - спорами або простим поділом клітини; в деяких видів встановлений статевий процес. В анаеробних умовах дріжджі можуть використовувати як джерело енергії тільки вуглеводи, причому
восновному гексози і побудовані на їх основі олігосахариди. Практичне використання
вбіотехнологічних процесах отримали в основному істинні (спороутворюючі) Д., що розмножуються статевим способом (напр., сахароміцети), які зазвичай не патогенні для людини. Так, пекарські та пивні Д. (Saccharomyces cerevisiae) широко використовують для хлібопечення і пивоваріння, Kluyveromyces fragilis здійснює зброджування лактози, Saccharomycopsis lipolytica деградує вуглеводні і використовується для отримання білкової маси. Знаходять застосування і деякі дейтероміцети (недосконалі гриби): Candida utilis росте в сульфітних стічних водах (відходи паперової промисловості); Trichosporon cutaneum, окислює численні органічні сполуки, включаючи деякі токсичні (напр., фенол), відіграє важливу роль в системах аеробного переробки стоків; Trichosporon cutaneum синтезує астаксантин – каротиноїд, який надає м'якості форелі та лососю, вирощуваних на фермах, характерний помаранчевий або рожевий колір. Промислові Д. зазвичай не розмножуються статевим шляхом, не утворюють спор і є поліплоїдними. Останнім пояснюється їх сила і здатність швидко адаптуватися до змін середовища культивування.
Ерліфтний біореактор (airlift bioreactor) [англ. air - повітря і lift - піднімати; грец. bios - життя, лат. re-- приставка, що позначає повторність дії, і actio - дія] - циліндричний біореактор (див. Біореактор, ферментер), в якому перемішування здійснюється потоком газу, що подається через середовище знизу.
Інокулят (inoculum) [лат. inoculatio - щеплення] - 1) визначена за обсягом і масою доза матеріалу (культури клітин, вакцини, патологічного субстрату та ін., яка вводиться в
біологічну систему (тваринний організм, живильне середовище, культуру клітин та ін. Процес введення І. називають інокуляцією, 2) суспензія клітин, є вихідною для нарощування клітинної культури і використовувана для початкового посіву на живильне середовище; 3) чиста культура мікроорганізмів, що вводиться в якості біодобрива або засобу біологічної боротьби з шкідниками.
Кобаламін, вітамін В12 (cobalamine, vitamin B12) [англ. cobalt - кобальт, від нім. Kobold - гірський дух, гном, нібито заважає працювати гірникам, і англ. amino - група NH2, від ammonia - аміак, від лат. sal ammoniacus - сіль Аммона, нашатир] - водорозчинний кобальт, який містить вітамін, близький за структурою до гемоглобіну. У формі коферменту бере участь у ферментативних реакціях переносу одновуглецевих фрагментів, в обміні метіоніну та ін. сполук, у взаємодії з фолієвою кислотою прискорює розвиток еритроцитів, необхідних для мієлінізації нервових волокон. К. синтезується мікроорганізмами, міститься в продуктах тваринного походження (печінка, нирки, рибне борошно). Для промислового виробництва використовуються штами Propionibacterium freudenreichii, P. shermanii і Pseudomonas denitrificans. У
людини і тварин недолік К. призводить до розвитку злоякісної макроцитарної мегалобластичної анемії. К. виділений з печінки в кристалічному вигляді в 1948 р.
Ксантан (xanthan) [від лат. родового назви бактерій Xanth (omonas) і лат. -An (e) - суфікс, використовуваний для назви вуглеводнів] - позаклітинний полісахарид (див. Полісахариди, глікани) бактерії Xanthomonas campestris, утворений в процесі ферментації глюкози і сахарози, який має високу в'язкість в розчині. Ксантан має здатність до стабілізації розчинів (утриманню часток у суспензії), що має велике значення для запобігання утворення осаду при використанні його в продуктах з тривалим терміном зберігання. Застосовується для вилучення нафти із зникаючих
226
СЛОВНИК КЛЮЧОВИХ ТЕРМІНІВ
родовищ (при закачуванні в пласти під підвищеним тиском вивільняє краплі нафти з усіх тріщин і поглиблень нафтоносних порід). К. використовується також як загущувач при виготовленні медичних гелів і косметичних засобів. Виявлено вперше в кінці 50-х рр. A. Джинсом з співавт.
Культура мікроорганізмів (culture of microorganism) [лат. cultus - обробіток,
оброблення; грец. mikros - маленький і лат. organismus - живе тіло, жива істота] - популяція життєздатних мікроорганізмів, зазвичай одного виду (чиста культура), але зрідка двох-або полівидова (змішана - первинно виділена з природних джерел), вирощена на певній живильному середовищі і призначена для промислового, с. - х. або медичного застосування. Розрізняють безліч різних типів К.м.: елективну культуру, в якій переважно розвивається один вид мікроорганізмів, змішану культуру та ін.
Культивування (cultivation) [лат. cultus - обробіток, оброблення] - вирощування мікроорганізмів, тварин або рослинних клітин, тканин або органів в штучних умовах на штучних середовищах.
Культуральна рідина (culture broth) [лат. cultus - обробіток, оброблення] – рідке середовище, одержуване при культивуванні різних про-і еукаріотів in vitro і містить залишкові поживні речовини і продукти метаболізму цих клітин.
Логарифмічна (експоненціальна) фаза росту (logarithmic growth phase, log growth phase, exponential growth phase) [грец. logos - ставлення і arithmos - число; грец. phasis - поява] - фаза (стадія) росту культури клітин, що характеризується експоненціальним (із зростаючим прискоренням, експоненціальна функція: у = ех) зростанням числа клітин в часі. Напр., мікроорганізми, що діляться кожні 2 год., збільшуються в числі: 1, 2, 4, 8, 16, 32 і т. д. з двогодинним періодом подвоєння. На цьому етапі оболонка клітин стоншена («незрілі» клітини), що підвищує їх пошкоджуваність зовнішніми впливами. У Л.ф.р. утворюються продукти (див. Первинний метаболіт), життєво важливі для росту мікроорганізмів: амінокислоти, нуклеотиди, білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи і т. д. Л.ф.р. переходить в стаціонарну фазу росту (див. Стаціонарна фаза росту).
Меляса (molasses) [франц. melasse - кормова патока] - побічний продукт бурякоцукрового виробництва, один з видів сировини мікробіологічної промисловості, що використовують як компонент живильних середовищ при культивуванні мікроорганізмів.
Мікробні інсектициди (microbial insecticides) [грец. mikros - малий, маленький і bios -
життя; лат. insectum - комаха і caedere - вбивати, знищувати] - речовини, що знищують комах-шкідників с.-г. рослин, які виділяються вірусами, грибами і найпростішими. Найбільш зручними М.І. вважаються спороутворюючі бактерії. М.і. високо специфічні і діють тільки на певних шкідливих комах, залишаючи неушкодженими корисні. Патогенність мікроорганізмів викликана дією певних токсинів, тому розвиток стійкості до біопрепаратів у комах не відбувається. Важливо, що М.п. піддаються біодеградації. Мікроорганізми можуть регулювати ріст рослин і тварин, пригнічувати захворювання. Деякі бактерії змінюють кислотність і солоність грунту, інші продукують сполуки, що зв'язують залізо, треті - виробляють регулятори росту і т. д. Як правило, мікроорганізмами інокулюють насіння та / або рослини перед їх посадкою.
Мембранний біореактор (membrane bioreactor) [лат. membrane - шкірка, перетинка;
грец. bios - життя, лат. re-- приставка, що позначає повторність дії, і actio - дія] -
227
СЛОВНИК КЛЮЧОВИХ ТЕРМІНІВ
біореактор, в якому клітини ростуть на чи за напівпроникною мембраною, що пропускає поживні речовини, але затримує самі клітини.
Мікробний антагонізм (microbial antagonism) [грец. mikros - малий, маленький і bios -
життя; грец. antagonisma - суперечка, боротьба] - пригнічення росту одного мікроба іншим, одна з форм взаємин між мікроорганізмами в асоціаціях. Антагоністичні властивості притаманні багатьом грунтовим споровим і гнильним бактеріям, актиноміцетам, грибам (базідіальним, сумчастим та ін.) Механізм антагоністичної дії мікробів може бути пов'язаний з різними причинами: утворенням токсичних продуктів метаболізму, антибіотиків.
Мікробіологічний синтез (microbiosynthesis) [грец. mikros - малий, маленький і bios -
життя; грец. synthesis - з'єднання, поєднання, складання] - спосіб отримання хімічних сполук, біологічно активних речовин та ін. продуктів, заснований на біологічних властивостях, властивих мікробним клітинам. При М.с. складні речовини утворюються з простіших в результаті функціонування ферментних систем мікроорганізмів. Використовувані для М.с. мікроорганізми (бактерії, гриби) мають здатність розмножуватися з великою швидкістю і здійснювати синтез надлишкової кількості певних продуктів, що перевищує потреби мікробної клітини. Існує кілька сотень видів мікроорганізмів, що синтезують продукти або здійснюють реакції, корисні для людини, які виділені з природних джерел чи отримані в результаті мутагенезу та селекції, а також за допомогою методів генної інженерії. В якості сировини для М.с. органічних сполук застосовують дешеві джерела азоту (напр., нітрати або солі амонію) і вуглецю (напр., вуглеводи, органічні кислоти, спирти, жири, вуглеводні, у т. ч. газоподібні). М.с. зазвичай здійснюють у ферментерах. Мікроорганізми служать важливим джерелом білка, який вони синтезують в 10-100 тис. раз швидше, ніж тварини. Спектр речовин, одержуваних за допомогою М.с., вельми широкий: ферменти, антибіотики, нуклеозидфосфати, амінокислоти, вітаміни, алкалоїди, гібереліни, білково-вітамінні препарати та ін. Напр., за допомогою М.с. отримують фермент глюкоізомеразу (див. Глюкоізомераза), використовуваний для ізомеризації глюкози у фруктозу; утворюється глюкозо-фруктозний сироп, який використовують у харчовій промисловості замість сахарози. Шляхом М.с. здійснюють отримання численних рекомбінантних білків, що володіють фармакологічною активністю (ген гормону росту людини, інсулін, фактори згортання крові, еритропоетин, інтерферони та ін.) До числа продуктів М.с. відносяться також деякі засоби захисту рослин (напр., бактеріальні препарати, що викликають загибель шкідливих комах) і бактеріальні добрива.
Мінімальне середовище (minimal medium) [лат. minimus - найменший] - 1)
мікробіологічне середовище, що містить тільки ті речовини, які необхідні для росту та репродукції прототрофних, але не ауксотроф них мікроорганізмів; 2) середовище для культивування еукаріотичних клітин, що містить мінімальну кількість компонентів.
Молочнокислі бактерії (lactic acid bacteria) [грец. bakterion - паличка] -
грампозитивні бактерії, до яких відносяться представники родів Lactobacillus, Leuconostoc і Streptococcus. М.б. не утворюють спор, не чутливі до кисню. Гетероферментативні М.б. роду Leuconostoc перетворюють вуглеводи в молочну кислоту (див. Молочна кислота), етанол і вуглекислий газ. Гомоферментативні бактерії роду Streptococcus продукують тільки молочну кислоту, а бродіння, здійснюване представниками роду Lactobacillus, дозволяє отримати поряд з молочною кислотою ряд різноманітних продуктів.
228
СЛОВНИК КЛЮЧОВИХ ТЕРМІНІВ
Одиниця біологічної активності (unit of biological activity) [грец. bios - життя і logos - слово, вчення; лат. activus - діяльний] - умовна одиниця, використовується зазвичай для вираження величини біологічної активності антибіотиків. За О.б.а. приймають мінімальну кількість антибіотика, здатну пригнічувати розвиток чи затримати ріст стандартного штаму тест-мікроба в певному обсязі живильного середовища. Напр., О.б.а. пеніциліну - мінімальна кількість препарату, що здатна затримувати ріст золотистого штаму стафілококів в 50 мл поживного бульйону. О.б.а. використовується також для вираження активності токсинів, факторів росту та інших біологічно активних речовин.
Оцтовокислі бактерії (acetic bacteria) [грец. oksos - кисле вино; грец. bakterion -
паличка] - грамнегативні аеробні еубактеріі (див. Аероби, аеробні організми), представлені родами Gluconobacter і Acetobacter. О.б. окислюють одно-і багатоатомні спирти. Напр., вони перетворюють етиловий спирт в оцтову кислоту, а оцтову кислоту - у вуглекислий газ і воду. На поверхні рідких поживних середовищ О.б. утворюють плівку, на щільних середовищах - великі, гладкі, блискучі, слизові, безбарвні колонії; зустрічаються в природі на фруктах і овочах. Застосовують для промислового отримання оцту з вина або розведеного спирту, а також при синтезі вітаміну С для окислення сорбіту в сорбозу. Викликають прокисання вина, пива і деяких харчових продуктів.
Періодичне культивування ня (batch culture process) [грец. periodos - кругообіг;
лат. cultus - обробіток, оброблення] - культивування мікроорганізмів або еукаріотичних клітин в накопичувальному (статичному) режимі. Протягом циклу культивування поживні речовини в середовище додатково не вводяться, продукти обміну не видаляються; коли вміст цільового продукту досягає максимуму, процес припиняють.
Петлевий біореактор (loop bioreactor) [грец. bios - життя, лат. re-- приставка, що позначає повторність дії, і actio - дія] - ферментер, в якому матеріал циркулює між більшим і меншим за розмірами судинами або по петлях труб. Циркуляція допомагає змішувати матеріали та забезпечує добрий для ферментації розподіл газів у рідині. П.б. використовується, зокрема, для фотосинтетичної ферментації, при якій фотосинтезуючі організми пропускаються через систему невеликих прозорих труб, що забезпечує їм оптимальний доступ до світла.
Первинний метаболіт (primary metabolite) [грец. metabole - зміна] - речовина біологічного походження, що накопичується у всіх або принаймні в більшості організмів у результаті сукупності біохімічних реакцій. Біополімерні П.м. з різних організмів, незважаючи на один і той же план будови і подібні біологічні функції, відрізняються один від одного в основному послідовністю, що утворюють ці речовини мономерів. Чим ближче філогенетична спорідненість організмів, тим більше схожості в їх біополімерних молекулах. До П.м. відносяться ферменти, структурні білки, амінокислоти, нуклеїнові кислоти, ліпіди та ін. При рості мікроорганізмів у культурі П.м. накопичуються в логарифмічній фазі (див. Логарифмічна (експоненціальна) фаза росту). Багато П.м. представляють цінні для практики речовини. Так, глутамінова кислота (її натрієва сіль) входить до складу багатьох харчових продуктів; лізин використовується як харчова добавка; фенілаланін є попередником замінника цукру аспартама. П.м. синтезуються природними мікроорганізмами в кількостях, необхідних лише для задоволення їхніх потреб. Тому завдання промислових мікробіологів полягає у створенні мутантних форм мікроорганізмів - надпродуцентів відповідних речовин. Напр., отримані
229
СЛОВНИК КЛЮЧОВИХ ТЕРМІНІВ
мікроорганізми, які синтезують амінокислоти до концентрації 100 г / л (для порівняння: організми дикого типу накопичують амінокислоти в кількостях, що обчислюються міліграмами).
Прототрофи (prototroph) [грец. protos - перший і trophe - їжа, харчування] - організми, здатні синтезувати складні речовини з обмеженого числа простих сполук і тому ростуть на мінімальному середовищі. До П. відносяться більшість бактерій, для яких джерелом вуглецю є цукор, дріжджі, а також зелені рослини, які використовують двоокис вуглецю.
Стаціонарна фаза росту (stationary growth phase) [лат. stationarius - нерухомий;
грец. phasis - поява] - плато на кривій росту клітин в штучних умовах після логарифмічної фази росту. У С.ф.р. число клітин залишається константним, так як нові клітини утворюються з тією ж швидкістю, з якою гинуть старі клітини. У С.ф.р. деякі мікроорганізми (в основному нитчасті бактерії, гриби і спороутворюючі бактерії) синтезують речовини, що не утворюються в логарифмічній фазі.
Середньолетальна доза, ЛД50 (median lethal dose, LD50) [лат. letalis - смертельний;
грец. dosis - порція] - доза токсичного агента (бактерій, вірусів, токсинів та ін.) або радіації, необхідна для того, щоб загинула половина клітин, що ростуть в культурі, або членів випробуваної популяції. Звичайно вказується в одиницях ваги речовини на одиницю ваги випробуваного суб'єкта. Напр., для вимірювання цієї дози у тварин, стандартизованих по ряду параметрів (вид, порода, лінія, маса, вік, іноді стать), вводять різні дози досліджуваного штаму або токсину і через певний час визначають здійснюваний ними летальний ефект.
Турбідостат (turbidostat) [лат. turbid (us) - мутний і грец. stat (ikos) - зупиняє] -
установка для безперервного гомогенного культивування мікроорганізмів і культур клітин, в якій щільність біомаси підтримується на певному рівні за допомогою нефелометруючого пристрою, що регулює швидкість подачі свіжої середовища та поступового видалення надлишку біомаси. При засіві в Т. змішаної культури мікроорганізмів автоматично відбирається найбільш швидкозростаючий вид.
Ферментація (fermentation) [лат. fermentum - закваска] - процес біохімічної переробки органічної сировини за допомогою мікроорганізмів, окремих ферментів або їх комплексів. Ф. являє собою сукупність послідовних операцій від внесення в заздалегідь приготовлену та термостатоване середовище інокулята до завершення процесів росту, біосинтезу або біотрансформації. Для проведення Ф. використовуються спеціальні біореактори. Окремий випадок Ф. - бродіння.
Флотація (flotation) [франц. flottation, від flotter - плавати на поверхні води] - спосіб виділення (збагачення) клітин з мікробної суспензії за допомогою обробки її органічними розчинниками (флотореагент), у яких питома щільність менше води. Ф. заснована також на властивості клітин концентруватися на поверхні розділу рідкої і газової фаз емульсії, яку отримують безперервним продуванням повітря через суспензію. Ф. - один з елементів технології одержання мікробних препаратів; її використовують, напр., для виявлення мікобактерій в мокроті або інших матеріалах. Крім того, Ф. є одним з головних методів збагачення корисних копалин. З її допомогою збагачуються всі мідні, молібденові і свинцево-цинкові руди, значна частина берилієвих, вісмутових, залізних, золотих та ін. руд. За допомогою Ф. можна розділяти також водорозчинні солі, зважені в їх насичених розчинах. Ф. застосовують також для очищення води від органічних речовин (нафти, масел та ін.)
230