Informacija

3.10: Fermentacija - biologija

3.10: Fermentacija - biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Greiti ir įsiutę

Šio sprinterio raumenims prireiks daug energijos, kad užbaigtų trumpas lenktynes, nes jie bėgs didžiausiu greičiu. Veiksmas truks neilgai, bet bus labai intensyvus. Energijos, kurios reikia sprinteriui, neįmanoma pakankamai greitai aprūpinti aerobiniu ląstelių kvėpavimu. Vietoj to, jų raumenų ląstelės turi naudoti kitą procesą, kad paskatintų savo veiklą.

ATP gamyba be deguonies

Gyvų būtybių ląstelės skatina savo veiklą energiją pernešančia molekule ATP (adenozino trifosfatu). Daugumos gyvų organizmų ląstelės kvėpavimo procese gamina ATP iš gliukozės. Šis procesas vyksta trimis pagrindiniais etapais ir vienu tarpiniu etapu: glikolizė, piruvato oksidacija, Krebso ciklas ir elektronų transportavimas. Pastariesiems dviem etapams reikia deguonies, todėl ląstelių kvėpavimas tampa aerobiniu procesu. Taip pat yra kitų būdų, kaip ATP gaminti iš gliukozės be deguonies, pvz anaerobinis kvėpavimas ir fermentacija, ATP gamyba iš gliukozės be deguonies. Mūsų ląstelės nevykdo anaerobinio kvėpavimo. Todėl šiame skyriuje daugiausia dėmesio skirsime fermentacijai.

Fermentacija

Fermentacija prasideda glikolize, tačiau ji neapima paskutinių dviejų aerobinio ląstelių kvėpavimo etapų (Krebso ciklo ir oksidacinio fosforilinimo). Glikolizės metu du NAD+ elektronų nešikliai redukuojami iki dviejų NADH molekulių ir susidaro 2 grynieji ATP. NADH turi būti oksiduotas atgal, kad galėtų tęstis glikolizė ir ląstelės galėtų toliau gaminti 2 ATP. Fermentacijos metu ląstelės negali pagaminti daugiau kaip 2 ATP, nes dėl deguonies trūkumo nevyksta oksidacinis fosforilinimas. Yra du fermentacijos tipai: alkoholinė fermentacija ir pieno rūgšties fermentacija. Mūsų ląstelės gali atlikti tik pieno rūgšties fermentaciją; tačiau mes naudojame abu fermentacijos būdus naudodami kitus organizmus.

Alkoholio fermentacija

Alkoholinė fermentacija Procesas, kurio metu tai vyksta, apibendrintas (PageIndex{2}) paveiksle. Šioje diagramoje parodytos dvi piruvato molekulės, gautos suskaidžius gliukozę glikolizės būdu. Šis procesas taip pat gamina 2 ATP molekules. Nuolat suskaidant piruvatą, susidaro acetaldehidas, anglies dioksidas ir galiausiai etanolis. Alkoholinei fermentacijai reikia elektronų iš NADH ir susidaro NAD+.

Mielės duonos tešloje taip pat naudoja alkoholinę fermentaciją energijai ir gamina anglies dioksido dujas kaip atliekas. Išsiskyręs anglies dioksidas tešloje sukelia burbuliukus ir paaiškina, kodėl tešla kyla. Ar matote mažas duonos skylutes paveiksle ( PageIndex {3} )? Skylės buvo suformuotos iš anglies dioksido dujų burbuliukų.

Pieno rūgšties fermentacija

Pieno rūgšties fermentacija vykdo tam tikros bakterijos, įskaitant jogurte esančias bakterijas. Jį taip pat atlieka jūsų raumenų ląstelės, kai jas sunkiai ir greitai dirbate. Taip sprinterio raumenys paveiksle ( PageIndex {1} ) gauna energijos savo trumpalaikei, bet intensyviai veiklai. Procesas, kuriuo tai vyksta, apibendrintas paveiksle ( PageIndex {2} ). Vėlgi, dvi piruvato ir dvi ATP molekulės atsiranda dėl glikolizės. Redukuojant piruvatą naudojant NADH pernešamus elektronus, susidaro laktatas (ty pieno rūgštis). Nors tai panašu į alkoholinę fermentaciją, šiame procese anglies dioksido nesusidaro.

Ar kada nors bėgiojote lenktynėse, kilnote didelius svorius ar dalyvavote kitoje intensyvioje veikloje ir pastebėjote, kad jūsų raumenys pradeda jausti deginimo pojūtį? Tai gali atsitikti, kai jūsų raumenų ląstelės naudoja pieno rūgšties fermentaciją, kad suteiktų ATP energijai. Pieno rūgšties kaupimasis raumenyse sukelia deginimo pojūtį. Skausmingas pojūtis yra naudingas, jei priversite nustoti pervarginti raumenis ir leisti jiems atsigauti, per kurį ląstelės gali pašalinti pieno rūgštį.

Fermentacijos privalumai ir trūkumai

Su deguonimi organizmai gali naudoti aerobinį ląstelių kvėpavimą, kad iš vienos gliukozės molekulės susidarytų iki 36 ATP molekulių. Be deguonies kai kurios žmogaus ląstelės turi naudoti fermentaciją ATP gamybai, ir šis procesas gamina tik dvi ATP molekules vienai gliukozės molekulei. Nors fermentacija gamina mažiau ATP, ji turi pranašumą, nes tai daroma labai greitai. Tai leidžia jūsų raumenims, pavyzdžiui, gauti energijos, reikalingos trumpiems intensyvios veiklos pliūpsniams. Aerobinis ląstelių kvėpavimas, priešingai, gamina ATP lėčiau.

Ypatybė: mitas prieš realybę

Mitas: pieno rūgšties kaupimasis gali sukelti raumenų nuovargį ir deginimo pojūtį raumenyse. Manoma, kad skausmą sukelia mikroskopiniai raumenų skaidulų pažeidimai.

Realybė: Teiginys apie pieno rūgštį, sukeliančią raumenų deginimą, neturi tvirto eksperimentinio įrodymo. Alternatyvios hipotezės rodo, kad gaminant pieno rūgštį, sumažėja vidinis raumens pH, o tai sukelia raumenų susitraukimą dėl motorinių neuronų aktyvacijos.

Apžvalga

  1. Nurodykite pagrindinį skirtumą tarp aerobinio ląstelių kvėpavimo ir fermentacijos.
  2. Kas yra fermentacija?
  3. Palyginkite ir palyginkite alkoholio ir pieno rūgšties fermentaciją.
  4. Nustatykite pagrindinį fermentacijos pranašumą ir pagrindinį priešą, susijusį su aerobiniu ląstelių kvėpavimu.
    1. Koks procesas vyksta tarp aerobinio ląstelių kvėpavimo ir fermentacijos? Trumpai aprašykite procesą.
    2. Kodėl šis procesas gali įvykti fermentacijos metu, taip pat aerobinio kvėpavimo metu?
  5. Kokio tipo medžiagų apykaitos procesai vyksta žmogaus organizme?
    1. Aerobinis ląstelių kvėpavimas
    2. Alkoholinė fermentacija
    3. Pieno rūgšties fermentacija
    4. Ir A, ir C.
  6. Tiesa ar melas. Pieno rūgšties fermentacija gamina anglies dioksidą.
  7. Tiesa ar melas. Bakterijų rūšys gali atlikti alkoholinę fermentaciją ir pieno rūgšties fermentaciją.
  8. Tiesa ar melas. Fermentacijos metu ATP nesigamina.
  9. Kurios rūgšties molekulės galutiniams produktams gaminti naudoja tiek pieno rūgšties, tiek alkoholio fermentaciją?
  10. Kokio tipo procesas naudojamas duonai ir vynui gaminti?
    1. Alkoholinė fermentacija
    2. Pieno rūgšties fermentacija
    3. Aerobinis ląstelių kvėpavimas
    4. Prokariotinis kvėpavimas
  11. Ar fermentacija yra aerobinis ar anaerobinis procesas?
  12. Kokia reagente arba pradinėje medžiagoje yra aerobinis kvėpavimas ir abi fermentacijos rūšys?

Naršyti daugiau

Nors daugelis žmonių mano, kad aludariai yra amatininkai savo alaus gamybai, iš tikrųjų tikrasis alaus amatas ir procesas yra dėl mielių anaerobinės glikolizės. Sužinokite daugiau čia:


Fermentacija

Mielės yra vienaląsčiai grybai. Rūšis vadinama Saccharomyces cerevisiae paprastai vadinama Baker ’s arba Brewer ’s mielėmis. Kaip ir kiti eukariotai su mitochondrijomis, mielės gali naudoti deguonį, kad susidarytų ATP. oksidacinis fosforilinimas . Šios mielės yra fakultatyviniai aerobai tai reiškia, kad jie taip pat gali pereiti prie anaerobinio ATP gamybos mechanizmo, vadinamo fermentacija. Visuose organizmuose glikolizės procesas vyksta anaerobiniu būdu citoplazmoje, kad iš vienos gliukozės susidaro dvi piruvato molekulės. Šis procesas sukuria 2 naujas ATP molekules ir sumažintą nikotinamido adenino dinukleotidą (NADH).


Fermentacija yra anaerobinis procesas, vykstantis citoplazmoje ir greitai generuojantis papildomą ATP redukuodamas piruvatą. NADH yra šio proceso elektronų šaltinis, oksiduojamas iki NAD+. Daugelis organizmų fermentuosis, kad susidarytų pieno rūgštis ir CO2 iš piruvato, kad susidarytų ATP. Mielių fermentacija gamina etanolis .


Visiška kanabinoidų ir jų nenatūralių analogų biosintezė mielėse

Kanapės sativa L. dėl savo gydomųjų savybių buvo auginamos ir naudojamos visame pasaulyje tūkstantmečius 1. Kai kurie kanabinoidai, būdingos kanapių sudedamosios dalys ir jų analogai, buvo išsamiai ištirti dėl jų galimo panaudojimo medicinoje 2. Tam tikri kanabinoidų preparatai keliose šalyse buvo patvirtinti kaip receptiniai vaistai įvairioms žmonių ligoms gydyti 3 . Tačiau kanabinoidų tyrimams ir vartojimui medicinoje apsunkino teisėtas kanapių planavimas, mažas beveik visų dešimčių žinomų kanabinoidų plantacijų gausumas 4 ir jų struktūrinis sudėtingumas, o tai riboja masinę cheminę sintezę. Čia mes pranešame apie visapusišką pagrindinių paprastųjų kanabinoidų kanabigerolio rūgšties, Δ 9 -tetrahidrokanabinolio rūgšties, kanabidiolio rūgšties, Δ 9 -tetrahidrokanabivarino rūgšties ir kanabidivarino rūgšties, esančios Saccharomyces cerevisiae, biosintezę iš paprastos cukraus galaktozės. Norėdami tai padaryti, mes sukūrėme vietinį mevalonato kelią, kad būtų užtikrintas didelis geranilo pirofosfato srautas, ir pristatėme heterologinį, iš daugelio organizmų gautą heksanoil-CoA biosintezės kelią 5. Taip pat pristatėme kanapių genus, koduojančius fermentus, dalyvaujančius olivetolio rūgšties 6 sintezėje, taip pat geną, skirtą anksčiau neatrastam fermentui, turinčiam geranilpirofosfato:olivetolato geraniltransferazės aktyvumą, ir atitinkamų kanabinoidų sintezių 7,8 genus. Be to, mes sukūrėme biosintetinį metodą, kuris panaudojo kelių kelio genų nesėkmingumą gaminti kanabinoidų analogus. Maitinant įvairias riebalų rūgštis į mūsų sukurtas padermes, buvo gauti kanabinoidų analogai, modifikuojant tą molekulės dalį, kuri, kaip žinoma, keičia receptorių surišimo afinitetą ir stiprumą 9. Mes taip pat parodėme, kad mūsų biologinę sistemą galima papildyti paprasta sintetine chemija, kad būtų galima dar labiau išplėsti prieinamą cheminę erdvę. Mūsų darbas yra natūralių ir nenatūralių kanabinoidų gamybos platforma, kuri leis kruopščiau ištirti šiuos junginius ir galėtų būti naudojama kuriant įvairių žmonių sveikatos problemų gydymą.


Biotechnologijos penktasis leidimas John E. Smith

Biotechnologija Penktasis leidimas John E. Smith Biotechnologyyra pagrindinė XXI amžiaus technologija-tačiau nedaugelis žmonių supranta, kiek tai daro įtaką daugeliui žmonių visuomenės aspektų. Pagrindinis šio naujojo penktojo leidimo tikslas yra atkurti teisingą

Lehningerio biochemijos principai, 7 -asis leidimas

biotechnologijos sąvokos supratimas. Biotechnologija Penktasis leidimas John E. Smith Naudodamas paprastą stilių, dėl kurio ankstesni jo vadovėlio leidimai buvo tokie populiarūs, Johnas Smithas dar kartą padeda studentams ir paprastiems skaitytojams iššifruoti ir panaudoti biologines žinias. Jis paaiškina istorinius biotechnologijų pokyčius ir veiklos spektrą nuo alaus gamybos, nuotekų ir kitų atliekų valymo bei biokuro kūrimo. Jis taip pat aptaria molekulinės biologijos, genomikos ir proteomikos, sistemų biologijos naujoves ir jų poveikį naujoms biotechnologijoms. Šiame leidime Johnas Smithas taip pat iš naujo nagrinėja biotechnologijų aspektų etiką ir moralę ir iš naujo pabrėžia kamienines ląsteles, regeneracinę mediciną ir mikro RNR.

Prokariotų genų struktūra

Spauskite čia norėdami parsisiųsti Pdf of Biotechnology Fifth edition John E. Smith

Turinys
1 skyrius Biotechnologijos prigimtis 1
1.1 Įvadas 1

GENETINĖ INŽINERIJA IR BIOTECHNOLOGIJA

1.2 Kas yra biotechnologija? 2
1.3 Biotechnologijos: tarpdisciplininis užsiėmimas 6
1.4 Biotechnologijos: trijų komponentų centrinė šerdis 13
1.5 Produkto sauga 15
1.6 Visuomenės suvokimas apie biotechnologijas 17
1.7 Biotechnologijos ir besivystantis pasaulis 17
2 skyrius Biomasė: biotechnologinis substratas? 19
2.1 Biomasės strategija 19
2.2 Natūralios žaliavos 21
2.3 Šalutinių produktų prieinamumas 23
2.4 Žaliavos ir biotechnologijų ateitis 25
3 skyrius Genetika ir biotechnologijos 29
3.1 Įvadas 29
3.2 Pramoninė genetika 31

Gyvūnų ląstelių kultūra Pagrindinės technikos vadovas

3.3 Protoplasto ir ląstelių sintezės technologijos 32
3.4 Genų inžinerija 35
3.5 Polimerazės grandininė reakcija ir DNR sekos nustatymas 41
3.6 Nukleino rūgšties zondai 43
3.7 Genomika ir proteomika 44
3.8 Antisense ir RNR trukdžiai 45
3.9 Sistemų biologija 47
3.10 Galimi laboratoriniai biologiniai pavojai genų inžinerijai 47
4 skyrius Bioprocesas/fermentacijos technologija 49
4.1 Įvadas 49
4.2 Mikrobų augimo principai 53
4.3 Bioreaktorius 57
4.4 Padidinimas 63
4.5 Fermentacijos procesų terpės dizainas 63
4.6 Kieto substrato fermentacija 65
4.7. Žinduolių ir augalų ląstelių kultūros technologija 67
4.8 Metabolizmo inžinerija 70
4.9 Tolesnis apdorojimas 71


3.10: Fermentacija - biologija

Visi MDPI paskelbti straipsniai yra nedelsiant prieinami visame pasaulyje pagal atviros prieigos licenciją. Norint pakartotinai naudoti visą ar dalį MDPI paskelbto straipsnio, įskaitant paveikslus ir lenteles, specialaus leidimo nereikia. Straipsniams, paskelbtiems pagal atviros prieigos „Creative Common CC BY“ licenciją, bet kuri straipsnio dalis gali būti pakartotinai naudojama be leidimo, jei aiškiai nurodytas originalus straipsnis.

Funkcijų dokumentai yra pažangiausi tyrimai, turintys didelį potencialą daryti didelį poveikį šioje srityje. Pagrindiniai straipsniai pateikiami gavus individualų mokslinių redaktorių kvietimą arba rekomendaciją ir prieš paskelbiant juos peržiūrimi.

Teminis dokumentas gali būti originalus mokslinis straipsnis, esminis naujas mokslinis tyrimas, kuriame dažnai naudojami keli metodai ar metodai, arba išsamus apžvalgos dokumentas su glaustais ir tiksliais atnaujinimais apie naujausią pažangą šioje srityje, kuriame sistemingai apžvelgiami įdomiausi mokslo pasiekimai literatūra. Šio tipo popieriuje pateikiama ateities tyrimų krypčių ar galimų pritaikymų perspektyva.

„Editor's Choice“ straipsniai pagrįsti mokslinių MDPI žurnalų redaktorių iš viso pasaulio rekomendacijomis. Redaktoriai pasirenka nedaug neseniai žurnale paskelbtų straipsnių, kurie, jų nuomone, bus ypač įdomūs autoriams arba svarbūs šioje srityje. Tikslas yra pateikti įdomiausių darbų, paskelbtų įvairiose žurnalo tyrimų srityse, momentinę nuotrauką.


Sistemos pranešimas

Atminkite, kad pubs.acs.org atliekama techninė priežiūra, kuri gali turėti įtakos jūsų patirčiai. Per tą laiką gali būti, kad negalėsite pasiekti tam tikrų funkcijų, pvz., Pirkti atskirus straipsnius, išsaugoti paieškas ar vykdyti esamas išsaugotas paieškas, keisti el. Įspėjimo nuostatas ar pasiekti bibliotekos administravimo funkcijas. Dėkojame už kantrybę toliau tobulinant ACS leidinių platformą.

Apie viršelį:

Viršelio paveikslėlyje rodomi TALE transkripcijos faktoriai, susiejantys su tiksliniu promotoriumi, kad moduliuotų transkripciją. TALE transkripcijos faktoriaus struktūra yra TALE DNR surišančio domeno (PDB 3UGM) ir aktyvacijos domeno p65 (PDB 2RAM) suliejimas. Pablo Perez-Pinera meno kūrinys pagal specialiame numeryje pateiktą darbą, & ldquoEngineered DNA-Binding Proteins & rdquo.

Šioje problemoje:
Inžineriniai DNR surišantys baltymai Redakcija
Specialusis leidimas apie sukonstruotus DNR surišančius baltymus
Šioje problemoje
Šioje problemoje
Pristatome mūsų autorius
Pristatome mūsų autorius
Atsiliepimai
Į transkripcijos aktyvatorių panašūs efektoriai: sintetinės biologijos įrankių rinkinys

Į transkripcijos aktyvatorių panašūs efektoriai (TALE) yra baltymai, kuriuos išskiria Xanthomonas bakterijos, padedančios užkrėsti augalų rūšis. TALE padeda užsikrėsti infekcijomis, prisijungdama prie specifinių DNR sekų ir aktyvindama šeimininkų genų ekspresiją. Naujausi rezultatai rodo, kad TALE baltymai susideda iš centrinio pakartotinio domeno, kuris nustato DNR taikymo specifiškumą ir gali būti greitai sintezuojamas de novo. Atsižvelgiant į labai modulinį TALE pobūdį, jų universalumą ir šių baltymų gamybos paprastumą, ši technologija gali turėti reikšmingos įtakos sintetinės biologijos reikmėms. Čia apžvelgiame pokyčius šioje srityje, ypatingą dėmesį skirdami pasirinktinio ir kontroliuojamo genų reguliavimo modifikacijoms.

Laiškai
Nuo dirbtinio kalcio priklausomo transkripcijos faktoriaus sukūrimas ilgalaikiam tarpląsteliniam kalcio padidėjimui nustatyti
  • Shingo Suzuki* ,
  • Kazutoshi Murotomi,
  • Yoshihiro Nakajima,
  • Katsuhisa Kawai,
  • Ken-ichi Ohta,
  • Katsuhiko Warita,
  • Takanori Miki ir
  • Yoshiki Takeuchi

Sintetinio transkripcijos faktoriaus, reaguojančio į tarpląstelinius kalcio signalus, sukūrimas leidžia analizuoti ląstelių įvykius vienos ląstelės lygmeniu arba „perjungti“ tarpląstelinius informacinius tinklus. Šiame tyrime sukūrėme nuo kalcio priklausomą transkripcijos faktorių (CaTF), kurį suskaidė kalpainas, o po to perkėlė į branduolius, kur jis sukėlė reporterio ekspresiją. Mūsų rezultatai parodė, kad CaTF tarpininkaujanti reporterio ekspresija buvo stabili ir reagavo į tarpląstelinį kalcio kiekį ir kalpaino aktyvumą. Be to, CaTF aptiko ilgalaikį kalcio padidėjimą, kurį sukėlė fiziologinė stimuliacija epidermio augimo faktoriumi (EGF). Šie rezultatai rodo, kad CaTF gali būti naudinga priemonė analizuoti tarpląstelinius kalcio signalus ir būti sąsaja tarp endogeninio signalų tinklo ir sintetinio genų tinklo.

Straipsniai
Endogeninio žmogaus genų ekspresijos reguliavimas ligandų indukuojamais TALE transkripcijos faktoriais
  • Andrew C. Merceris,
  • Tomas Gajus,
  • Shannon J. Sirk,
  • Brianas M. Lambas ir
  • Carlos F. Barbas III, *

Vis sudėtingesnių sintetinių biologinių grandinių konstravimas priklauso nuo išplėstinių įrankių, galinčių užtikrinti specifinę genų ekspresijos eukariotinėse ląstelėse, sukūrimo. Čia aprašome naują sintetinių transkripcijos faktorių klasę, kuri suaktyvina genų ekspresiją reaguojant į ekstraląstelinius cheminius dirgiklius. Šiuos indukuojamus aktyvatorius sudaro pritaikomi į transkripcijos aktyvatorių panašūs efektoriaus (TALE) baltymai kartu su steroidinių hormonų receptorių ligandus surišančiais domenais. Mes parodome, kad šie į ligandą reaguojantys TALE transkripcijos faktoriai leidžia sureguliuoti ir sąlyginai kontroliuoti genų aktyvaciją ir gali būti naudojami reguliuoti endogeninių genų ekspresiją žmogaus ląstelėse. Kadangi TALE gali būti suprojektuotas atpažinti bet kokią gretimą DNR seką, čia aprašyta sąlyginė genų reguliavimo sistema leis sukurti pažangius sintetinių genų tinklus.

Baltymų funkcijos kontrolė naudojant optocheminę translokaciją
  • Hanna Engelke* ,
  • Chungjung Chou,
  • Rajendra Uprety,
  • Phillipas Jessas ir
  • Aleksandras Deitersas*

Kontroliuojamas manipuliavimas baltymais ir jų funkcija yra svarbus beveik visose biologinėse disciplinose. Čia mes demonstruojame baltymų aktyvumo kontrolę šviesa. Pateikiame dvi skirtingas programas-šviesos sukeltą transkripciją ir šviesos sukeltą proteazės skilimą-abi grindžiamos ta pačia baltymų klaidingo išdėstymo koncepcija, po kurios seka optochemiškai sukeltas perkėlimas į aktyvų ląstelių skyrių. Taikydami savo požiūrį, mes genetiškai koduojame fotonarelį liziną į transkripcijos faktoriaus SATB1 branduolio lokalizacijos signalą (NLS). Tai blokuoja branduolinį baltymų importą, kol apšvietimas paskatina narve esančios grupės pašalinimą ir baltymo išsiskyrimą į branduolį. Pirmoje programoje, pridedant šį NLS prie transkripcijos faktoriaus FOXO3, galime optochemiškai įjungti jo transkripcijos veiklą. Antroji programa naudoja sukurtą šviesa aktyvuojamą NLS, skirtą kontroliuoti TEV proteazės branduolinį importą ir vėlesnį branduolinių baltymų, turinčių TEV skilimo vietas, skilimą. Mažas šviesos valdomo NLS dydis (tik 20 aminorūgščių) sumažina jo įterpimo poveikį baltymų funkcijai ir žada bendrą požiūrį į įvairius optocheminius pritaikymus. Kadangi šviesa aktyvuotas NLS yra genetiškai užkoduotas ir suaktyvinamas optiškai, jis bus naudingas sprendžiant įvairias problemas, kurioms reikalinga erdvinė ir laiko baltymų funkcijos kontrolė, pavyzdžiui, kamieninių ląstelių, vystymosi ir vėžio biologijoje.

Techninės pastabos
Taisyklėmis pagrįstas sintetinių transkripcijos faktorių projektavimas eukariotuose

Norėdami kurti ir kurti gyvas sistemas, sintetiniai biologai turi vis didesnę natūraliai gautų ir sintetinių dalių biblioteką. Šios dalys turi būti sujungtos tam tikromis eilėmis, kryptimis ir tarpais, kad būtų pasiektos norimos funkcijos. Šie struktūriniai apribojimai gali būti laikomi gramatinėmis taisyklėmis, apibūdinančiomis, kaip surinkti dalis į didesnius funkcinius vienetus. Čia mes sukuriame gramatiką, skirtą sintetinių transkripcijos faktorių (sTF) projektavimui eukariotinėse ląstelėse, ir įgyvendiname ją „GenoCAD“, kompiuterinio projektavimo (CAD) programinėje įrangoje, skirtoje sintetinei biologijai. Žinios, gautos iš eksperimentinių įrodymų, buvo įtrauktos į šią gramatiką, siekiant padėti vartotojui sukurti dizainerio transkripcijos veiksnius, kurie turėtų veikti taip, kaip numatyta. Gramatiką galima lengvai atnaujinti ir patobulinti, nes didėja mūsų patirtis naudojant sTF įvairiuose kontekstuose. Kartu su gramatikomis, apibrėžiančiomis kitas sintetines sistemas, mes tikimės, kad šis darbas leis patikimiau, efektyviau ir automatizuotai sukurti daug funkcijų turinčias sintetines ląsteles.

Požiūris
Natūralūs produktai ir sintetinė biologija
Atsiliepimai
Ciklinių lipopeptidinių antibiotikų kombinatorinė biosintezė: sintetinės biologijos modelis, paspartinantis antrinių metabolitų biosintezės kelių evoliuciją

Neribosominės peptidų sintetazės (NRPS) yra milžiniški daugiafermentai, atliekantys nuoseklius aminorūgščių surinkimo linijų sujungimus, kad gautų linijinius arba ciklinius peptidus. NRPS susideda iš pasikartojančių fermentų domenų, turinčių modulinę struktūrą, kad aktyvuotų ir susietų specifines aminorūgštis tam tikra tvarka. Sintetinės biologijos požiūriu, jie gali būti laikomi peptidų surinkimo mašinomis, sudarytomis iš prietaisų, skirtų riebalų rūgštims susieti su l-amino rūgštimis, l-aminorūgščių ir l-aminorūgščių bei d-aminorūgščių ir l-amino rūgščių. Sukabinimo įtaisai susideda iš specifinių dalių, kuriose yra du ar daugiau fermentų domenų, kurie gali būti keičiami kombinatoriškai, kad būtų sukurtos naujos peptidų surinkimo mašinos, skirtos naujiems peptidams gaminti. Stiprūs lipopeptidiniai antibiotikai daptomicinas ir A54145E turi identiškas ciklines depsipeptido žiedo struktūras ir stereochemiją, tačiau turi skirtingas aminorūgščių sekas. Kadangi jų biosintetinių genų sankaupos yra kilusios iš senovės protėvių lipopetidų kelio, šie lipopeptidai buvo patrauklus modelis kuriant kombinatorinę biosintezę, siekiant sukurti antibiotikus, pranašesnius už daptomiciną. Šie kombinatorinės biosintezės tyrimai padėjo sukurti gaires, kaip sėkmingai surinkti NRPS dalis ir prietaisus, kurie gali būti naudojami kuriant naujas lipopeptidų struktūras, ir sukūrė pagrindą būsimiems sintetinės biologijos tyrimams, siekiant toliau plėtoti kombinatorinę biosintezę kaip tvirtą požiūrį į natūralų vaistą. atradimas.

Straipsniai
Funkcinio dirbtinio epotilono poliketido kelio modulinė konstrukcija
  • Corina Oßwald,
  • Gregoras Zipfas,
  • Gisela Schmidt,
  • Josef Maier,
  • Hubertas S. Bernaueris,
  • Rolfas Mülleris ir
  • Silke C. Wenzel*

Natūralūs mikrobų kilmės produktai ir toliau yra svarbus farmacijos ir agrocheminių medžiagų šaltinis, pasižymintis stipria veikla ir dažnai naujais veikimo būdais. Dėl būdingo struktūrinio sudėtingumo cheminė sintezė dažnai vargu ar įmanoma, paliekant fermentaciją vieninteliu gyvybingu gamybos būdu. Be to, natūralių produktų farmacines savybes dažnai reikia optimizuoti taikant sudėtingą medicininę chemiją ir (arba) biosintezės inžineriją. Pastarasis reikalauja išsamiai suprasti biosintezės procesą ir genetines priemones, skirtas modifikuoti gaminantį organizmą, kurio dažnai nėra. Todėl pastaraisiais metais kuriant daugiausia dėmesio buvo skiriama sudėtingų natūralių produktų kelių heterologinei išraiškai. Tačiau esamos DNR, klonuotos iš natūralių šaltinių, sujungimas ir efektyvios išraiškos heterologinėse grandinėse pasiekimas yra keletas apribojimų, kuriuos galima išspręsti naudojant sintetinę biologiją. Šiame darbe mes pertvarkėme ir iš naujo surinkome 56 kb epotilono biosintetinį genų klasterį iš Sorangium cellulosum, kad galėtume ekspresuoti aukšto GC šeimininko Myxococcus xanthus. Kodono sudėtis buvo pritaikyta modifikuotai M. xanthus kodonų lentelei, tuo pačiu metu buvo įvestos unikalios restrikcijos vietos, o kitos pašalintos iš sekos, kad būtų galima surinkti kelią ir ateityje pakeisti modulinius blokus iš epotilono megasintetazės. Dirbtinio kelio funkcionalumą įrodė sėkminga heterologinio epotilono gamyba M. xanthus su dideliu derliumi, kurį reikia patobulinti būsimame darbe. Mūsų tyrimas nustato būsimą epotilono biosintezės inžinerijos ir gamybos optimizavimo etapą, naudojant labai lanksčią surinkimo strategiją.

Padidėjęs triterpeno kaupimasis Panax ženšenis Plaukų šaknys, per daug ekspresuojančios mevalonato-5-pirofosfato dekarboksilazę ir farnezilpirofosfato sintezę
  • Yong-Kyoung Kim,
  • Yeon Bok Kim,
  • Ponas Romij Uddin,
  • Sanghyun Lee,
  • Soo-Un Kim ir
  • Sang Un parkas*

Siekiant išsiaiškinti mevalonato-5-pirofosfato dekarboksilazės (MVD) ir farnezilpirofosfato sintazės (FPS) funkciją triterpeno biosintezėje, šių fermentų ekspresiją reguliuojantys genai buvo transformuoti į Panax ženšenio plaukuotas šaknis. Visos transgeninės linijos parodė aukštesnius PgMVD ir PgFPS ekspresijos lygius nei laukinio tipo kontrolė. Tarp plaukuotų šaknų linijų, transformuotų PgMVD, M18 parodė aukščiausią transkripcijos lygį, palyginti su kontrole (14, 5 karto didesnis). F11 ir F20 transkripcijos, transformuotos naudojant PgFPS, parodė 11,1 karto didesnį lygį, palyginti su kontrole. Atliekant triterpeno analizę, PgMVD M25 gamino 4,4 karto didesnį stigmasterolio kiekį (138,95 μg/100 mg, sausas svoris [DW]) nei kontrolinis F17 PgFPS rodė didžiausią bendrą ginsenozido (36,42 mg/g DW) kiekį. buvo 2,4 karto didesnis nei kontrolinis. Mūsų rezultatai rodo, kad P. ginseng metabolizmo inžinerija buvo sėkmingai pasiekta per Agrobacterium rhizogenes sukeltą transformaciją ir kad fitosterolių ir ginsenozidų kaupimasis buvo sustiprintas įvedus PgMVD ir PgFPS genus į plaukuotas augalo šaknis. Mūsų rezultatai rodo, kad PgMVD ir PgFPS vaidina svarbų vaidmenį P. ženšenio triterpeno biosintezėje.


Atsiliepimai

"Būtų labai sunku vienoje knygoje išsamiai aprėpti biotechnologijų apimtį. Tačiau šis naujas "Išsamios biotechnologijos" leidimas (1-asis leidimas, 1989 m.) atlieka tai, ką teigia pavadinimas. Šešių tomų rinkinys pateikia išsamias taikymo sritis, priemones, šiuolaikinės biotechnologijos metodai ir principai. 1 tome pateikiama mokslinė informacija, reikalinga biotechnologijai suprasti, ji apima esminę biochemiją, biologiją, biofiziką, chemiją ir kompiuterių mokslą, naudojamus biotechnologijų taikymuose ir tyrimuose. Biotechnologijai svarbių inžinerinių principų paaiškinimas pateikiamas 2 tomas. Autoriai sutelkia dėmesį į inžinerines koncepcijas, tinkamas biotechnologinių produktų gamybai. Trečiasis tomas remiasi pirmaisiais dviem tomais, apimančiais biotechnologijų taikymą pramonėje ir prekiniuose produktuose, įskaitant maisto sudedamąsias dalis, klinikinius produktus ir specialias chemines medžiagas. Aukštyn: labai rekomenduojama. Žemesnio diviziono studentai per profesionalus." - PASIRINKIMAS

Pirmojo leidimo apžvalga:

"Murray Moo-Youngas ir jo kolegos atnešė pastebimą sėkmę kurdami šį darbą. Išsamios biotechnologijos bus būtinas pirkinys visiems padaliniams ir institucijoms, tiek akademinėms, tiek pramoninėms, kurios teigia, kad domisi bet kokiu blogai apibrėžtos srities aspektu. žinoma kaip biotechnologija. " - Gamta, 321 tomas (1986)


Organinių rūgščių gamyba grybeliais

Levente Karaffa, Christian P. Kubicek, „Reference Module in Life Sciences“, 2020 m

L-obuolių rūgštis

L-obuolių rūgštis gaminama siekiant patenkinti didėjančią maistinių batonėlių ir baltyminių gėrimų bei sveikesnių funkcinių gėrimų, turinčių daug maistinių medžiagų, paklausą. Tačiau dėl ekonominių priežasčių didžioji dalis 182,6 mln. JAV dolerių rinkos (2018 m.) Vis dar gaminama cheminėmis priemonėmis. Iš pradžių buvo pastebėta L-obuolių rūgšties gamyba Aspergillus spp. (Abe ir kt., 1960 Peleg ir kt., 1988, 1989a Bercovitz ir kt., 1990 Battat ir kt., 1991) ir in R. oryzae (Ilgai ir kt., 1997). Į Aspergillus spp., malatas gali būti laikomas galutiniu glikolizės produktu ir rTCA šaka (vide supra). Per devynių peržiūrą Aspergillus spp., A. flavus (padermė ATCC 13697) buvo nustatyta kaip geriausia L-obuolių rūgšties (Bercovitz) gamintoja ir kt., 1990). Optimizavus fermentacijos parametrus ir pridėjus CaCO3, buvo gauta L-malato gamyba, išeiga iki 128 mol procentų (95 masės%) ( Battat ir kt., 1991). Tačiau naudojant A. flavus, kuris taip pat gali gaminti aflatoksinus, prieštarauja saugaus maisto kokybės L-malato gamybos reikalavimams. Todėl paslaptingos, bet ne aflatoksinus sudarančios rūšys A. flavus grupė – A. oryzae (Geizeris ir kt., 1998)-buvo tiriamas L-obuolių rūgšties (Knuf ir kt., 2013). Ruda ir kt. (2013) dar labiau pagerino obuolių rūgšties gamybą iš D-gliukozės ir CaCO3 su A. oryzae per daug ekspresuojant natūralų C4-dikarboksilato transporterį ir piruvato karboksilazės bei malato dehidrogenazės natūralius citozolinius alelius. Padermė, per daug ekspresuojanti visus tris genus, per 164 valandas sukaupė 154 g L-1 L-malato, o tai atitinka 0,94 g L-1 h-1 gamybos greitį. Tai rodo, kad esant papildomam anglies dioksidui, rTCA kelio fermentai riboja srauto greitį. Liu ir kt. (2017) išplėtė šią strategiją papildoma heterologine fosfoenolpiruvato karboksikinazės ir fosfoenolpiruvato karboksilazės ekspresija. Escherichia coli (tiek palaikyti natūralią piruvato karboksilazę formuojant oksaloacetatą), tiek per daug ekspresuojant 6-fosfofruktokinazę koduojantį geną pfkA nustatyta, kad glikolizinio srauto greitis ribojamas iki malato. Galutinis inžinerija A. oryzae padermės kultūroje pagaminta 165 g L -1 L-malato, kurio produktyvumas 1,38 g L -1 h -1. Pastaruoju metu rTCA šakos stiprinimo strategija taip pat buvo taikoma gaminant L-obuolių rūgštį A. nigeris: apeiti oksalo rūgšties kaupimąsi, Xu ir kt. (2019) ištrynus oksaloacetato hidrolazės geną, sukūrė veiksmingą malatą gaminančią padermę oA kuris konkuruoja su malato dehidrogenaze dėl šios grybelinės rūšies oksaloacetato. Vėliau genų, koduojančių piruvato karboksilazę, citozolinę malato dehidrogenazę ir C4-dikarboksilato transporterio geną, ekspresija c4t318 leidžiama gaminti 120,4 g L-1 obuolių rūgšties purtomosiose kolbose ir 201,2 g L -1 -1 fermentuojant pašarus.

Vienas iš L-malato fermentacijos trūkumų yra neišvengiamas šalutinis mitochondrijų sukcinato gaminimas. Liu ir kt. (2018) todėl išbandė alternatyvią strategiją, t. y. L-malato gamybos mitochondrijų inžineriją. A. oryzae. Norėdami sumažinti piruvato kaupimąsi, jie pirmiausia sukonstravo padermę, kuri per daug ekspresavo piruvato karboksilazės geną. R. oryzae tiek citozolyje, tiek mitochondrijose A. oryzae. Tada ši padermė buvo toliau modifikuota, sustiprinant dviejų genų, koduojančių glioksalato ciklo fermentus, ty izocitrato liazę ir malato sintazę, ekspresiją. Be to, jie sumažino citrato sintazės ekspresiją, per daug išreiškė mitochondrijų dikarboksilato nešiklį Sfc1p iš S. cerevisiaeir galiausiai per daug išreiškė NADH oksidazę iš Lactococcus lactis sumažinti NADH/NAD + santykį. Tai sukurta A. oryzae padermė pagamino 117,2 g L -1 L-malato, kurio produktyvumas 1,17 g L -1 h -1, iš 130 g L -1 D-gliukozės ir 90 g L -1 CaCO3, o susidarė tik 3,8 g L -1 sukcinato.


Fermentus iš vaisių taip pat galima išgauti fermentacijos metu, kad būtų pagamintas koncentruotas fermentinis gėrimas, kuris, kaip teigiama, stiprina imunitetą, padeda virškinti ir netgi pagerina odos tonusą bei veido spalvą.

Vaisių fermentų gėrimas gaminamas pagal gana paprastą procedūrą. Vienintelė varginanti dalis yra savaitė, praleista laukiant, kol mišinys fermentuosis ir išleis vaisių fermentus. Geriausi vaisiai, naudojami fermentiniam gėrimui gaminti, yra citrusiniai vaisiai, pavyzdžiui, citrinos, laimai, greipfrutai ir apelsinai. Ananasai ir papajos taip pat puikiai papildo jūsų naminį fermentinį gėrimą.

Norint išgauti bromelaino fermentus, citrinų fermentus ir papajų fermentus fermentacijos būdu, reikia, kad cukrus būtų cukranendrių cukraus kristalų ar net medaus pavidalu. Taip pat reikia pridėti mielių, kurios suvirškina vaisiuose esančius cukrus ir išskiria jų fermentus.

Kaip ir bet kuriame fermentacijos procese, norėdami išvengti bakterijų užteršimo ar fermentinio gėrimo nesugesimo, turite tinkamai sterilizuoti visą procese naudojamą įrangą. Tai galima padaryti pridedant fermentacijos indą, oro užraktą ir šaukštą į verdantį vandenį, kruopščiai nuplaunant juos muilu arba net nušluostant izopropilo alkoholiu.


Informacija ir politika

36 valandų laikas kiekvienam egzaminui užpildyti ir pateikti. Egzaminai bus siunčiami el. Paštu, o laiško laiko žyma parodys, kad egzaminas buvo įteiktas laiku. Vėlyvi egzaminai nebus priimami. Makiažo egzaminai nebus laikomi, jei praleidote egzaminą, turite laikyti baigiamąjį, kuris tada bus toks pat kaip įprastas egzaminas. II klasifikavimo parinktis nepasiekiama, jei praleidote testą.

Egzaminas I Vyksta vasario 26 d., vidurnaktį
II egzaminas Vyksta balandžio 2 d., vidurnaktį
III egzaminas Iki gegužės 3 d., Vidurnakčio Atkreipkite dėmesį į termino pasikeitimą!

This is a tentative schedule and may change depending on the pace of lectures.

The web page will contain lecture outlines, problem sets and problem set answers. (Important: the lecture outlines are NOT meant as a substitute for class notes. If you rely on these as your sole source of class material, you are unlikely to do well on the exams.)


Žiūrėti video įrašą: Paskaita. Metabolizmas II. Fermentacija ir pereinamoji reakcija (Sausis 2023).