Chemiostateigenschaften, Geschichte und Verwendung

Er Chemostat Es ist ein Gerät oder ein Gerät, das für den Anbau von Zellen und Mikroorganismen verwendet wird. Es wird auch als Bioreaktor bezeichnet und kann unter anderem experimentell Wasserumgebungen wie Seen, Sedimentation oder Behandlungslagunen reproduzieren.

Es wird auf eine generalisierte Weise als Behälter beschrieben (die Größe hängt davon ab, ob die Verwendung von industriellem oder Labors ist) mit einem Eintrag, so dass zwischen sterilem Material und einer Ausgabe, durch die das aus dem Prozess resultierende Material herauskommt, das normalerweise auskommt, die normalerweise sind Nährstoffe, Abfall, steriles Material, Mikroorganismen unter anderem.

Chemiosotates Diagramm. Genommen und bearbeitet von: CGRAHAM2332 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)]].

Es wurde 1950 unabhängig und fast gleichzeitig von Wissenschaftlern Jacques Monod, Aaron Novick und Leo Szilard entdeckt und präsentiert. Monod arbeitete alleine und nannte ihn Baktogen, während Novick und Szilard zusammenarbeiteten und ihn Chemostat nannten, einen Namen, der bis heute dauert.

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Eigenschaften des Chemiostats

Chemostat ist durch die konstante Zugabe eines Mediums gekennzeichnet, das einen einzelnen Nährstoff enthält, der das Wachstum begrenzt und gleichzeitig einen Teil der Ernte beseitigt, wie z. B. den Überschuss an Produktion, Metaboliten und andere Substanzen. Diese Eliminierung wird ständig durch neues Material ersetzt, wodurch ein stabiles Gleichgewicht erreicht wird.

Unter diesen Bedingungen ist die Geschwindigkeit, mit der sich der Anbau von Mikroorganismen entwickelt. Dies ist der Schlüssel in Bezug auf andere Anbaumethoden, da in einer konstanten und definierten Umgebung ein stabiler Zustand erreicht werden kann.

Ein weiteres wichtiges Merkmal ist, dass der Bediener mit Chemiostat physikalische, chemische und biologische Variablen wie das Volumen von Individuen bei Kultivierung, gelösten Sauerstoff, Nährstoffen, pH -Wert usw. kontrollieren kann.

Methodenprinzip

Die Methode besteht aus einer Population von Mikroorganismen, die von Anfang an ähnlich wie in diskontinuierlichen oder losen (der einfachsten flüssigen Kultur) wächst (die einfachste flüssige Kultur). Wenn die Populationen wachsen, ist es notwendig.

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Auf diese Weise wird im Chemostat eine Verdünnung unter Verwendung einer kontinuierlichen Zugabe von frischem Medium und der Beseitigung der Ernte durchgeführt, wie teilweise im vorherigen Absatz beschrieben wird. Ein einzelner Nährstoff ist für die Begrenzung des Wachstums des Behälters verantwortlich, während der Rest im Überschuss vorhanden ist.

Dieser nur einschränkende Wachstumsnährstoff wird von der Person, die das Experiment entwickelt.

Geschichte

Die diskontinuierlichen Ernten von Mikroorganismen stammen aus Jahrhunderten (Herstellung von Bieren und anderen Getränken). Durch kontinuierliche Pflanzen sind jedoch relativ moderner. Einige Mikrobiologen führen die Anfänge der kontinuierlichen Ernte auf den berühmten russischen Mikrobiologen Serguéi Vinagraski zurück.

Vinagragraski untersuchte das Wachstum von sulforeduktiven Bakterien in einem von IT entworfenen Gerät (Vinagragraski -Säule). Während seines Studiums lieferte er die Säulentropfen von Schwefelwasserstoff als Nahrung für diese Bakterien

Wenn Sie über kontinuierliche Pflanzen sprechen, ist es obligatorisch, über 3 Charaktere zu sprechen: Jacques Monod, Aaron Novick und Leo Szilard. Monod war 1965 ein geweihter Biologe und Gewinner des Nobelpreises.

Dieser Forscher (MONOD), während er Teil des Pasteur -Instituts war, entwickelte zwischen 1931 und 1950 viele Aufsätze, Berechnungen und Analysen. Während dieser Zeit schuf er das mathematische Modell des Wachstums des Mikroorganismus, das später als Monod -Gleichung bezeichnet wird.

Im Jahr 1950 entwarf er auf der Grundlage der Gleichung, die seinen Namen trägt.

Andererseits trafen sich die Wissenschaftler Novick (physisch) und Szilard (Chemical), als sie 1943 am Manhattan -Projekt (The Atomic Bomb) arbeiteten. Jahre später begannen sie, das Interesse an Bakterienwachstum zu zeigen, und 1947 haben sie sich mit der Zusammenarbeit in Verbindung gebracht und dies ausnutzen.

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Nach mehreren Versuchen und Analysen Novick und Szilard, basierend auf den Berechnungen von Monod (Monod -Gleichung), wurde auch 1950 ein kontinuierliches Kulturmodell mikroskopischer Organismen entwickelt, die sie Chemostate genannt haben, und es ist der Name, der bisher beibehalten wurde. Aber die drei werden der Erfindung zugeschrieben.

Anwendungen

Biologie und adaptive Entwicklung

Die Werkzeuge, die dieses kontinuierliche Kultursystem von Mikroorganismen angeboten haben, werden von Ökologen und Evolutionisten verwendet, um zu untersuchen.

Dies ermöglicht es nach der Bewertung und Haltung von Dutzenden von Hunderten von Generationen im Chemostat unter kontrollierten Bedingungen.

Zwei Chemiostats, die in der Ammoniumtoxizitätsanalyse in Hefen verwendet werden. Genommen und bearbeitet von: (Bild: Maitreya Dunham) [CC von 2.5 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by/2.5)]].

Zellen-Biologie

Praktisch alle chemostatbezogenen Studien hängen mit der Zellbiologie zusammen, sogar molekular, evolutionär usw.

Insbesondere die Verwendung von Chemostat für diesen Zweig der Biologie liefert wertvolle Informationen, die es ermöglichen, mathematische Modelle auszuräumen, die zum Verständnis der Stoffwechselprozesse in der Studienpopulation erforderlich sind.

Molekularbiologie

In den letzten 10 Jahren oder mehr hat das Interesse an der Verwendung von Chemostat bei der molekularen Analyse mikrobieller Gene gewachsen. Die Kulturmethode erleichtert Informationen, die eine umfassende oder systemische Analyse von Mikroorganismus -Pflanzen erhalten.

Studien in diesem Bereich mit Chemiostate ermöglichen die DNA -Transkriptionsanalyse im gesamten Genom sowie die Genexpression oder identifizieren Sie Mutationen in spezifischen Genen aus Organismen wie Hefe Saccharomyces cerevisiae, Zum Beispiel.

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Angereicherte Pflanzen

Diese Studien werden seit Ende des 19. Jahrhunderts unter Verwendung von diskontinuierlichen Systemen mit den Werken von Beijerck und Vinagragaski durchgeführt, während sie in den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts in kontinuierlichen Pflanzen mit Chemostat begannen.

Diese Studien bestehen darin, Kulturmedien zu bereichern, um verschiedene Arten von Mikroben (im Allgemeinen Bakterien) zu ernten. Es wird auch verwendet, um das Fehlen bestimmter Arten zu bestimmen oder das Vorhandensein einiger der Anteilsanteile zu erkennen.

Anreicherungskulturen werden auch in offenen kontinuierlichen Systemen (Chemostats) verwendet, um mutierte Bakterienpflanzen zu entwickeln, hauptsächlich Aidotrophe oder solche, die medikamentenresistent werden können, wie z. B. Antibiotika wie Antibiotika.

Ethanolproduktion

Aus industrieller Sicht wird die Verwendung und Produktion von Biokraftstoffen immer häufiger. In diesem Fall handelt es sich um die Produktion von Ethanol aus den gramnegativen Bakterien Zymomonas Mobilis.

Dabei werden mehrere große serielle Chemiostats verwendet, die in konstanten Konzentrationen von Glukose und anderen Zucker gehalten werden, so dass sie in Ethanol in anaerobe Bedingungen umgewandelt werden.

Verweise

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