Paragraaf 5 Microbial biotechnology
Paragraaf 5.1 Micro-organismen en hun eigenschappen en toepassingen in het
dagelijks gebruik
Micro-organismen = zijn te klein om met het blote oog te zien.
Voorbeelden zijn: prokaryoten (bacteriën en archaea) en eukaryoten (schimmels,
protisten => algen).
Micro-organismen zijn belangrijk voor de biotechnologie, want:
• Gebruikt voor duizenden jaren
• Enorme diversiteit
• Enorme metabolische diversiteit (micro-organismen kunnen op heel veel
verschillende manieren aan nutriënten en energie komen, en ze bezitten
allerlei enzymen. Daarnaast maken ze een heel groot scalair aan primaire en
secundaire metabolieten die vaak voor de mens bruikbaar zijn.)
• Snelle groei
• Genetisch toegankelijk (mogelijk genen inbrengen, genen veranderen en
genen uitschakelen)
• Belangrijke modelsystemen (prokaryoot: bacterie E. coli en eukaryoot:
schimmel S. cerevisae)
Bouw bacteriën
Ze zijn prokaryoot en missen een kern en organellen. Ze hebben een celwand.
Bacteriën kun je onderverdelen in vorm, zie hierboven. Ook kun je ze indelen in
Gram-positief en Gram-negatief. Gebaseerd op kleuring.
,Gram-positief = donkerpaarse bacteriën, hebben een celwand van dikke laag
peptidoglycaan.
Gram-negatief = roze bacteriën, hebben een celwand van dunne laag
peptidoglycaan. Ook hebben ze een tweede membraan. Opgebouwd aan de ene
kant uit fosfolipiden en aan de andere kant uit lipopolysacharide en eiwitten. Dit
tweede membraan dient als extra bescherming. E. coli is Gram-negatief.
Het verschil in kleur komt door een andere samenstelling in de celwand.
Kweken bacteriën – niet belangrijk
Bacteriën kun je kweken in een laboratorium (voedingsbodems) of in vloeibare
cultures of in industriële setting. In een fermentor wordt gecontroleerd op pH,
hoeveelheid nutriënten, temperatuur en hoeveelheid zuurstof. Hierdoor kun je de
condities constant houden om de groei optimaal te houden. Biotechnologisch product
dat uiteindelijk ontstaat, verschilt. Soms gaat het om hele cellen, soms gaat het om
een bepaalde reactie en soms om een onderdeel van het organisme. Voorbeeld hele
cellen, zijn zakjes gist of een flesje Yakult. Soms gebruik je omzetting die je in een
bepaald micro-organisme kan doen, dit gebruiken we bijvoorbeeld bij het gebruik van
steroïdehormonen, zoals cortison en prepnison. Chemische synthese van deze
stoffen is heel complex, met heel veel stappen. Je kunt bepaalde omzettingen doen
door bacteriën. Daarmee wordt het aantal stappen sterk gereduceerd en wordt de
productie goedkoper. Soms kan het ook gaan om wat er door de cel gemaakt wordt,
bijvoorbeeld citroenzuur, alcohol, aminozuren, secundaire metabolieten (antibiotica)
of enzymen.
Een primaire metaboliet (vitamines) is een soort metaboliet die direct betrokken is bij
normale groei, ontwikkeling en voortplanting van een organisme. Een
secundaire metaboliet is een metaboliet die niet direct betrokken is bij de groei van
cellen, bij de ontwikkeling of bij de reproductie van een organisme.
, Voedsel productie (fermentatie)
• Oudste vorm van biotechnologie
• Sommige organismen kunnen zowel aeroob als anaeroob groeien. Eerste
stappen zijn hetzelfde, dus suiker wordt omgezet tot pyruvaat. Als er zuurstof
is dan wordt purivaat verder afgebroken en wordt er ATP gemaakt m.b.v.
elektronentransportketen en is zuurstof de elektronenacceptor. NADH
omgezet tot NAD+. Geen zuurstof aanwezig betekent dat er op een andere
manier NADH gerecycled moet worden. Dat gebeurt op twee manieren:
melkzuurfermentatie en alcoholfermentatie. Fermentatie (Latijn: fermentum,
zuurdeeg) is, in de biochemie, het omzetten van biologische materialen
(substraat) in afwezigheid van zuurstof (anaeroob).
Pyruvaat wordt omgezet in alcohol en
CO2. Gist wordt hier vaak voor
gebruikt. We gebruiken de vorming
van alcohol voor het maken van
alcoholische dranken en het vormen
van CO2 voor het rijzen van deeg.
Alcohol vorming is nodig voor het
recyclen van NADH.
