Chemiostate -kenmerken, geschiedenis en gebruik

Hij Chemostat Het is een apparaat of apparaat dat wordt gebruikt voor de teelt van cellen en micro -organismen. Het wordt ook wel bioreactor genoemd en heeft het vermogen om wateromgevingen zoals meren, sedimentatie of behandelingslagunes te reproduceren, onder andere.

Het wordt op een gegeneraliseerde manier beschreven als een container (grootte hangt af van of het gebruik industrieel of laboratorium is) met een vermelding zodat tussen steriel materiaal en een output waardoor het materiaal uit het proces zal komen, die meestal zijn, die meestal zijn voedingsstoffen, afval, steriel materiaal, micro -organismen onder andere.

Chemiosotaatdiagram. Genomen en bewerkt uit: cgraham2332 [cc by-sa 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)].

Het werd ontdekt en onafhankelijk en bijna gelijktijdig gepresenteerd door wetenschappers Jacques Monod, Aaron Novick en Leo Szilard in 1950. Monod werkte alleen en noemde hem bactogeen, terwijl Novick en Szilard samenwerkten en hem chemostat noemden, een naam die tot vandaag duurt.

[TOC]

Kenmerken van het chemiostaat

Chemostat wordt gekenmerkt door de constante toevoeging van een medium dat een enkele voedingsstof bevat die de groei beperkt en tegelijkertijd een deel van het gewas elimineert, zoals het overschot van productie, metabolieten en andere stoffen. Deze eliminatie wordt voortdurend vervangen door nieuw materiaal, waardoor een stabiele balans wordt bereikt.

Onder deze omstandigheden is de snelheid waarmee de teelt van micro -organismen zich ontwikkelt gelijk aan de snelheid waarmee deze wordt verdund. Dit is de sleutel met betrekking tot andere teeltmethoden, omdat een stabiele toestand kan worden bereikt in een constante en gedefinieerde omgeving.

Een ander belangrijk kenmerk is dat de operator met chemiolten fysische, chemische en biologische variabelen kan regelen, zoals volume van individuen in teelt, opgeloste zuurstof, hoeveelheid voedingsstoffen, pH, enz.

Methode principe

De methode bestaat uit een populatie van micro -organismen die groeit vanaf het begin van vergelijkbaar met die welke wordt gegeven in discontinue of kavels (de eenvoudigste vloeibare cultuur). Wanneer de populaties groeien, is het noodzakelijk.

Kan u van dienst zijn: Epitoop

Op deze manier wordt in de chemostat een verdunning uitgevoerd met behulp van continue toevoeging van vers medium en de eliminatie van het gewas zoals gedeeltelijk wordt beschreven in de vorige paragraaf. Een enkele voedingsstof is verantwoordelijk voor het beperken van de groei in de container, terwijl de rest overtollig aanwezig is.

Deze alleen beperkende voedingsstof van groei wordt vooraf bepaald door de persoon die het experiment ontwikkelt, het kan elke voedingsstof zijn en in veel gevallen zal het afhangen van de cultuursoort.

Geschiedenis

De discontinue gewassen van micro -organismen dateren uit eeuwen (productie van bieren en andere drankjes). Continue gewassen zijn echter iets relatief moderner. Sommige microbiologen schrijven het begin van continu gewas toe aan de beroemde Russische microbioloog Serguéi Vinagragraski.

Vinagraskingi bestudeerde de groei van gesulforeductieve bacteriën in een apparaat dat door IT is ontworpen (Vinagagraskingi -kolom). Tijdens zijn studies leverde hij de kolomdruppels waterstofsulfide als voedsel voor deze bacteriën

Als het over continue gewassen praat, is het verplicht om over 3 karakters te praten: Jacques Monod, Aaron Novick en Leo Szilard. Monod was een gewijde bioloog en winnaar van de Nobelprijs in 1965.

Deze onderzoeker (Monod) ontwikkelde, terwijl hij deel uitmaakt van het Pasteur Institute, vele essays, berekeningen en analyse tussen 1931 en 1950 ontwikkeld. Gedurende deze tijd creëerde hij het wiskundige model van de groei van de micro -organisme die later de Monod -vergelijking zou worden genoemd.

In 1950, gebaseerd op de vergelijking die zijn naam draagt, ontwierp hij een apparaatmodel dat een micro -organisme -cultuur continu toestond en bactogeen werd genoemd.

Aan de andere kant ontmoetten de wetenschappers Novick (fysiek) en Szilard (chemisch) elkaar terwijl ze werkten aan het Manhattan -project (de atoombom) in 1943; Jaren later zouden ze interesse tonen voor bacteriegroei en in 1947 hebben ze geassocieerd om samen te werken en hiervan te profiteren.

Kan u van dienst zijn: lipidesynthese: typen en hun belangrijkste mechanismen

Na meerdere onderzoeken en analyse, Novick en Szilard, gebaseerd op de berekeningen van Monod (Monod -vergelijking), bedacht ook in 1950 een continu cultuurmodel van microscopische organismen die ze chemostaat noemden, en het is de naam die tot nu toe is gehandhaafd. Maar de drie worden toegeschreven aan de uitvinding.

Toepassingen

Biologie en adaptieve evolutie

De tools die worden aangeboden door dit continue cultuursysteem van micro -organismen worden door ecologen en evolutionisten gebruikt om te bestuderen hoe de groeisnelheid cellulaire processen en metabolisme beïnvloedt, en hoe het de selectiedruk en expressie van genen regelt.

Dit maakt het mogelijk na het evalueren en houden van tientallen tot honderden generaties in chemostat onder gecontroleerde omstandigheden.

Twee chemiosten, gebruikt in ammoniumtoxiciteitsanalyse in gisten. Genomen en bewerkt van: (afbeelding: Maitreya Dunham) [CC door 2.5 (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/2.5)].

Cellenbiologie

Vrijwel alle chemostat -gerelateerde studies zijn gerelateerd aan celbiologie, zelfs moleculair, evolutionair, enz.

In het bijzonder biedt het gebruik van chemostat voor deze tak van biologie echter waardevolle informatie waarmee wiskundige modellen kunnen worden uitgewerkt om de metabole processen in de onderzoekspopulatie te begrijpen.

Moleculaire biologie

In de afgelopen 10 jaar of misschien meer is de interesse in het gebruik van chemostaat in moleculaire analyse van microbiële genen gegroeid. De kweekmethode vergemakkelijkt informatie die een uitgebreide of systemische analyse van micro -organisme gewassen verkrijgen.

Studies op dit gebied met chemiostaat maken DNA -transcriptie -analyse in het hele genoom mogelijk, evenals het kwantificeren van genexpressie of identificeren mutaties in specifieke genen uit organismen zoals gist Saccharomyces cerevisiae, Bijvoorbeeld.

Het kan je van dienst zijn: Flora en Fauna van Nuevo León

Verrijkte gewassen

Deze studies worden uitgevoerd met behulp van discontinue systemen sinds het einde van de 19e eeuw met de werken van Beijerinck en Vinagragraski, terwijl ze in de jaren 60 van de vorige eeuw begonnen te worden gedaan in continue gewassen met behulp van chemostat.

Deze studies bestaan ​​uit het verrijken van kweekmedia om verschillende soorten microben (in het algemeen bacteriën) te oogsten, het wordt ook gebruikt om de afwezigheid van bepaalde soorten te bepalen of de aanwezigheid van sommigen te detecteren wiens aandeel zeer laag of bijna onmogelijk te observeren is in het middelste natuurlijk.

Verrijkende gewassen worden ook gebruikt in open continue systemen (chemostaten) om mutante bacteriegewassen te ontwikkelen, voornamelijk aidotrofe of die die geneesmiddelbestendig kunnen worden, zoals antibiotica zoals antibiotica.

Ethanolproductie

Vanuit industrieel oogpunt komt het gebruik en de productie van biobrandstoffen in toenemende mate frequent. In dit geval is het de productie van ethanol uit de gram negatieve bacteriën Zymomonas Mobilis.

In het proces worden verschillende grote seriële chemiOSTEATS gebruikt, gehandhaafd bij constante concentraties glucose en andere suikers, zodat ze worden omgezet in ethanol in anaërobe omstandigheden.

Referenties

1. Chemostat: de ideale continue reactor van geagiteerde tank. Hersteld van: bioreactoren.Statief.
2. Chemostat. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg.
3. N. Ziv, n.J. Brandt, & D. Gresham (2013). Het gebruik van chemostaten in microbiële systemen biologie. Journal of Visualise Experimenten.
4. NAAR. Novick & L. Szilard (1950). Beschrijving van de chosisat. Wetenschap.
5. J. Monod (1949). De groei van de bacteriële culturele review van microbiologie.
6. D. Gresham & J. Hong (2015). De functionele basis van adaptieve evolutie bij chemostaten. FEMS Microbiology Reviews.
7. H.G. Schlegel, & h.W. Jannasch (1967). Verrijkingsculturen. Jaaroverzicht van microbiologie.
8. J. Thierie (2016). Inleiding tot Polyfasic Disperged Systems Theory. (Eds) Springer Nature. 210 pp.