Genetyka drobnoustrojów - Microbial genetics

Genetyka drobnoustrojów to dziedzina w mikrobiologii i inżynierii genetycznej. Genetyka drobnoustrojów bada mikroorganizmy do różnych celów. Zaobserwowane mikroorganizmy to bakterie i archeony. Niektóre grzyby i pierwotniaki są również przedmiotem badań w tej dziedzinie. Badania drobnoustrojów obejmują badania genotypu i układu ekspresyjnego. Genotypy to odziedziczone składy organizmu. (Austin, „Genotype”, bd) Inżynieria genetyczna to dziedzina pracy i badań w obrębie genetyki drobnoustrojów. Procesem tej pracy jest wykorzystanie technologii rekombinacji DNA. Proces obejmuje tworzenie rekombinowanych cząsteczek DNA poprzez manipulowanie sekwencją DNA. Powstałe DNA jest następnie w kontakcie z organizmem gospodarza. Klonowanie to także przykład inżynierii genetycznej.

Od czasu odkrycia mikroorganizmów przez Roberta Hooke'a i Antoniego van Leeuwenhoeka w latach 1665-1885 były one wykorzystywane do badania wielu procesów i miały zastosowanie w różnych dziedzinach badań genetycznych. Na przykład: szybkie tempo wzrostu mikroorganizmów i krótkie czasy generacji są wykorzystywane przez naukowców do badania ewolucji. Odkrycia Roberta Hooke'a i Antoniego van Leeuwenhoeka obejmowały opisy, obserwacje i opisy mikroorganizmów. Mucor to mikrogrzyb, który przedstawił i przedstawił Hooke. Jego wkład polegał na tym, że Mucor jako pierwszy mikroorganizm do zilustrowania. Wkład Antoniego van Leeuwenhoeka w rozwój mikroskopijnych pierwotniaków i mikroskopijnych bakterii zaowocował naukowymi obserwacjami i opisami. Wkład ten został osiągnięty za pomocą prostego mikroskopu, który doprowadził do zrozumienia dzisiejszych drobnoustrojów i nadal pogłębia wiedzę naukowców. Genetyka drobnoustrojów ma również zastosowanie w badaniu procesów i szlaków podobnych do tych występujących u ludzi, takich jak metabolizm leków.

Rola w zrozumieniu ewolucji

Genetyka drobnoustrojów może skoncentrować się na pracy Karola Darwina, a naukowcy kontynuują badanie jego prac i teorii przy użyciu mikrobów. W szczególności wykorzystano teorię doboru naturalnego Darwina. Badanie ewolucji za pomocą genetyki drobnoustrojów obejmuje naukowców zajmujących się równowagą ewolucyjną. Przykładem tego, jak mogą to osiągnąć, jest badanie doboru naturalnego lub dryfu drobnoustrojów. Zastosowanie tej wiedzy pochodzi z poszukiwania obecności lub nieobecności na wiele różnych sposobów. Sposoby obejmują identyfikację pewnych ścieżek, genów i funkcji. Po zaobserwowaniu obiektu naukowiec może porównać go z sekwencją zachowanego genu. Procesowi badania ewolucji drobnoustrojów w ten sposób brakuje możliwości podania skali czasowej, w której ewolucja miała miejsce. Jednak testując ewolucję w ten sposób, naukowiec może poznać tempo i wyniki ewolucji. Badanie relacji między drobnoustrojami a środowiskiem jest kluczowym elementem ewolucji genetyki drobnoustrojów.

Mikroorganizmy, których badania obejmują genetykę drobnoustrojów

Bakteria

Bakterie są klasyfikowane według ich kształtu.

Bakterie żyją na tej planecie od około 3,5 miliarda lat i są klasyfikowane według ich kształtu. Genetyka bakterii bada mechanizmy ich dziedzicznej informacji, ich chromosomów , plazmidów , transpozonów i fagów .

Systemy transferu genów , które zostały szeroko przebadane w bakteriach , obejmują transformację genetyczną , koniugację i transdukcję . Naturalna transformacja to adaptacja bakterii do transferu DNA między dwiema komórkami przez pośrednie medium. Wychwyt DNA dawcy i jego rekombinacyjne włączenie do chromosomu biorcy zależy od ekspresji wielu genów bakteryjnych, których produkty kierują tym procesem. Ogólnie rzecz biorąc, transformacja jest złożonym, wymagającym energii procesem rozwojowym, który wydaje się być adaptacją do naprawy uszkodzeń DNA.

Koniugacja bakteryjna to przenoszenie materiału genetycznego między komórkami bakteryjnymi przez bezpośredni kontakt między komórkami lub przez połączenie przypominające mostek między dwiema komórkami. Koniugacja bakteryjna była szeroko badana w Escherichia coli , ale występuje również u innych bakterii, takich jak Mycobacterium smegmatis . Koniugacja wymaga stabilnego i przedłużonego kontaktu między dawcą a szczepem biorcy, jest oporna na DNazę , a przeniesiony DNA jest włączany do chromosomu biorcy przez rekombinację homologiczną . W koniugacji E. coli pośredniczy ekspresja genów plazmidowych , podczas gdy koniugacja prątków odbywa się za pośrednictwem genów na chromosomie bakteryjnym.

Transdukcja to proces, w którym obcy DNA jest wprowadzany do komórki przez wirusa lub wektor wirusowy . Transdukcja jest powszechnym narzędziem wykorzystywanym przez biologów molekularnych do stabilnego wprowadzania obcego genu do genomu komórki gospodarza .

Archea

Archea to domena organizmów prokariotycznych , jednokomórkowych i uważa się, że rozwinęły się 4 miliardy lat temu. „Nie mają jądra komórkowego ani żadnych innych organelli wewnątrz swoich komórek”. Archeony replikują się bezpłciowo w procesie znanym jako rozszczepienie binarne. Cykl podziału komórki obejmuje replikację chromosomów komórek potomnych. Ponieważ archea mają pojedynczą strukturę chromosomu, dwie komórki potomne oddzielają się i dzielą komórki. Archeony mają ruchliwość m.in. z wiciami, które są strukturą przypominającą ogon. Chromosomy archeonów replikują się z różnych źródeł replikacji, wytwarzając dwie haploidalne komórki potomne. „Mają wspólnego przodka z bakteriami , ale są bliżej spokrewnione z eukariontami w porównaniu z bakteriami. Niektóre archeony są w stanie przetrwać ekstremalne środowiska, co prowadzi do wielu zastosowań w dziedzinie genetyki. Jednym z takich zastosowań jest wykorzystanie archeonów enzymy, które lepiej przetrwałyby trudne warunki in vitro .

Transfer genów i wymiana genetyczna badano w halofilowe archaeon Halobacterium volcanii a hipertermofilną archaeons Sulfolobus solfataricus i Sulfolobus acidocaldarius . H. volcani tworzy mostki cytoplazmatyczne między komórkami, które wydają się być wykorzystywane do przenoszenia DNA z jednej komórki do drugiej w dowolnym kierunku. Gdy S. solfataricus i S. acidocaldarius są narażone na czynniki uszkadzające DNA, indukowana jest agregacja komórkowa specyficzna dla gatunku. Agregacja komórkowa pośredniczy w wymianie markerów chromosomowych i rekombinacji genetycznej z dużą częstotliwością. Uważa się , że agregacja komórkowa zwiększa specyficzny gatunkowo transfer DNA między komórkami Sulfolobus w celu zapewnienia zwiększonej naprawy uszkodzonego DNA za pomocą rekombinacji homologicznej . Archea są podzielone na 3 podgrupy, którymi są halofile, metanogeny i termokwasy. Pierwsza grupa, metanogeny, to archebakterie żyjące na bagnach i bagnach, a także w jelitach ludzi. Odgrywają również ważną rolę w rozpadzie i rozkładzie z martwymi organizmami. Metanogeny to organizmy beztlenowe, które giną pod wpływem tlenu. Druga podgrupa archebakterii, halofile, to organizmy obecne na obszarach o wysokim stężeniu soli, takich jak Wielkie Jezioro Słone i Morze Martwe. Trzecia podgrupa termoacidofile zwane również termofilami, to organizmy żyjące w obszarach kwaśnych. Występują w obszarach o niskim poziomie pH, takich jak gorące źródła i gejery. Większość termofilów znajduje się w Parku Narodowym Yellowstone.

Archaeal Genetics to nauka o genach składających się z pojedynczych komórek pozbawionych jądra komórkowego. Archaea mają pojedyncze, koliste chromosomy, które zawierają wiele źródeł replikacji do inicjacji syntezy DNA. Replikacja DNA Archaea obejmuje podobne procesy, w tym inicjację, wydłużanie i terminację. Primaza stosowana do syntezy startera RNA jest inna niż u eukariontów. Prymaza z archeonów jest wysoce rozwiniętą wersją motywu rozpoznawania RNA (RRM). Archaea pochodzą z bakterii Gram-dodatnich, które mają pojedynczą podwójną warstwę lipidową, która jest odporna na antybiotyki. Archaea są podobne do mitochondriów u eukariontów, ponieważ uwalniają energię jako trifosforan adenozyny (ATP) w reakcji chemicznej zwanej metabolizmem. Niektóre archeony znane jako archeony fototroficzne wykorzystują energię słoneczną do produkcji ATP. Syntaza ATP jest wykorzystywana jako fotofosforylacja do przekształcania substancji chemicznych w ATP.

Archeony i bakterie są strukturalnie podobne, chociaż nie są blisko spokrewnione w drzewie życia. Kształty zarówno bakterii, jak i komórek archeonów różnią się od kulistego kształtu znanego jako coccus lub pręcika znanego jako Bacillus. Są również związane z brakiem wewnętrznej błony i ścianą komórkową, która pomaga komórce w utrzymaniu jej kształtu. Chociaż komórki archeonów mają ściany komórkowe, nie zawierają peptydoglikanu, co oznacza, że ​​archeony nie wytwarzają celulozy ani chityny. Archeony są najbliżej spokrewnione z eukariontami ze względu na obecność tRNA w archeonach, ale nie w bakteriach. Archaea mają te same rybosomy co eukarionty, które syntetyzują w białka. Oprócz morfologii archeonów i bakterii istnieją inne różnice między tymi domenami. Archeony żyjące w ekstremalnych i trudnych środowiskach o niskim poziomie pH, takich jak słone jeziora, oceany oraz w jelitach przeżuwaczy i ludzi, są również znane jako ekstremofile. Natomiast bakterie występują w różnych obszarach, takich jak rośliny, zwierzęta, gleba i skały.

Grzyby

Grzyby mogą być organizmami zarówno wielokomórkowymi, jak i jednokomórkowymi, różniącymi się od innych drobnoustrojów sposobem pozyskiwania składników odżywczych. Grzyby wydzielają do otoczenia enzymy , które rozkładają materię organiczną. Genetyka grzybów wykorzystuje drożdże i grzyby nitkowate jako organizmy modelowe do badań genetyki eukariotycznej, w tym regulacji cyklu komórkowego , struktury chromatyny i regulacji genów .

Badania nad grzybem Neurospora crassa znacząco przyczyniły się do zrozumienia działania genów . N. crassa to rodzaj pleśni czerwonego chleba z gromady Ascomycota . Jest używany jako organizm modelowy, ponieważ jest łatwy w uprawie i ma haploidalny cykl życiowy, który ułatwia analizę genetyczną, ponieważ u potomstwa pojawią się cechy recesywne. Analizę rekombinacji genetycznej ułatwia uporządkowane rozmieszczenie produktów mejozy w askosporach . W swoim naturalnym środowisku N. crassa żyje głównie w regionach tropikalnych i subtropikalnych. Często można go znaleźć na martwej materii roślinnej po pożarach.

Neurospora była używana przez Edwarda Tatuma i George'a Beadle'a w swoich eksperymentach, za które zdobyli Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1958 roku. Wyniki tych eksperymentów doprowadziły bezpośrednio do hipotezy jeden gen-jeden enzym, że określone geny kodują określone białka . Ta koncepcja okazała się otwierającą broń w tym, co stało się genetyką molekularną i wszystkimi wynikami z niej wynikami.

Saccharomyces cerevisiae to drożdże z rodzaju Ascomycota . Podczas wzrostu wegetatywnego, który zwykle występuje, gdy składniki odżywcze są obfite, S. cerevisiae rozmnaża się przez mitozę jakokomórki diploidalne . Jednak po zagłodzeniu komórki te przechodzą mejozę, tworząc haploidalne zarodniki . Kojarzenie występuje, gdystykają sięhaploidalne komórki przeciwnych typów MATa i MATα. Ruderfer i in. wskazał, że w naturze takie kontakty są częste między blisko spokrewnionymi komórkami drożdży z dwóch powodów. Po pierwsze, komórki przeciwnego typu kojarzenia są obecne razem w tym samym acus , woreczku zawierającym komórki bezpośrednio wytworzone przez pojedynczą mejozę , i te komórki mogą kojarzyć się ze sobą. Drugim powodem jest to, że haploidalne komórki jednego typu kojarzenia, po podziale komórki, często wytwarzają komórki przeciwnego typu kojarzenia. Analiza przodków naturalnychszczepów S. cerevisiae wykazała, że krzyżowanie zachodzi bardzo rzadko (tylko około raz na 50 000 podziałów komórkowych). Względna rzadkość w naturze zdarzeń mejotycznych, które wynikają z krzyżowania, sugeruje, że możliwe długoterminowe korzyści z krzyżowania (np. pokolenie różnorodności) prawdopodobnie nie będą wystarczające do ogólnego utrzymania seksu z pokolenia na pokolenie. Raczej krótkoterminowa korzyść, taka jak mejotyczna rekombinacyjna naprawa uszkodzeń DNA spowodowanych przez stresujące warunki (takie jak głód), może być kluczem do utrzymania płci u S. cerevisiae .

Candida albicans jest grzybem diploidalnym, który rośnie zarówno jako drożdżak, jak i włókno . C. albicans jest najczęstszym patogenem grzybiczymu ludzi. Powoduje zarówno wyniszczające infekcje błon śluzowych, jak i potencjalnie zagrażające życiu infekcje ogólnoustrojowe. C. albicans utrzymuje skomplikowany, ale w dużej mierze ukryty aparat godowy. Johnson zasugerował, że strategie kojarzenia mogą umożliwić C. albicans przetrwanie w nieprzyjaznym środowisku żywiciela ssaka.

Spośród 250 znanych gatunków Aspergilli około 33% ma zidentyfikowany stan płciowy. Wśród tych gatunków Aspergillus, które wykazują cykl płciowy, przeważająca większość w naturze to gatunki homotaliczne (samozapłodne). Samozapylenie u homotalicznego grzyba Aspergillus nidulans obejmuje aktywację tych samych szlaków kojarzenia charakterystycznych dla płci u gatunków krzyżujących się, tj. samozapłodnienie nie omija szlaków wymaganych do krzyżowania płci, ale zamiast tego wymaga aktywacji tych szlaków w obrębie jednego osobnika. Fuzja jąder haploidalnych zachodzi w strukturach rozrodczych określanych jako cleistothecia , w których diploidalna zygota ulega podziałom mejotycznym, tworząc haploidalne askospory .

pierwotniaki

Pierwotniaki to organizmy jednokomórkowe, które mają jądra komórkowe i ultramikroskopowe ciała komórkowe w swojej cytoplazmie. Jednym ze szczególnych aspektów pierwotniaków, które są interesujące dla genetyków ludzkich, są ich wici , które są bardzo podobne do wici ludzkiego nasienia .

Badania nad Paramecium przyczyniły się do zrozumienia funkcji mejozy. Jak wszystkie orzęski , Pantofelek ma poliploidalne makrojądra i jedno lub więcej diploidalnych mikrojąder . Makronukleus sterowania bez funkcji rozrodczych komórek, ekspresji genów niezbędnych do codziennego funkcjonowania. Mikrojądrowe jest generatywny lub zarodkowej rdzeń zawierający materiał genetyczny, który jest przepuszczany wraz z pokolenia na pokolenie.

W fazie rozszczepienia bezpłciowego, podczas którego podziały komórkowe następują raczej na drodze mitozy niż mejozy , dochodzi do starzenia klonalnego, prowadzącego do stopniowej utraty witalności. U niektórych gatunków, takich jak dobrze zbadany Paramecium tetraurelia , bezpłciowa linia starzejących się klonalnie paramecia traci witalność i wygasa po około 200 podziałach, jeśli komórki nie przejdą mejozy, po której następuje autogamia (samozapłodnienie) lub koniugacja (krzyżowanie) (patrz starzenie w pantofelku ). Uszkodzenie DNA dramatycznie wzrasta podczas kolejnych podziałów komórek klonalnych i jest prawdopodobną przyczyną starzenia się klonów u P. tetraurelia .

Kiedy klonalnie starzejące się P. tetraurelia są stymulowane do przejścia mejozy w połączeniu z autogamią lub koniugacją , potomstwo zostaje odmłodzone i może mieć znacznie więcej mitotycznych podziałów binarnych. Podczas każdego z tych procesów mikrojądra komórki (komórek) ulegają mejozie, stare makrojądro rozpada się, a nowe makrojądra jest tworzone przez replikację mikrojądrowego DNA, które niedawno przeszło mejozę. Najwyraźniej istnieje niewielkie, jeśli w ogóle, uszkodzenie DNA w nowym makrojądrze, co sugeruje, że odmłodzenie jest związane z naprawą tych uszkodzeń w mikrojądrze podczas mejozy.

Wirusy

Wirusy to organizmy kodujące kapsyd , złożone z białek i kwasów nukleinowych, które po replikacji mogą się samoorganizować w komórce gospodarza przy użyciu maszynerii replikacyjnej gospodarza. W nauce istnieje spór dotyczący tego, czy wirusy żyją z powodu braku rybosomów . Zrozumienie genomu wirusa jest ważne nie tylko dla badań genetycznych, ale także dla zrozumienia ich właściwości patogennych.

Wiele typów wirusów jest zdolnych do rekombinacji genetycznej. Gdy dwa lub więcej pojedynczych wirusów tego samego typu infekuje komórkę, ich genomy mogą rekombinować ze sobą, aby wytworzyć potomstwo zrekombinowanego wirusa. Rekombinacji mogą podlegać zarówno wirusy DNA, jak i RNA. Gdy dwa lub więcej wirusów, z których każdy zawiera śmiertelne uszkodzenie genomu, infekuje tę samą komórkę gospodarza, genomy wirusa często mogą się ze sobą sparować i przejść homologiczną naprawę rekombinacyjną w celu wytworzenia żywotnego potomstwa. Proces ten jest znany jako reaktywacja wielokrotności. Enzymy stosowane w reaktywacji wielokrotności są funkcjonalnie homologiczne do enzymów stosowanych w rekombinacyjnej naprawie bakterii i eukariotów. Stwierdzono, że reaktywacja wielokrotności zachodzi w przypadku wirusów patogennych, w tym wirusa grypy, HIV-1, adenowirusa małpiego wirusa 40, wirusa krowianki, reowirusa, wirusa polio i wirusa opryszczki pospolitej, jak również licznych bakteriofagów.

Każdy żywy organizm może zarazić się wirusem, dając pasożytom możliwość rozwoju. Pasożyty żywią się składnikami odżywczymi innego organizmu, co pozwala wirusowi się rozwijać. Gdy ludzkie ciało wykryje wirusa, tworzy komórki bojowe, które atakują pasożyta/wirusa; dosłownie, powodując wojnę w ciele. Wirus może zaatakować każdą część ciała, powodując szereg chorób, takich jak grypa, przeziębienie i choroby przenoszone drogą płciową. Grypa jest wirusem przenoszonym drogą powietrzną, który przemieszcza się przez maleńkie kropelki i jest formalnie znany jako grypa. Pasożyty przemieszczają się w powietrzu i atakują układ oddechowy człowieka. Osoby, które są początkowo zakażone tym wirusem, przenoszą infekcję poprzez zwykłą codzienną aktywność, taką jak mówienie i kichanie. Kiedy dana osoba wchodzi w kontakt z wirusem, w przeciwieństwie do zwykłego przeziębienia, wirus grypy dotyka ludzi niemal natychmiast. Objawy tego wirusa są bardzo podobne do przeziębienia, ale znacznie gorsze. Bóle ciała, ból gardła, ból głowy, zimne poty, bóle mięśni i zmęczenie to jedne z wielu objawów towarzyszących wirusowi. Infekcja wirusowa górnych dróg oddechowych powoduje przeziębienie. Z objawami takimi jak ból gardła, kichanie, mała gorączka i kaszel, przeziębienie jest zwykle nieszkodliwe i ustępuje w ciągu około tygodnia. Przeziębienie jest również wirusem, który rozprzestrzenia się w powietrzu, ale może być również przenoszony przez bezpośredni kontakt. Ta infekcja zajmuje kilka dni, aby rozwinąć objawy; jest to proces stopniowy, w przeciwieństwie do grypy.

Zastosowania genetyki drobnoustrojów

Polimeraza Taq stosowana w reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR)

Mikroby idealnie nadają się do badań biochemicznych i genetycznych i wniosły ogromny wkład w te dziedziny nauki, takie jak wykazanie, że DNA jest materiałem genetycznym, że gen ma prostą strukturę liniową, że kod genetyczny jest kodem trypletowym i że ekspresja genów jest regulowana przez specyficzne procesy genetyczne. Jacques Monod i Francois Jacob stosowane Escherichia coli , bakteriami typu, w celu rozwinięcia operon wzór ekspresji genów , które określają podstawę ekspresji i regulacji genów. Co więcej, procesy dziedziczne jednokomórkowych mikroorganizmów eukariotycznych są podobne do tych w organizmach wielokomórkowych, co pozwala naukowcom również zbierać informacje na temat tego procesu. Kolejną bakterią, która znacząco przyczyniła się do rozwoju genetyki, jest Thermus aquaticus , bakteria tolerująca wysokie temperatury. Z tego drobnoustroju naukowcy wyizolowali enzym polimerazę Taq , który jest obecnie używany w potężnej technice eksperymentalnej, reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR). Dodatkowo rozwój technologii rekombinacji DNA poprzez wykorzystanie bakterii doprowadził do narodzin nowoczesnej inżynierii genetycznej i biotechnologii .

Wykorzystując drobnoustroje, opracowano protokoły wstawiania genów do plazmidów bakteryjnych , wykorzystując ich szybkie rozmnażanie, w celu stworzenia biofabryk dla interesującego genu. Takie genetycznie zmodyfikowane bakterie mogą wytwarzać farmaceutyki, takie jak insulina , ludzki hormon wzrostu , interferony i czynniki krzepnięcia krwi . Te biofabryki są zazwyczaj znacznie tańsze w eksploatacji i utrzymaniu niż alternatywne procedury wytwarzania farmaceutyków. Są jak miliony maleńkich maszyn farmaceutycznych, które do wytworzenia dużej ilości produktu wymagają jedynie podstawowych surowców i odpowiedniego środowiska. Wykorzystanie samego genu ludzkiej insuliny wywarło ogromny wpływ na przemysł medyczny. Uważa się, że biofabryki mogą być ostatecznym kluczem do obniżenia ceny drogich, ratujących życie związków farmaceutycznych.

Drobnoustroje syntetyzują różnorodne enzymy do zastosowań przemysłowych, takich jak sfermentowana żywność, odczynniki do testów laboratoryjnych, produkty mleczne (takie jak renina ), a nawet w odzieży (takiej jak grzyb Trichoderma, którego enzym jest używany do nadania dżinsom wyglądu spranego w kamieniu).

Obecnie istnieje możliwość wykorzystania drobnoustrojów jako alternatywy dla surfaktantów na bazie ropy naftowej. Mikrobiologiczne środki powierzchniowo czynne nadal miałyby ten sam rodzaj hydrofilowych i hydrofobowych grup funkcyjnych, co ich odpowiedniki na bazie ropy naftowej, ale mają wiele zalet w porównaniu z konkurencją. Dla porównania, drobnoustrojowe związki amfifilowe mają silną tendencję do pozostawania funkcjonalnymi w ekstremalnych środowiskach, takich jak obszary o wysokiej temperaturze lub ekstremalnym pH. wszystko to jest biodegradowalne i mniej toksyczne dla środowiska. Ta wydajna i tania metoda produkcji może być rozwiązaniem problemu stale rosnącego światowego zużycia surfaktantów. Jak na ironię, największym popytem na surfaktanty pochodzenia biologicznego jest przemysł naftowy, który wykorzystuje surfaktanty w ogólnej produkcji, a także przy opracowywaniu specyficznych kompozycji olejowych.

Drobnoustroje są bogatym źródłem lipaz, które mają wiele zastosowań przemysłowych i konsumenckich. Enzymy pełnią wiele różnych funkcji w komórkach żywych organizmów, więc sensowne jest, że możemy ich używać do podobnych celów na większą skalę. Enzymy drobnoustrojowe są zazwyczaj preferowane do masowej produkcji ze względu na szeroką gamę dostępnych funkcji i ich zdolność do masowej produkcji. Enzymy roślinne i zwierzęce są zazwyczaj zbyt drogie, aby mogły być produkowane masowo, jednak nie zawsze tak jest. Zwłaszcza w roślinach. Przemysłowe zastosowania lipaz na ogół obejmują enzym jako bardziej wydajny i opłacalny katalizator w produkcji cennych komercyjnie chemikaliów z tłuszczów i olejów, ponieważ są one w stanie zachować swoje specyficzne właściwości w łagodnych, łatwych w utrzymaniu warunkach i pracować ze zwiększoną szybkością . Inne już udane zastosowania enzymów lipolitycznych obejmują produkcję biopaliw, polimerów, niestereoizomerycznych farmaceutyków, związków rolniczych i związków wzmacniających smak.

W odniesieniu do optymalizacji przemysłowej zaletą biofabrycznej metody produkcji jest możliwość bezpośredniej optymalizacji poprzez ukierunkowaną ewolucję. Wydajność i specyfika produkcji będzie z czasem wzrastać poprzez narzucenie sztucznej selekcji. Ta metoda poprawy wydajności nie jest niczym nowym w rolnictwie, ale jest to stosunkowo nowa koncepcja w produkcji przemysłowej. Uważa się, że ta metoda będzie znacznie lepsza od konwencjonalnych metod przemysłowych, ponieważ masz optymalizację na wielu frontach. Po pierwsze, mikroorganizmy tworzące biofabrykę mogą ewoluować zgodnie z naszymi potrzebami. Drugi front to konwencjonalna metoda optymalizacji spowodowana integracją zaawansowanych technologii. Ta kombinacja postępu konwencjonalnego i biologicznego jest właśnie wykorzystywana i zapewnia praktycznie nieograniczoną liczbę zastosowań.

Zobacz też

Bibliografia