MICROORGANISMECARACTERIZAREA MICROORGANISMELOR DE INTERES BIOTEHNOLOGIC

n sens larg, biotehnologia presupune folosirea microorganismelor n procese aplicate industrial. n prezent prin biotehnologie se nelege aplicarea tehnicilor geneticii moleculare n scopul construirii de noi microorganisme capabile s sintetizeze produse cu o valoare comercial ridicat. Diversitatea microorganismelor implicate n biotehnologii este extrem de mare cuprinznd att reprezentani dintre procariote (bacterii) ct i din eucariote (drojdii i fungi).

ROLUL I UTILIZAREA MICROORGANISMELOR N BIOTEHNOLOGII

DROJDIILE

SACCHAROMYCES CEREVISIAE este specia principal folosit de om pt producerea alcoolului etilic i a CO2 prin fermentaie. Pt. obinerea vinului se folosesc specii de S.cerevisiae, var. ellipsoideus sub form de tulpini selecionate sau prin fermentaie spontan realizat de drojdii epifite. La fabricarea berii se folosesc cereale germinate ca orzul n Europa, porumbul n America i sorgul n Africa. Contaminaii de temut n timpul fermentaiei i maturrii sau dup mbuteliere sunt drojdiile slbatice (S. pasterianus, S. diastaticus), bacteriile lactice (Lactobacillus, Pediococcus) i acetice (Gluconobacter, Acetobacter). Bolile vinului i berii studiate de Pasteur pot fi evitate prin meninerea igienei industriale i prin pasteurizarea produsului finit. Fabricarea pinii se realizeaz de asemenea cu S. cereviasiae, care efectueaz n timpul dospirii o fermentaie alcoolic cu degajare de CO2 ce permite afnarea aluatului. Proteinele furajere se obin prin cultivarea drojdiei pe subproduse industriale (alcani, metanol) i reziduuri agricole (zer de lapte, melas). Adugate n furajele animalelor, proteinele aduc un bun aport de aminoacizi, vitamine i acizi nucleici. FUNGII

Ca i drojdiile, fungii sunt folosii de om pt prepararea alimentelor i a medicamentelor. Descoperirea antibioticelor i n particular a penicilinei a revoluionat dup cel de-al doilea rzboi mondial terapeutica medical permind obinerea unor infecii redutabile, salvnd astfel milioane de viei omeneti. Fungii sunt folosii n fabricarea produselor alimentare ca de exemplu: - n industria brnzeturilor au rol important n nmuierea i aromatizarea pastei, folosindu-se tulpinile. Penicillium roquefortii (brnz cu pasta verde), Penicillium camembertii i Goetrichium candidum (past presat).; n industria salamurilor folosirea unui strat alb de Penicillium nalgionvense pe suprafaa salamurilor previne dezvoltarea microorganismelor care degradeaz produsul; n Extremul Orient buturile alcoolice de tip sake japonez sunt fabricate cu ajutorul fungilor. Hidroliza amidonului din orez care precede fermentaia se realizeaz cu amilaze biosintetizate de Aspergillus oryzae; industria chimic i farmaceutic produce prin biosintez: enzime (proteaze, pectinaze, amilaze cu tulpini de genul Aspergillus), acizi organici (acid citric cu Aspergilus niger), antibiotice (penicilina cu tulpina Penicillium chrysogenum, cefalosporine cu tulpini de genul Caphalosporium), hormoni-cortizoni, biomas n scopul ob unei surse complementare de proteine pt furajarea animalelor, multe specii saprofite care se dezvolt pe resturile organice animale i vegetale desvrind ciclul biologic natural. BACTERIILE

BACTERIILE ACETICE (Gluconobacter, Acetobacter) sunt folosite la fabricarea tradiional a oetului din vin, cidru, cartofi. Ele sunt strict aerobe. Oxideaz sorbitolul n sorboz care e utilizat apoi n sinteza vitaminei C.

BACTERIILE LACTICE (Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus) fermenteaz produse lactate (iaurt, brnz dulce). Bacteriile lactice sunt prezente n mod obinuit n lapte, transformnd lactoza n acid lactic, acidifiind laptele, provocnd astfel o acrire spontan. La folosirea brnzeturilor ele particip att la formarea cheagului, ct i la maturarea lui. La fabricarea untului din smntn, Lactococcus diacetylactis produce diacetil care confer gust i arom specifice untului. Fermentaia lactic a produselor vegetale conserv i mbuntete calitile nutritive ale furajelor nsilozate i a murturilor folosite n gospodrii. Acidul lactic este produs pe scar industrial i poate fi folosit n scopuri farmaceutice.

BACTERIILE BUTIRICE (Clostridium butyricum) sunt bacterii sporulate, strict anaerobe, aparinnd genului Clostridium. Intervin n nmuierea inului i a cnepei. Prin atacarea pectinelor elibereaz fibrele textile. Producerea industrial a acetonei i butanolului se realizeaz cu Clostridium acetobutyricum prin fermentarea unor glucide. Genul Bacillus reprezint un grup de microorganisme Gram-pozitive sporulate aerobe. Unii reprezentani ai genului Bacillus produc substane toxice; ali reprezentani sunt utilizai pentru producerea de enzime (proteaze, alfa-amilaze).ACTINOMICETELE produc susbtane antibiotice folosite la combaterea maladiilor infecioase. Speciile productoare de antibiotice aparin mai ales genului Streptomyces.

Bacteriile metilotrofe cultivate pe metan sau metanol constituie o surs de proteine pt zootehnie. Propionibacterium se utilizeaz la producerea de vitamin B12. Bacteriile termofile metanogene sunt utilizate pt digestia anaerob a efluenilor industrali, a aunor reziduuri agricole i menajere n staiile de epurare.

MICROORGANISMELE EXTREMOFILE I APLICAIILE LOR N BIOTEHNOLOGII

Necesitatea crucial de progres i inovaie n biotehnologiile microbiene are la baz biodiversitatea organismelor i implic investigarea unui numr ct mai mare de medii naturale i mai ales a unor habitate diverse de tipul mediilor extreme, care sunt o surs important de microorganisme nc necunoscute sau insuficient studiate. Microorganismele respective se numesc extremofile. Aceste organime care cresc n biotopuri extreme cum sunt lacurile hipersaline i alcaline, izvoarele geotermale i sistemele marine hidrotermale i care prezint proprieti unice au fost izolate, identificate i caracterizate. Aceste organisme aparin n cea mai mare parte procariotelor (Arhebacterii i Eubacterii) dar i eucariotelor (fungi, alge fotosintetice, diatomee). Clasificarea microorganismelor extremofile: a) microorganisme adaptate supravieuirii la concentraii extreme de temperatur (psichrofile sau criofile i termofile); b) microorganisme adaptate creterii la concentraii extreme de pH (acidofile i alcalifile); c) microorganisme care supravieuiesc n condiii de presiune hidrostatic ridicat (barofile); d) microorganisme care se dezvolt n medii cu activitatea apei redus (osmofile, halofile, xerotolerante). Majoritatea extremofililor studiai au fost izolai din biotopuri naturale extreme, zone rar ntlnite pe pmnt deoarece sunt rezultatul unor combinaii neobinuite ntre factorii geologici, geografici i condiiile climatice (izvoare geotermale, habitate reci antartice, medii acvatice alcalino-saline i hipersaline, depozite de sare, soluri acide). Principalele criterii care stimuleaz i favorizeaz utilizarea microorganismelor extremofile n biotehnologii sunt: cultivarea n laborator este uor de realizat; riscul de contaminare microbian este f redus; sunt implicate n sinteza unor compui biologici cu proprieti unice; prezint mecanisme specifice de adaptare genetic la condiii extreme. Microorganismele extremofile sunt utilizate n: industria de sintez (producerea de enzime, antibiotice, compui osmoreglatori, acizi organici, surfactani), biodegradare i epurararea apelor reziduale i a zonelor poluate, recuperarea reziduurilor petroliere, detectarea cancerului (o protein de 84 kDa sintetizat de Halobacterium halobium este folosit ca antigen pt detectarea anticorpilor mpotriva oncogenei umane c-myc produs n serul pacienilor cu cancer), agricultur i ameliorarea plantelor prin inginerie genetic.10. Grupe de microorganisme def 2012Page 4