Kemiostategenskaper, historia och användningsområden

han Kemostat Det är en enhet eller en enhet som används för odling av celler och mikroorganismer. Det kallas också bioreaktor och har förmågan att experimentellt reproducera vattenmiljöer som sjöar, sedimentation eller behandlingslaguner, bland andra.

Det beskrivs på ett generaliserat sätt som en behållare (storlek kommer att bero på om användningen är industriell eller laboratorium) med en post så att mellan sterilt material och en utgång genom vilket materialet är resultatet av processen kommer att komma ut, vilket vanligtvis är näringsämnen, avfall, sterilt material, mikroorganismer bland andra.

Kemiosotatdiagram. Tagen och redigerad från: cgraham2332 [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)].

Det upptäcktes och presenterades självständigt och nästan samtidigt av forskarna Jacques Monod, Aaron Novick och Leo Szilard 1950 1950. Monod arbetade ensam och kallade honom Bactogen, medan Novick och Szilard arbetade tillsammans och kallade honom Chemostat, ett namn som varar fram till idag.

[TOC]

Kemiostatens egenskaper

Chemostat kännetecknas av det ständiga tillsatsen av ett medium som innehåller ett enda näringsämne som begränsar tillväxten och samtidigt eliminerar en del av grödan, såsom överskott av produktion, metaboliter och andra ämnen. Denna eliminering ersätts ständigt av nytt material, vilket uppnår en stabil balans.

Under dessa förhållanden är hastigheten med vilken odlingen av mikroorganismer utvecklas lika med den hastighet vid vilken den utspäds. Detta är nyckeln med avseende på andra odlingsmetoder, eftersom ett stabilt tillstånd kan uppnås i en konstant och definierad miljö.

En annan viktig egenskap är att med kemiosteat kan operatören kontrollera fysiska, kemiska och biologiska variabler såsom volym av individer i odling, upplöst syre, mängd näringsämnen, pH, etc.

Metodprincip

Metoden består av en population av mikroorganismer som växer från början av liknande den som ges i diskontinuerliga eller partier (den enklaste flytande kulturen). När populationerna växer är det nödvändigt.

Kan tjäna dig: Epitope

På detta sätt utförs en utspädning i kemostaten med hjälp av kontinuerligt tillsats av färskt medium och eliminering av grödan som beskrivs delvis i föregående stycke. Ett enda näringsämne ansvarar för att begränsa tillväxten i behållaren medan resten är närvarande.

Detta endast begränsande näringsämne av tillväxt är förutbestämt av personen som utvecklar experimentet, det kan vara vilket som helst näringsämne och i många fall kommer det att bero på kulturarten.

Historia

De diskontinuerliga grödorna av mikroorganismer är från århundraden (tillverkning av öl och andra drycker). Kontinuerliga grödor är dock något relativt modernare. Vissa mikrobiologer tillskriver början av kontinuerlig gröda till den berömda ryska mikrobiologen Serguéi Vinagraski.

Vinagragraski studerade tillväxten av sulforeduktiva bakterier i en anordning designad av den (Vinagraski -kolumn). Under sina studier levererade han kolonndropparna av vätesulfid som mat för dessa bakterier

När man pratar om kontinuerliga grödor är det obligatoriskt att prata om 3 tecken: Jacques Monod, Aaron Novick och Leo Szilard. Monod var en invigad biolog och vinnare av Nobelpriset 1965.

Denna forskare (Monod), medan han var en del av Pasteur Institute, utvecklade många uppsatser, beräkningar och analys mellan 1931 och 1950. Under denna tid skapade han den matematiska modellen för mikroorganismtillväxt som senare skulle kallas Monod -ekvationen.

År 1950, baserat på ekvationen som bär hans namn, designade han en enhetsmodell som tillät en mikroorganismkultur kontinuerligt och kallad bactogen.

Å andra sidan träffades forskarna Novick (fysiska) och Szilard (kemiska) när de arbetade med Manhattan -projektet (atombomben) 1943; År senare började de visa intresse för bakterietillväxt och 1947 associerade de att arbeta tillsammans och dra nytta av detta.

Kan tjäna dig: lipidsyntes: typer och deras huvudmekanismer

Efter flera försök och analys som Novick och Szilard, baserat på Monods beräkningar (Monod -ekvation), har också utformat 1950 en kontinuerlig kulturmodell av mikroskopiska organismer som de kallade kemostat, och det är namnet som hittills har upprätthållits hittills. Men de tre tillskrivs uppfinningen.

Ansökningar

Biologi och adaptiv utveckling

Verktygen som erbjuds av detta kontinuerliga kultursystem av mikroorganismer används av ekologer och evolutionister för att studera hur tillväxthastigheten påverkar cellulära processer och metabolism och hur det styr selektionstrycket och uttrycket av gener.

Detta gör det möjligt efter utvärdering och hållit dussintals till hundratals generationer i kemostat under kontrollerade förhållanden.

Två kemiostater, som används i ammoniumtoxicitetsanalys i jäst. Tagen och redigerad från: (Bild: Maitreya Dunham) [CC av 2.5 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/2.5)]].

Cellbiologi

Praktiskt taget alla kemostatrelaterade studier är relaterade till cellbiologi, till och med molekylär, evolutionär, etc.

Specifikt ger användningen av kemostat för denna gren av biologi värdefull information som gör det möjligt att utarbeta matematiska modeller som är nödvändiga för att förstå de metaboliska processerna i studiepopulationen.

Molekylärbiologi

Under de senaste tio åren eller kanske mer har intresset för användning av kemostat i molekylär analys av mikrobiella gener vuxit. Kulturmetoden underlättar information som erhåller omfattande eller systemisk analys av mikroorganismgrödor.

Studier inom detta område med kemiosteat tillåter DNA -transkriptionsanalys i hela genomet, samt kvantifiera genuttryck eller identifiera mutationer i specifika gener från organismer som jäst Saccharomyces cerevisiae, Till exempel.

Det kan tjäna dig: Flora och fauna från Nuevo León

Berikade grödor

Dessa studier genomförs med hjälp av diskontinuerliga system sedan slutet av 1800 -talet med verk av Pekerinck och Vinagraski, medan de i 60 -talet av förra seklet började göras i kontinuerliga grödor med Chemostat.

Dessa studier består av berikande kulturmedier för att skörda olika typer av mikrober (i allmänhet bakterier), det används också för att bestämma frånvaron av vissa arter eller upptäcka närvaron av vissa vars andel är mycket låg eller nästan omöjlig att observera i det mellersta naturliga.

Anrikande grödor används också i öppna kontinuerliga system (kemostater) för att utveckla mutanta bakterier, främst aidotrofiska eller de som kan bli läkemedelsresistenta som antibiotika som antibiotika.

Etanolproduktion

Ur industriell synvinkel är användningen och produktionen av biobränslen allt vanligare. I det här fallet är det produktion av etanol från de gram negativa bakterierna Zymomonas Mobilis.

Under processen används flera stora seriekemiosteater, underhålls vid konstant koncentrationer av glukos och andra sockerarter, så att de omvandlas till etanol till anaeroba förhållanden.

Referenser

1. Chemostat: Den ideala kontinuerliga reaktorn för den agiterade tanken. Återhämtat sig från: bioreaktorer.Stativ.
2. Kemostat. Hämtad från: i.Wikipedia.org.
3. N. Ziv, n.J. Brandt, & d. Gresham (2013). Användning av kemostater i mikrobiella systembiologi. Journal of Visualized Experiments.
4. TILL. Novick & l. Szilard (1950). Beskrivning av kosatet. Vetenskap.
5. J. Monod (1949). Tillväxten av bakteriell kulturell översyn av mikrobiologi.
6. D. Gresham & J. Hong (2015). Den funktionella grunden för anpassningsutveckling i kemostater. FEMS Mikrobiologiska recensioner.
7. H.G. Schlegel, & h.W. Jannasch (1967). Anrikningskulturer. Årlig översyn av mikrobiologi.
8. J. Thierie (2016). Introduktion till polyfasiska spridda systemteori. (Eds) Springer Nature. 210 sid.