Z góry przepraszam za literówki ☺

Konsultacje: poniedziałek 11-13 C6/111
Piątek 13-15 C6/111

Kolokwium 1: 10 maja
Kolokwium 2: 24 maja

Wykładu nie będzie: 5 kwietnia i 26 kwietnia

Zaliczenie: test wyboru bez punktów ujemnych lub test prawda/fałsz z punktami ujemnymi.
Zaliczenie od 50%.

Wykład 1

W biodegradacji nie występuje strumień produktu, są tylko produkty uboczne.
Separacja bioproduktów:

a.

Izolacja biokatalizatora:

•

Mikroorganizm

•

Enzym immobilizowany

•

Enzym natywny

b.

Izolacja produktu:

•

Rozpuszczony/zawieszony w roztworze (nie jest w pełni rozpuszczony, nie
przekroczył stężenia nasycenia)

•

W fazie drugiej

•

W postaci precypitatu

•

W hodowli:



Wydzielany z komórek



Związany ze ścianą komórkową



Gromadzony w komórkach



Charakter mieszany

Przy doborze metody oczyszczenia bioproduktu należy uwzględnić jego:

a.

Wymagany stopień oczyszczenia (im wyższy, tym separacja bardziej zróżnicowana)

b.

Właściwości: reaktywność, hydrofobowość, charakter jonowy, polarność

c.

Wrażliwość na warunki fizyczne: temperatura, pH, siła jonowa

Stosując metodę separacji należy znaleźć, czy składniki separowane się różnią.
Jeżeli dany produkt znajduje się wewnątrz mikroorganizmu proces separacji poprzedzany jest
rozerwaniem komórki.
Rozrywanie komórek – zniszczenie ściany i błony komórkowej:

a.

Metody mechaniczne:

•

Zastosowanie fal ultradźwiękowych

•

Mielenie i wytrząsanie komórek

•

Nagła zmiana ciśnienia ( do 1000 atmosfer)

b.

Metody łączone (najpierw usuwamy ścianę komórkową, a potem błonę)

•

Chemiczna lub biologiczna destrukcja ściany komórkowej

•

Fizyczne rozerwanie błony komórkowej

Metody łączone – destrukcja ściany komórkowej:
- zastosowanie środków chemicznych – detergentów, alkaliów, rozpuszczalników
organicznych

- wykorzystanie enzymów hydrolizujących wiązanie pomiędzy związkami tworzącymi
ściany komórkowe.
(ułatwić to można poprzez zmutowanie ściany komórkowej poprzez wzrost hodowli np.: w
obecności jonów magnezu, penicyliny, cykloseryny).
Ściana komórkowa zbudowana jest z 2 składników:
- N-acetyloglukozoamina (G)
- kwas N-acetylomuraminowy (M)

Może również występować DAP => kwas diaminopimelinowy.
Wiązanie między M-G => endoacetylomuramidazy
Wiązanie pomiędzy G-M => Endo- i egzoacetyloglukozoamidazy
Wiązanie pomiędzy M-Ala => amidazy acetylomuramylo-L-alaniny
Wiązanie pomiędzy resztami aminokwasowymi pentapeptydu => peptydazy
Fizyczne rozerwanie błony komórkowej:
- nagłe obniżenie ciśnienia (naprężenia fizyczne)
- nagła zmiana temperatury (szok osmotyczny)
Układy heterogeniczne

•

Układ makrodyspersyjny >0.1nm komórki mikroorganizmów, nośniki z enzymem
immobilizowanym, piasek, kawałki ciał stałych, krople oleju

•

Układ mikrodyspersyjny 0.1μm-0.1nm cząsteczki opadające, cząsteczki nieopadające

Układy homogeniczne

•

Układ koloidalny 1nm-0.1μm ultramikroskopowo oddzielne cząstki, makroskopowo
układ homogeniczny (białka)

•

Roztwory molekularne 0.1nm-1nm rozpuszczalne gazy, związki organiczne

•

Roztwory jonowe <0.1nm sole, kwasy zasady

2 ostatnie powyższe grupy – jony, cząsteczki, które są w pełni rozpuszczone.
Układ homogeniczny – układ, gdzie ciecz jest jednorodna

Układ koloidalny – pseudohomoniczny (rozproszony równomiernie w całej objętośći), białko,
mleko
Układ heterogiczny – zawiesina (ciało stałe – ciecz):

a.

Komórki mikroorganizmów

b.

Nośniki ziarniste z im mobilizowanym katalizatorem

c.

Struktury żelowate z enzymem w okluzji

d.

Kryształy (osad) reagentu

Okluzja – zjawisko mechanicznego zamykania obcych jonów lub cząsteczek we wnętrzu
kryształów osadu, np. podczas wytrącania siarczanów w postaci osadu BaSO

4

.

Układ heterogeniczny – emulsja (ciecz – ciecz)

a.

Substraty oleiste

•

Enzym działa jako katalizator i emulgator

b.

Dodatek rozpuszczalnika organicznego dla hydrofobowych substratów (lipazy,
proteazy, oksydazy)

•

Rozbudowa powierzchni w stosunku do lipaz

Emulsja – rozproszenie jednej fazy w drugiej
Lipazy, esterazy – działają na substraty emulsyjne.
Układy heterogeniczne:

•

Filtracja

•

Wirowanie

•

Sedymentacja

•

Flotacja

W układach heterogenicznych do rozdziału wykorzystywana jest różnica ciśnień
Układy homogeniczne:

•

Destylacja

•

Ekstrakcja

•

Sorpcja

W układach homogenicznych do rozdziału wykorzystywany jest gradient stężeń.
Cząstką, która spina oba układy razem są procesy membranowe.
Dodatkowe procesy jednostkowe:

•

Rozpuszczanie selektywne

•

Zatężanie

•

Krystalizacja

•

Precypitacja

•

Suszenie

•

Koagulacja

•

Flokulacja