background image

M

IKROBIOLOGIA 

T

ECHNICZNA 

– studia zaoczne 

Ćwiczenie 6 

 

część teoretyczna 

___________________________________________________________________________ 

 

Ć

WICZENIE 

6: D

OSKONALENIE SZCZEPÓW 

PRODUKCYJNYCH NA DRODZE MUTAGENIZACJI

 

 
 
Wstęp  
 

 Drobnoustroje pozyskane ze środowiska naturalnego prowadzą procesy biosyntezy lub 

biotransformacji z wydajnością nie wystarczającą zazwyczaj do opracowania ekonomicznego 
procesu technologicznego. Dzięki funkcjonowaniu mechanizmów regulacyjnych, 
ukształtowanych na drodze ewolucji, charakteryzują się one skoordynowanym 
i zbilansowanym metabolizmem. Dobierając warunki hodowli można częściowo zmieniać 
aktywność metaboliczną szczepów dzikich i uzyskiwać podwyższenie wydajności 
pożądanego produktu, ale zawsze w granicach określonych genotypem. Zasadnicze zmiany 
metaboliczno-fizjologiczne można uzyskać w wyniku modyfikacji genotypu drobnoustrojów, 
a jednym z podstawowych sposobów są mutageneza (i selekcja mutantów o cechach 
korzystnych dla danego procesu) oraz fuzja protoplastów. Należy pamiętać,  że selekcja 
mutantów zawsze ma charakter fenotypowy, gdyż prowadzona jest w warunkach określonego 
środowiska, co nie gwarantuje, że wyselekcjonowany szczep reprezentuje najlepszy genotyp.  

Pomimo kilkudziesięciu lat owocnego stosowania mutagenizacji do ulepszania 

szczepów przemysłowych nadal opiera się ona na pracochłonnej metodzie prób i błędów, 
wymagającej stosowania bardzo dużej liczby pojedynczych kultur. Nie można bowiem ustalić 
jednoznacznej korelacji między miejscem i rodzajem wywołanej mutacji a typem 
otrzymanego mutanta i ostatecznym efektem fizjologicznym. Można jednak, dzięki 
doświadczeniu, zoptymalizować procedurę poprzez dobór odpowiednich mutagenów, 
optymalnych dawek, czasu działania, miejsca oddziaływania w cyklu komórkowych, a przede 
wszystkim poprzez dopracowanie kryteriów efektywnej selekcji pożądanych mutantów.  

 
 

  

1. M

UTACJE SPONTANICZNE

 

W genomie nieustannie zdarzają się przypadkowe mutacje, chociaż istnieją tzw. gorące 

miejsca, w których częstość tych mutacji jest znacznie wyższa. Częstość mutacji 
spontanicznych może się wahać od 1 mutacji na gen na każde 10

4

 rund replikacyjnych do 

jednej na każde 10

11

 rund (przeciętnie 10

-6

, czyli jedna mutacja na każde 10

6

 rund).  

Spontaniczne mutacje są wynikiem m.in. błędów polimerazy podczas replikacji, 

fizycznego uszkodzenia DNA, rekombinacji i transpozycji. Istnieją jednak liczne systemy 
naprawcze, które wychwytują i naprawiają uszkodzenia i błędy, minimalizując częstość 
mutacji.  

Podstawowym powodem zmian w strukturze DNA jest zdolność do tworzenia przez 

zasady form tautomerycznych. Podczas replikacji adenina, która normalnie tworzy parę z 
tyminą, może ulec tautomeryzacji do swej formy iminowej i utworzyć parę z cytozyną. Jeśli 
ten błąd nie zostanie zauważony przed następną replikacją to para A-T zostanie zastąpiona 
parą G-C.  

 

__________________________________________________________________________________________ 

K

ATEDRA 

T

ECHNOLOGII 

F

ERMENTACJI I 

M

IKROBIOLOGII 

T

ECHNICZNEJ

 

http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/

 

1

 

 

background image

M

IKROBIOLOGIA 

T

ECHNICZNA 

– studia zaoczne 

Ćwiczenie 6 

 

część teoretyczna 

___________________________________________________________________________ 

 
Mutacje spontaniczne powstają także w wyniku tzw. poślizgu polimerazy, podczas 

syntezy nici DNA w miejscach występowania krótkich powtórzonych sekwencji, co prowadzi 
do insercji lub delecji krótkiego fragmentu DNA a w rezultacie do zmiany jego struktury. 
Dość często zachodzi także  oksydatywna deaminacja cytozyny do uracylu, który nie jest 
poprawnie rozpoznawany i po usunięciu pozostaje puste miejsce. Również  wbudowanie 
elementu transpozycyjnego w strukturę genu powodu mutację. 

 

  

2. C

ZYNNIKI MUTAGENNE 

 

Częstość mutacji można zwiększyć nawet kilka tysięcy razy działając na komórki 

czynnikami mutagennymi (mutagenami). Powstałe w ten sposób mutacje nazywamy 
mutacjami indukowanymi. Wyróżniamy 3 typy mutacji: punktowe (dotyczą pojedynczych 
zasad, mogą nie zmieniać struktury białka, zmieniać pojedynczy aminokwas lub skracać 
łańcuch polipeptydowy do miejsca mutacji), delecje oraz insercje (czyli wstawienie lub 
usunięcie jednej lub większej liczby zasad w DNA, prowadzące do przesunięcia ramki 
odczytu, powodują że od miejsca mutacji całe białko ma zmienioną strukturę). 

Istnieje wiele czynników fizycznych i chemicznych, które wykazują działanie mutagenne. 

W odpowiednio dużych dawkach będą działały bójczo, ale w mniejszych mutagennie. 

 

2.1. A

NALOGI ZASAD

 

Są antymetabolitami. Przypominają normalne puryny i pirymidyny i po włączeniu do DNA 
funkcjonują prawie jak normalne zasady, mają jednak większą skłonność do tworzenia par z 
błędnie dobranym partnerem. Należą tu: 5-bromouracyl i 5-bromodeoksyurydyna 
(zastępujące tyminę, tworzą parę z guaniną),  2-aminopuryna (zastępuje adeninę, para z 
cytozyną). 
 

2.2. 

CZYNNIKI INTERKALUJĄCE

 

Są to płaskie, trójpierścieniowe związki podobne w kształcie do par zasad. Mogą one wnikać 
do DNA, prowadząc do zniekształcenia helisy, zwiększenia odległości między zasadami co 
powoduje pomyłki podczas replikacji (insercje i delecje). Należą tu barwniki akrydynowe
oranż akrydyny i bromek etydyny. 
 

2.3 

CZYNNIKI MODYFIKUJĄCE 

DNA 

Są to związki chemiczne, które oddziałują na zasady w istniejącym DNA, prowadząc do 
błędnego sparowania. Na przykład  azotany (III) powodują deaminację adeniny (tworzy 
hipoksantynę), guaniny i cytozyny, w efekcie powstają mutacje punktowe. Hydroksylamina 
reaguje z cytozyną powodując,  że zaczyna tworzyć parę z adeniną.  MNNG (N-metylo-N’-
nitro-N-nitrozoguanidyna) powoduje metylację zasad.  
 

2.4. K

WAS AZOTOWY 

 

Bardzo silny mutagen, reaguje z zasadami w RNA i DNA powodując ich deaminację 
(mutacje punktowe) i przekrzyżowanie nici, szczególni aktywny wobec RNA wirusów i 
bakteriofagów o jednoniciowym DNA. 
 

2.5. 

PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCE

 

Promieniowanie o długości fal 254-265 nm (tzw. daleki ultrafiolet) jest silnie pochłaniane 
przez kwasy nukleinowe, w dużych dawkach jest letalne, w mniejszych powoduje 

__________________________________________________________________________________________ 

K

ATEDRA 

T

ECHNOLOGII 

F

ERMENTACJI I 

M

IKROBIOLOGII 

T

ECHNICZNEJ

 

http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/

 

2

 

background image

M

IKROBIOLOGIA 

T

ECHNICZNA 

– studia zaoczne 

Ćwiczenie 6 

 

część teoretyczna 

___________________________________________________________________________ 

uszkodzenia w DNA. Są to w 90% dimery pirymidyn, głównie tyminy. Mutacja powstaje na 
skutek zniekształcenia helisy, co uniemożliwia replikację i transkrypcję DNA, ale także gdy 
komórka próbuje naprawić uszkodzenie używając niedoskonałego systemu naprawczego 
zwanego SOS (powoduje liczne błędy). 
Mutacje prowadzi się także w bliskim UV (ok. 360 nm) w połączeniu z 8-
metoksypsoralenem, czynnikiem uczulającym DNA na ten rodzaj promieniowania.  
Promieniowanie jonizujące o wysokiej energii powoduje wybicie elektronów i jonizację 
cząsteczek, powstające reaktywne wolne rodniki reagują z zasadami azotowymi i powodują 
rozerwanie jednej (uszkodzenie może być naprawione) lub obu nici DNA (letalne). 
 

2.6. 

MUTAGENEZA IN VITRO

 

Ostatnio coraz częściej stosowana metoda, polegająca na syntezie chemicznej sekwencji 
DNA, która następnie jest wykorzystana do zastąpienia fragmentu DNA w genomie szczepu 
dzikiego. 
 
 

Ważną kwestię stanowi dobór odpowiedniej dawki mutagenu. Początkowo uważano, 

że optymalna jest dawka o efekcie letalnym wynoszącym ponad 99%. Obecnie stosuje się 
mniejsze dawki, uzyskując dobre wyniki przy przeżywalności powyżej 10%. Znane są 
również przykłady otrzymywania wartościowych mutantów przy zachowaniu blisko 100% 
przeżywalności.  Zbyt duże dawki mutagenu powodują powstanie wielu uszkodzeń 
równocześnie, dając najczęściej niekorzystne efekty, co może maskować ewentualne 
pożądane mutacje. Celowe jest zatem stworzenie takich warunków mutagenizacji, aby 
wyselekcjonowane szczepy charakteryzowały się pojedynczymi mutacjami. 
 
 

3. M

ETABOLICZNE WARUNKI MUTAGENEZY

 

Formą materiału biologicznego najbardziej dogodną do przeprowadzania mutagenizacji są 

pojedyncze, jednojądrowe  komórki haploidalne. U promieniowców i grzybów 
najkorzystniejsze jest użycie w tym celu spor. Jeśli szczepy nie wytwarzają spor, wówczas 
mutagenizacji poddawane są niewielkie fragmenty mechanicznie rozdrobnionej grzybni 
wegetatywnej.  
Efektywność procesu mutagenizacji zależy nie tylko od rodzaju użytego czynnika, ale 
również od tego z jakiej fazy hodowli pochodzą komórki. Mutageny reagujące z DNA (np. 
kwas azotawy, odczynniki alkilujące, promieniowanie UV) mogą być stosowane zarówno 
wobec komórek spoczynkowych, jak i aktywnie namnażających się. Inne (np. MNNG, 5-
bromouracyl, 2-aminopuryna) najaktywniej działają w fazie replikacji. 
Również  skład pożywki i warunki hodowli przed zadziałaniem  mutagenu wpływają na 
jego skuteczność. Bakterie hodowane w podłożu minimalnym są bardziej odporne na 
działanie mutagenów niż komórki hodowane w podłożu bogatym w zasady purynowe i 
pirymidynowe. Działanie mutagenne promieniowania jonizującego stymuluje obecność 
tlenu
, ale w przypadku hydroksylaminy zwiększa jedynie efekt letalny. 
 
Pierwotne zmiany w strukturze DNA są eliminowane dzięki istnieniu w komórce 
mechanizmów naprawczych, do których zalicza się m.in. fotoreaktywację  (światło 
widzialne aktywuje enzym rozszczepiający dimery tyminowe).  Odpowiednia duża dawka 
mutagenu powoduje, że organizm nie jest w stanie naprawić wszystkich uszkodzeń, co może 
spowodować także  śmierć komórki.  Mechanizmy naprawcze mogą przywrócić genotyp do 

__________________________________________________________________________________________ 

K

ATEDRA 

T

ECHNOLOGII 

F

ERMENTACJI I 

M

IKROBIOLOGII 

T

ECHNICZNEJ

 

http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/

 

3

 

background image

M

IKROBIOLOGIA 

T

ECHNICZNA 

– studia zaoczne 

Ćwiczenie 6 

 

część teoretyczna 

___________________________________________________________________________ 

stanu wyjściowego (niemutagenne, np. fotoreaktywacja, wycinanie uszkodzonych 
fragmentów i resynteza DNA, rekombinacja) lub spowodować trwałe, wtórne błędy w 
strukturze DNA. Do tych drugich należy przede wszystkim tzw. mechanizm SOS indukowany 
po zatrzymaniu replikacji DNA, który funkcjonuje po zadziałaniu promieniami UV, 
jonizującym oraz większością mutagenów chemicznych. Odmienne systemy naprawcze 
działają po MNNG. Uszkodzenia poreperacyjne są  głównym  źródłem powstawania 
mutantów. 
 

Wzrost częstotliwości  mutacji można też uzyskać inkubując komórki w obecności 

inhibitorów niemutagennych mechanizmów naprawczych: akryflawina, kofeina, 
metylopuryny, chinony, kwaśny siarczyn sodowy, arsenin sodowy. 
 

Często zdarza się,  że pomimo zaistnienia korzystnej mutacji może ona pozostać nie 

wykryta. Do przyczyn takiego stanu zalicza się: 

-  zbyt szybkie testowanie materiału pomutacyjnego (przed zakończeniem procesu 

stabilizacyjnego mutacji) 

-  testowanie w warunkach uniemożliwiających indukcję (derepresję) 
-  testowanie populacji komórek (kolonii) genetycznie niejednorodnych 
-  testowanie przed rozdzieleniem jąder (genoforów) w przypadku komórek 

wielojądrowych i organizmów wielokomórkowych. 

 
 

4. S

ELEKCJA MUTANTÓW

  

Selekcję szczepów, zarówno wariantów naturalnych, jak i mutantów przydatnych do 

celów technologicznych, można prowadzić w dwojaki sposób: 

 

jednoetapowo – stosując testy skriningowe już podczas izolacji kolonii 

 

dwuetapowo – testując wcześniej wyizolowane czyste kultury. 

 

Testowanie wszystkich kultur jest czasochłonne i mało wydajne, dlatego dąży się do 

opracowania szybkich testów wstępnej oceny, umożliwiających ukierunkowaną selekcję 
kultur wyrastających na odpowiednim podłożu agarowym, charakteryzujących się 
korzystnymi cechami przemysłowymi. Najczęściej testy te opierają się na wykorzystaniu 
zjawiska dyfuzji pozakomórkowych produktów metabolizmu w podłożu agarowym 
i określeniu wielkości powstających stref ich przenikania (przy użyciu określonych 
wskaźników, specyficznych wywoływaczy lub organizmów testowych). 
 

4.1. M

ETODA PŁYTKOWA Z UŻYCIEM  WSKAŹNIKÓW

 

Istnieje szereg testów umożliwiających przy użyciu indykatorów szybkie, półilościowe 
różnicowanie kolonii drobnoustrojów, wytwarzających lub przekształcających wiele 
związków chemicznych. Wytwarzanie kwasów organicznych i amin można wykazać stosując 
np. błękit bromofenolowy lub czerwień obojętną, które zmieniają barwę w zależności od pH. 
Szczepy syntezujące enzymy amylolityczne można różnicować na podłożu ze skrobią (po 
zalaniu jodem widać przejaśnienia), enzymy proteolityczne z kazeiną, celulolityczne 
obserwując strefy rozpuszczania celulozy barwionej czerwienią Kongo, a aktywność 
pektynolityczną na podstawie upłynniania  żelu pektynowego. Wykrycie syntezy nukleaz 
możliwe jest dzięki testom z kwasem solnym, powodującym zmętnienie w miejscach 
zawierających niezhydrolizowany kwas nukleinowy oraz z oranżem akrydyny i obserwacją w 
nadfiolecie fluorescencji w miejscach z nierozłożonym DNA 

__________________________________________________________________________________________ 

K

ATEDRA 

T

ECHNOLOGII 

F

ERMENTACJI I 

M

IKROBIOLOGII 

T

ECHNICZNEJ

 

http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/

 

4

 

background image

M

IKROBIOLOGIA 

T

ECHNICZNA 

– studia zaoczne 

Ćwiczenie 6 

 

część teoretyczna 

___________________________________________________________________________ 

 

4.2. M

ETODA PODWÓJNEJ HODOWLI NA PŁYTKACH 

P

ETRIEGO

 

Do selekcji szczepów produkujących antybiotyki, witaminy czy aminokwasy stosuje się 
metodę, w której testowane kolonie, wyrosłe na jednym podłożu (A) zalewa się warstwą 
innego (B), zaszczepionego odpowiednio dobranych organizmem testowym (rys. 1A.). 
 
 

 
 
 
 
 
 
 

Rys. 1. Metody selekcji 
szczepów produkujących 
substancje czynne 
biologicznie; A – zastosowanie 
folii półprzepuszczalnej, B – 
użycie podwójnych płytek z 
przegrodą półprzepuszczalną, 
C – metoda bloczków 
agarowych, D – metoda 
bloczków agarowych 
połączona z użyciem wskaźnika 
barwnego.

 

 
 
 
 

Wokół kolonii wytwarzających antybiotyki powstają strefy zahamowania wzrostu 

szczepu testowego, których wielkość zależy od ilości antybiotyku wydzielanego poza 
komórkę i jego dyfuzji w żelu agarowym oraz od wrażliwości szczepu testowego.   
Szczepami testowymi w pracach nad drobnoustrojami produkującymi aminokwasy lub 
witaminy są mutanty auksotroficzne (pokarmowe), które wymagają do swojego wzrostu 
określonego czynnika. Strefy wzrostu  wokół badanych kolonii świadczą o wytwarzaniu 
i wydzielaniu przez nie badanego metabolitu. 
Metody te nie są jednak przydatne w przypadku produktów gromadzonych 
wewnątrzkomórkowo. Przysparzają one też  kłopotów z izolacją czystych kultur szczepu 
produkcyjnego, bez domieszek szczepu testowego. 
 

 W  związku  z tym opracowano modyfikacje tej metody. Najprostszą z nich jest 

oddzielenie podłoża z organizmem testowym od kolonii badanych cienką folią celofanową. 
Innym rozwiązaniem jest zastosowanie dwustronnych płytek z tworzywa syntetycznego, 
przegrodzonych półprzepuszczalną membraną o średnicy porów 0,2 

µ

m. Z jednej strony, na 

podłożu A rosną testowane kolonie, z drugiej zaś na podłożu B, szczep testowy (rys. 1B.). 
Membrana stanowi skuteczną przegrodę dla komórek drobnoustrojów, umożliwia natomiast 
swobodną dyfuzję cząsteczek wytwarzanego metabolitu. 
Metody te wykorzystywane są podczas selekcji kultur izolowanych ze środowiska 
naturalnego lub mutantów w początkowym etapie ich ulepszania (o niskiej jeszcze 
wydajności). 

__________________________________________________________________________________________ 

K

ATEDRA 

T

ECHNOLOGII 

F

ERMENTACJI I 

M

IKROBIOLOGII 

T

ECHNICZNEJ

 

http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/

 

5

 

background image

M

IKROBIOLOGIA 

T

ECHNICZNA 

– studia zaoczne 

Ćwiczenie 6 

 

część teoretyczna 

___________________________________________________________________________ 

 

4.3. M

ETODA KRĄŻKÓW AGAROWYCH

 

Z hodowli płytkowej wycina się sterylnie krążki podłoża z testowanymi koloniami, inkubuje 
się je w warunkach dobrego nawilżenia powietrza, a następnie przenosi na płytki z podłożem 
zawierającym drobnoustrój testowy (rys. 1C.). 
 

4.4. M

ETODA REPLIK 

 

Technika ta polega na przeniesieniu odcisku kolonii z płytki wyjściowej na płytki z jałowym 
podłożem przy pomocy welwetowego stempla. Kolonie wyrosłe na replikach służą do 
testowania syntezy metabolitów, podczas gdy płytka wyjściowa pozostaje nie zakażona do 
izolacji wybranych kolonii (rys. 2.). Możliwość wykonania większej liczby replik pozwala na 
badanie aktywności względem dużej liczby szczepów testowych. 
 
 

 

 

Rys. 2. Selekcja mutantów auksotroficznych metodą replik; 1-3 – podłoża kompleksowe, 2 – pożywka minimalna 

 
 

4.5. N

OWE METODY SKRININGU LEKÓW PRZECIW CHOROBOM INFEKCYJNYM

 

Po niepowodzeniach, jakimi zakończyły się metody stosowania klasycznych antybiotyków do 
leczenia infekcji wirusowych, obecne wysiłki zmierzają w kierunku skriningu 
antymetabolitów oraz inhibitorów enzymów, gł. wirusowych (neuramidazy i hialuronidazy) 
oraz inhibitorów syntezy białek, DNA i RNA. leków przeciwbakteryjnych poszukuje się 
wśród inhibitorów syntezy ściany komórkowej bakterii, a środków przeciwgrzybiczych 
i owadobójczych – wśród inhibitorów syntezy chityny. Do skriningu antybiotyków używa się 
superwrażliwych oraz szczególnie opornych szczepów testowych, nie stosowanych do tej 
pory. Ten drugi rodzaj jest źródłem enzymów, które inaktywują lub degradują antybiotyki. 
Ich inhibitory mają istotne znaczenie medyczne. Dotychczas wykryto m.in. kwas 
klawulanowy i inne inhibitory 

β-laktamaz, enzymów odpowiedzialnych za destrukcję 

pierścienia 

β-laktamowego w penicylinach i cefalosporynach. Identyfikacja tych inhibitorów 

polega na zalewaniu krążków agarowych z wyrosłymi badanymi drobnoustrojami, agarem 

__________________________________________________________________________________________ 

K

ATEDRA 

T

ECHNOLOGII 

F

ERMENTACJI I 

M

IKROBIOLOGII 

T

ECHNICZNEJ

 

http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/

 

6

 

background image

M

IKROBIOLOGIA 

T

ECHNICZNA 

– studia zaoczne 

Ćwiczenie 6 

 

część teoretyczna 

___________________________________________________________________________ 

zawierającym 

β-laktamazę. Po okresie niezbędnym do dyfuzji inhibitora i wystąpienia reakcji 

między enzymem i inhibitorem, całość pokrywa się drugą warstwą agaru, zawierającą substrat 
dla tego enzymu i jednocześnie chromogen. Może to być np. nitrocefina – półsyntetyczna 
cefalosporyna o barwie żółtej. Wokół kolonii wytwarzających inhibitory 

β-laktamaz 

pozostaje strefa niezmienionej barwy żółtej, podczas gdy reszta płytki, w wyniku 
enzymatycznej degradacji nitrocefiny, zmienia kolor na czerwony (rys. 1D.). 
 

4.6.

 SKRINING INNYCH METABOLITÓW AKTYWNYCH FARMAKOLOGICZNIE

 

Najważniejszą grupę tych substancji stanowią leki przeciwnowotworowe. Poszukuje się ich 
wśród inhibitorów syntezy DNA, RNA i białek. Należą tu antymetabolity, zwłaszcza analogi 
strukturalne zasad purynowych, pirymidynowych i ich nukleozydów. Skrining jest 
stosunkowo prosty, gdyż antymetabolity przejawiają silną aktywność przeciwbakteryjną w 
podłożach ubogich (minimalnych), zanikającą po uzupełnieniu ich odpowiednimi 
metabolitami lub w podłożach kompleksowych. 
 

4.7. S

ELEKCJA MUTANTÓW AUKSOTROFICZNYCH 

 

Mutanty auksotroficzne (pokarmowe) mogą rosnąć w pożywce minimalnej uzupełnionej 
wymaganym czynnikiem wzrostowym, np. aminokwasem, witaminą, zasadą azotową. 
Prowadząc selekcję auksotroficznych mutantów bakterii wrażliwych na antybiotyki 
zakłócające syntezę ściany komórkowej, stosuje się metodę penicylinową (rys. 3.). 
 

zawiesina 

pomutacyjna 

 
 
 

hodowla w podłożu 

wzbogaconym 

wirowanie i umieszczenie w 

wodzie destylowanej 

hodowla w podłożu 

minimalnym 

 
 
 

dodatek

penicyliny

wzrost prototroficznych 
sferoplastów 

 
 
 
 
 

pękanie sferoplastów 

 
 
 
 
 
 

wzrost auksotrofów

 

 
Rys. 3. Metoda penicylinowa wzbogacania populacji w komórki auksotroficzne

 

 
Zawiesina pomutacyjna bakterii wprowadzana jest do podłoża minimalnego, stabilizowanego 
solami mineralnymi, cukrami lub alkoholami wielowodorotlenowymi, w którym rosną 
jedynie komórki prototroficzne. Dodatek penicyliny lub innych antybiotyków powoduje 
namnażanie się komórek pozbawionych fragmentów ściany komórkowej (tzw. sferoplastów). 
Po oddzieleniu ich od podłoża i umieszczeniu w wodzie destylowanej, prototroficzne 
sferoplasty pękają, podczas gdy komórki auksotroficzne, które nie mając możliwości rozwoju 
w podłożu przeżyły kolejne etapy postępowania, odwirowuje się i umieszcza w podłożu 

__________________________________________________________________________________________ 

K

ATEDRA 

T

ECHNOLOGII 

F

ERMENTACJI I 

M

IKROBIOLOGII 

T

ECHNICZNEJ

 

http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/

 

7

 

background image

M

IKROBIOLOGIA 

T

ECHNICZNA 

– studia zaoczne 

Ćwiczenie 6 

 

część teoretyczna 

___________________________________________________________________________ 

uzupełnionym odpowiednimi składnikami. W tych warunkach następuje namnażanie 
auksotrofów.  
Dalszą selekcję auksotrofów prowadzi metodą replik (rys. 2.), w której przy pomocy stempla 
welwetowego odciśnięte kolonie wyrosłe na podłożu kompleksowym (płytka 1) przenoszone 
są na podłoże minimalne (płytka 2), a następnie na kontrolną  płytkę 3 z podłożem 
kompleksowym. Na płytce 2 rosną jedynie prototrofy, stąd porównując wzrost na płytkach 
można ustalić położenie kolonii auksotrofów na płytce 1.  
 

4.8. S

ELEKCJA SZCZEPÓW OPORNYCH NA SUBSTANCJE TOKSYCZNE 

 

Kolonie o zwiększonej oporności na toksyczne analogi metabolitów lub toksyczne prekursory 
produktów końcowych oraz na antybiotyki i inne tego typu substancje można 
wyselekcjonować metodą płytek gradientowych (rys. 4.) lub stosując zestaw płytek z różnymi 
stężeniami związków toksycznych. Dzięki temu izoluje się kolonie wyrosłe w strefie dużego 
stężenia badanego związku. Największe znaczenie metoda ta znalazła w selekcji mutantów 
regulatorowych o zniesionych lub zmienionych mechanizmach represji i hamowania. Z takich 
mutantów można wyodrębnić wartościowe szczepy przemysłowe nadprodukujące 
aminokwasy albo aktywnie degradujące ksenobiotyki. 
 
 

 

 
Rys. 4. Metoda płytek 
gradientowych selekcji mutantów 
opornych na toksyczną substancję; 
ST – stężenie substancji 
toksycznej, A – płytka z podłożem 
zaweirającym ST, B – płytka 
zalana drugą warstwą podłoża 
(bez ST), C – w wyniku dyfuzji 
powstaje gradient stężenia 
substancji toksycznej, D – 
rozmieszcenie kolonii na płytce 
gradientowej. 

 

 
 
 
Literatura: 

1.  Chmiel A.: Biotechnologia. Podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne. PWN, 

Warszawa, 1991. 

2. Nicklin J., Graeme-Cook K., Paget T., Killington R.: Krótkie wykłady - 

Mikrobiologia. PWN, Warszawa 2000. 

3.  Libudzisz Z., Kowal K.: Mikrobiologia techniczna (tom I), PŁ, Łódź, 2000 
 

 
 
 
 

__________________________________________________________________________________________ 

K

ATEDRA 

T

ECHNOLOGII 

F

ERMENTACJI I 

M

IKROBIOLOGII 

T

ECHNICZNEJ

 

http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/

 

8