Bacteriile – producenți de compuși chimici utili în biotehnologii in vitro

Abstract

Introducere. În era biotehnologiilor moderne in vitro nomenclatorul agenților biologici în calitate de producenți se extinde și primul loc rivine bacteriilor. Pentru satisfacerea necesităților industriilor farmaceutice și alimentare în metaboliți naturali se creează tulpini noi de bacterii biotrasformate cu linii biotehnologice. Scopul. Evaluarea bacteriilor în calitate de producenți in vitro în farmacie, alimentație, ecologie şi mineralogie. Rezultate. În natura sunt cca 100000 specii de microorganisme procariote (bacterii) şi eucariote (drojdii, mucegaiuri). Datele biochimice demostrează caracterul asemănător al cailor metabolice centrale la toate formele de viață. Dar bacteriile au și căi metabolice unice: fixarea azotului atmosferic, respirația anerobă, sinteza anumitor antibiotice, fotosinteza anoxigenică. Ele au o evoluție pe orizontală, responsabilă de variabilitatea genetică şi plasticitatea metabolică la mediu variabil, ca strategie de supravețuire mediată de plasmide, care la rândul lor pot conferi proprietăți noi. Plasmidele cu caracter conjugon, transferate interspecific şi intergeneric, asigură un flux genetic, pierzând sau câştigând însușiri noi, proces controlat cromosomal în variabilitatea genetică. Aceasta stă la baza transgenezei bacteriene în crearea genotipurilor cu însușiri noi pentru obținerea compușilor utili. La stabilirea perioadei optime de recoltare a metaboliților se ține cont de faza curbei de creștere bacteriene (lag, crestere logaritmică, stationară și declin). Metabolitii primari, esențiali pentru bacterii (enzime, aminoacizi, acizi organici) – sintetizați în faza log, iar cei secundari, neesențiali (vitamine, antibiotice, alcooli) – în stationară. În biotehnologii sunt solicitate tulpini ale genurilor: Bacillus, Streptomyces – antibiotice; Escherichia, Enterobacter, Propionibacterium, Micrococcus, Brevibacterium, Lactobacillus, Lactococcus, Bifidobacterium, Gluconobacter, Xanthomonas, Acetobacter – proteine, aminoacizi, enzime, anticorpi, interefroni; Bacillus, Pseudomonas, Achromobacter, Arthrobacter, Brevibacterium, Corynebactwerium, Pseudomonas, Micrococcus, Nocardia, Alcaligenes, Spirillum, Bacillus, Vibrio – biosurfactanți în emulsifiere, solubilizare (bioremedierea țițeiului), degradarea hidrocarburilor și decontaminarea solurilor poluate; Thiobacillus, Leptospirillum, Sulfolobus – procedee de eliberare a metalelor de interes; Lactobacillus – panificație; Azotobacter, Klebsiella, Acetobacter, Leuconostoc – biopolimeri în alimentație; Propionibacterium – arome alimentare. Concluzii. Bacteriile sunt producenți in vitro de perspectivă (manipulabil genetic, creștere rapidă, productivitate) pentru bioindustriile moderne.

Introduction: In the modern biotechnology in vitro era the nomenclature of biological agents as producers is expanding and the first place belongs to bacteria. To satisfy the increasing needs of pharmaceutical and food industries in primary and secondary metabolites the new strains of biotransformed bacteria with biotechnological lines transgenic bacteria there are being created. The purpose: The evaluation of bacteria taxa as producers in vitro in pharmacy, nutrition, ecology, and mineralogy. Results: Today, in the nature there are about 100.000 species of prokaryotic microorganisms (bacteria) and eukaryotic (yeasts, moulds). Biochemical data has demonstrated the similarity of central metabolic pathways for all life forms. Nevertheless, the bacteria also have unique metabolic pathways in the living world: fixation of atmospheric nitrogen, anaerobic respiration, synthesis of some antibiotics, anoxigenic photosynthesis. The bacteria has a horizontally evolution, responsible for genetic variability and metabolic plasticity to variable environment as a plasmid-mediated survival strategy, which in turn can confer new properties. Plasmids with conjugon characteristic, transferred interspecifically and intergenerically, provide a genetic flow through which new properties are lost and gained continuously. This was the basis for bacterial transgenesis to create new genotypes with new properties for obtaining useful compounds. To establish optimal periods for harvesting metabolites in the biotechnological process, it is important to know the growing curve of bacteria (lag, logarithmic, stationary and decline). Primary metabolites, essential for bacteria (enzymes, amino acids, and organic acids) are synthesized in the log phase, and secondary, non-essential (vitamins, antibiotics, and alcohols) – in the stationary. The most used strains in biotechnology are: Bacillus, Streptomyces – antibiotics; Escherichia, Enterobacter, Propionibacterium, Micrococcus, Brevibacterium, Lactobacillus, Lactococcus, Bifidobacterium, Gluconobacter, Xanthomonas, Acetobacter, Corynebacterium – proteins, amino acids, enzymes, antibodies, interefrons; Bacillus, Pseudomonas, Achromobacter, Arthrobacter, Brevibacterium, Corynebactwerium, Micrococcus, Nocardia, Alcaligenes, Spirillum, Vibrio – biosurfactants for emulsion, solubilization (bioremediation of crude oils), hydrocarbon degradation and decontamination of polluted soils; Thiobacillus, Leptospirillum, Sulfolobus – involved in metal release processes; Lactobacillus – bakery; Azotobacter, Klebsiella, Acetobacter, Leuconostoc – food biopolymers; Propionibacterium – alimenthary flavors. Conclusions: Bacteria are the perspective producers in vitro (genetically manipulated, rapid growth, productivity) for modern bioindustries.