Biotechnol ógia

1. Biotechnológia Irányítás, szabályzás Bioszenzorok

2. Fermentor típusok • Batch • Fed batch • Folyamatos

3. Biomassza növekedése • Számlálás • Mikroszkóp • Lemezelés (CFU) • Coulter számláló

4. Biomassza növekedése • Számlálás • Flow citometria • FACS (fluorescence activated cell sorting)

5. Biomassza növekedése • Sejttömeg • Száraz súly • szárítószekrényben • Nedves súly • centrifuga • Turbiditás • spektrofotométerben • Image analízis • CCD kamera (félvezető chip, digitális fotoelektromos jelet regisztrál) • Software illeszti a képeket

6. Biomassza növekedése • Metabolikus aktivitás • Fermentációs hő (pl. hűtővíz) • Elektromos paraméterek • Elektromos vezetőképesség • Fluoreszcencia

7. Szaporodást befolyásoló paraméterek • Hőmérséklet • mérése: • hőmérő • termisztor • pH • mérése: • pH elektród - galvánelem

8. Szaporodást befolyásoló paraméterek • Szabad víz • Mechanikai hatások • Keverő nyíró hatás • Biofilm

9. Szaporodást befolyásoló paraméterek • Szabad víz • Mechanikai hatások • Keverő nyíró hatás • Biofilm

10. Szubsztrát, termék mérése: oldatban • HPLC (high performance liquid chromatography) • gradiens • pumpák • oszlop • méret, ioncsere, fordított fázis • detektor • UV-VIS, törésmutató, vezetőképesség, fluoreszcencia

11. Szubsztrát, termék mérése: gáz fázisban • GC (gas chromatograph) • GC: vivőgáz • oszlop • detektor • TCD (thermal conductivity detector) • FID (flame ionization detector)

12. Szubsztrát, termék mérése: gáz fázisban • GC-MS (gas chromatograph – mass spectrometry) • GC: vivőgáz • oszlop • detektor : MS • Ionizáló forrás • elektromos tér gyorsít • mágneses tér eltérít • ion tömeg szerint frakciók

13. Szubsztrát, termék mérése: gázok • On line gáz áramlási sebesség • Rotaméter • áramlási sebesség hőmérséklet és nyomás függő • TMFM (thermal mass flow monitor) • Tömegáram mérés nem függ hőmérséklettől és nyomástól

14. Szubsztrát, termék mérése: gázok • Gázösszetétel • Kimutatás • O2, CO2: égés, légzés • Mérés • GC, GC-MS • Infravörös abszorpció • Monoatomosra nem jó • Mágneses szuszceptibilitás • O2: 80°C alatt paramágneses felette diamágneses

15. Bioszenzorok • Felépítés: • Biológiai érzékelő • Jelátalakító • Mérőműszer • Előnye: • Specifikus • Érzékeny • Hátránya: • Biol. komponens • érzékeny • Instabil • mérőműszer érzéketlen

16. Bioszenzorok • Kanári madár • Gyors anyagcsere • Érzékeny a környezetre • CH4, CO kimutatás

17. Bioszenzorok - BOI • Biológiai oxigén igény (BOI, BOD) • Gáznyomást mér • Corg+ O2 = CO2 • NaOH + CO2 = NaCO3 + H2O • Mikróbák fogyasztják az O2-t • Hőmérséklet • Kevertetés • Nitrifikáció, toxikus anyagok gátolnak • Kémiai oxigén igény (KOI, COD) • KMnO4

18. Bioszenzorok - elektrokémia • Glükóz kimutatás • Gyógyászatban • Iparban • Glükóz oxidáz • FAD fluoreszcencia • Redox – elektród • H2O2 - oxidálószer

19. Bioszenzorok - Immunológia • Human chorion gonadotropin (hCG) • Terhességi teszt • polipeptid hormon • petesejt beágyazódást indít • Ellenanyagok • hCG ellen: immobilizált, szabadon mozgó + rögzített pozitív jel • anti-hCG ellen: negatív kontroll

20. Bioszenzorok - Immunológia • Human chorion gonadotropin (hCG) • Terhességi teszt • polipeptid hormon • petesejt beágyazódást indít • Ellenanyagok • immobilizált, másodlagos enzim jelölt • hCG ellen: szabadon mozgó + rögzített pozitív jel • anti-hCG ellen: negatív kontroll

21. Bioszenzorok - ELISA • Enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) • Általános ellenanyag kikötve • Antigén kötődik • Specifikus, antigén elleni ellenanyag kötődik • Anti-antigén másodlagos ellenanyag marker enzimmel (HRPO, Biotin-avidin, fluoreszcens festék jelölt) kötődik • Színreakció

22. Bioszenzorok - PSR • Plazmon felületi rezonancia (PSR) • Fémréteg két oldaláról visszavert fehér fény • Erősítő és gyengítő rezonanciák • Hullámhossz és görbe eltolódásából mérjük a makromolekulák közötti kölcsönhatást

23. Bioszenzorok - QCM • Kvarc kristály mikromérleg (QCM) • Piezoelektromos kvarc kristály • Mechanikai vibrációra áramot termel • Nagyon érzékeny a felületi lerakódásokra • Biológiai minta kis változását méri

24. Bioszenzorok – QCM • Monoklonális ellenanyag QCM • Antigén-antitest versengés elvén alapul • Kis molekulákra is jó • IgG tömege egyforma = változás kvantitatív • Kimutatási idő: 1 perc

25. Bioszenzorok – DNS chip • Teljes genom expressziót vizsgál • Hordozóra a “próba” ezzel hibridizál a “target” • Egy dimenzió: a target egyszer jelölt pl. radioaktívan • Két dimenzió: eltérő színű jelölések • Expressziós mintázat • Diagnosztikai értékű

26. Proteomikai munkafázisok

27. A vad és az fnrT mutáns (FNRTM)törzsek fehérjéinek analízise 2D-gélelektroforézissel BBS FNRTM

29. Bioszenzor - fluoreszcencia • Glükóz • Glükóz a cukorkötő concanavalin A fehérjéhez kötődik • Fluoreszcencia kioltás, ha nincs kötődés • Tehát ha van fluoreszcencia az arányos a glükóz koncentrációval

30. Bioszenzor - fluoreszcencia • Rekombináns élesztő • Trinitrotoluol (TNT) bontó enzim • Zöld fluoreszkáló fehérje (GFP) • Érzékeny antiterrorista szenzor

31. Bioszenzorok - jövő • Biológia • Immunológia (10-12 M) vs. Enzim (10-6 M) • Stabilitás • Szerves oldószerben • Detektorok • Kevésbé érzékeny, mint a biológia • On line • Méretcsökkentés