Information

22.5B: Tidig bioteknik: ost, bröd, vin, öl och yoghurt - biologi

22.5B: Tidig bioteknik: ost, bröd, vin, öl och yoghurt - biologi


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Några av de tidigaste bioteknikerna använde prokaryoter för produktion av livsmedelsprodukter som ost, bröd, vin, öl och yoghurt.

Lärandemål

  • Diskutera ursprunget till livsmedelsbioteknik som framgår av produktionen av ost, bröd, vin, öl och yoghurt

Nyckelord

  • Prokaryoter och andra mikrober är fördelaktiga för viss livsmedelsproduktion genom att omvandla texturer, ge smaker, producera etanol och ge skydd mot oönskade mikrober.
  • Bakterier bryter ner proteiner och fetter till en komplex blandning av aminosyror, aminer och fettsyror; denna bearbetning förändrar livsmedelsprodukten.
  • Många livsmedelsproduktionsprocesser är beroende av jäsning av prokaryoter och andra mikrober för att producera de önskade smakerna; när det gäller öl och vin påverkar de även önskad mängd etanol.

Nyckelbegrepp

  • jäsning: en anaerob biokemisk reaktion, i till exempel jäst, där enzymer katalyserar omvandlingen av sockerarter till alkohol eller ättiksyra med utvecklingen av koldioxid
  • bioteknik: användningen av levande organismer (särskilt mikroorganismer) i industriella, jordbruks-, medicinska och andra tekniska tillämpningar

Tidig bioteknik: Ost, bröd, vin, öl och yoghurt

Enligt FN:s konvention om biologisk mångfald är bioteknik "varje teknisk tillämpning som använder biologiska system, levande organismer eller derivat därav för att tillverka eller modifiera produkter eller processer för specifik användning. ” Begreppet ”specifik användning” innebär någon form av kommersiell tillämpning. Genteknik, artificiellt urval, antibiotikaproduktion och cellodling är aktuella ämnen för studier inom bioteknik. Men människor har använt prokaryoter innan termen bioteknik ens myntades. Vissa av produkterna är så enkla som ost, bröd, vin, öl och yoghurt, som använder både bakterier och andra mikrober, såsom jäst.

Ostproduktionen började för cirka 4 000–7 000 år sedan när människor började föda upp djur och bearbeta deras mjölk. Jäsning, i detta fall, bevarar näringsämnen eftersom mjölk kommer att förstöras relativt snabbt, men när den bearbetas som ost är den mer stabil. Ett nödvändigt steg i osttillverkningen är att separera mjölken i fast ostmassa och flytande vassle. Detta görs vanligtvis genom att surgöra mjölken och tillsätta löpe. Surgöringen kan åstadkommas direkt genom tillsats av en syra som vinäger, men vanligtvis används startbakterier istället. Dessa startbakterier omvandlar mjölksocker till mjölksyra. Samma bakterier (och enzymerna de producerar) spelar också en stor roll i den eventuella smaken av lagrade ostar. De flesta ostar görs med startbakterier från Laktokocker, Laktobaciller, eller Streptokocker familjer. När en ost åldras omvandlar mikrober och enzymer textur och intensifierar smaken. Denna omvandling är till stor del ett resultat av nedbrytningen av kaseinproteiner och mjölkfett till en komplex blandning av aminosyror, aminer och fettsyror. Vissa ostar har ytterligare bakterier eller mögel som avsiktligt införts före eller under lagring. Vid traditionell osttillverkning kan dessa mikrober redan finnas i åldringsrummet; de får helt enkelt sätta sig och växa på de lagrade ostarna. Oftare idag används beredda kulturer, vilket ger mer konsekventa resultat och sätter färre begränsningar på miljön där osten åldras.

Uppgifter om att brygga öl går tillbaka omkring 6 000 år till sumererna. Bevis tyder på att sumererna upptäckte jäsning av en slump. Vin har producerats i cirka 4 500 år. Produktionen av öl och vin använder mikrober, inklusive både jäst och bakterier, för att producera etanol under jäsning samt ge smak åt drycken. På samma sätt är bröd en av de äldsta tillagade livsmedel. Brödframställning använder också jäsning av jäst och vissa bakterier för jäsning och smaksättning. Dessutom tyder bevis på att odlade mjölkprodukter, såsom yoghurt, har funnits i minst 4 000 år. Dessa produkter använder prokaryoter (som med ost) för att ge smak och för att skydda livsmedelsprodukten från andra oönskade mikrober.


Hur har bioteknik använts tidigare?

1919: Ordet &ldquobioteknik&rdquo är användes först av en ungersk jordbruksingenjör. Pfizer, som på 1920-talet hade tjänat förmögenheter med hjälp av fermenteringsprocesser för att producera citronsyra, vände sin uppmärksamhet mot penicillin.

Därefter är frågan, hur länge har bioteknik använts i livsmedelsproduktion? Bioteknik har en lång historia av användning i livsmedelsproduktion och bearbetning. För tio tusen år jäsning, en form av bioteknik, har använts för att producera vin, öl och bröd. Selektiv uppfödning av djur som hästar och hundar har pågått i århundraden.

Med tanke på detta, hur länge har människor använt processer som anses vara former av bioteknik?

Bioteknik innebär använder sig av levande organismer i produktion av mat och medicin. Det går flera tusen år tillbaka till när människor upptäckte oavsiktligt användbarheten av encelliga organismer som jästsvampar och bakterier. De gamla egyptierna använde till exempel jäst för att brygga öl och för att baka bröd.

Vilka är produkterna från traditionell bioteknik?

TRADITIONELLA BIOTEKNISKA KÖKKEN Bröd, yoghurt, ost, vin och öl produceras genom jäsning. från koldioxidproduktion. Den fångade koldioxiden orsakar bröd att stiga. livsmedelsprodukter tillverkades ursprungligen av en slump.


Bioteknik - Biologibibliografier - i Harvard-stil

Din bibliografi: Bio.org. 2016. Vad är bioteknik? | BIO. [online] Tillgänglig på: <https://www.bio.org/articles/what-biotechnology> [Nådd 13 maj 2016].

Definiera etik

2015 - Gränslös

I skriven form: (Defining Ethics, 2015)

Din bibliografi: Gränslös, 2015. Defining Ethics. [online] 9. Tillgänglig på: <https://www.boundless.com/management/textbooks/boundless-management-textbook/ethics-in-business-13/ethics-an-overview-95/defining-ethics-446- 8310/> [Nådd 16 maj 2016].

Tidig bioteknik: Ost, bröd, vin, öl och yoghurt

2016 - Gränslös

I skriven form: (Tidig bioteknik: ost, bröd, vin, öl och yoghurt, 2016)

Din bibliografi: Gränslös, 2016. Tidig bioteknik: ost, bröd, vin, öl och yoghurt. [online] 6. Tillgänglig på: <https://www.boundless.com/biology/textbooks/boundless-biology-textbook/prokaryotes-bacteria-and-archaea-22/beneficial-prokaryotes-144/early-biotechnology-cheese- bröd-vin-öl-och-yoghurt-571-11785/> [Näst 16 maj 2016].

Moore, A.

Antibiotika inom bioteknik

I skriven form: (Moore, 2013)

Din bibliografi: Moore, A., 2013. Antibiotika inom bioteknik. [online] prezi.com. Tillgänglig på: <https://prezi.com/3gc0gy0huoph/antibiotics-in-biotechnology/> [Näst 16 maj 2016].

Antibiotikaresistens - vad är det och varför är det ett problem?

I skriven form: (Antibiotikaresistens — vad är det och varför är det ett problem?, 2013)


22.5 Nyttiga prokaryoter

I det här avsnittet kommer du att utforska följande frågor:

  • Vad är behovet av kvävefixering och hur går det till?
  • Vilka är exempel på livsmedel för vilka prokaryoter används vid bearbetning?
  • Vad är bioremediering och hur spelar prokaryoter en roll i denna process?

Anslutning för AP ®-kurser

Vi tänker vanligtvis på patogener när vi tänker på prokaryoter, med fokus på deras förhållande till sjukdom. De flesta prokaryoter orsakar dock inte sjukdomar och de spelar en lång rad andra roller i ekosystemen. Kväve som behövs för att syntetisera proteiner och nukleinsyror är ofta det mest begränsande elementet i ekosystem och bakterier kan "fixera" kväve till former som kan användas av eukaryoter. Mikrober används också för att avlägsna föroreningar från miljöer, en process som kallas biosanering. Mikrober som kallar oss hem är nödvändiga för vår överlevnad. De hjälper oss att smälta vår mat, producerar viktiga näringsämnen, skyddar oss från patogena mikrober och hjälper till att träna vårt immunförsvar att fungera korrekt. Utan prokaryoter skulle vi dessutom inte ha ost, bröd, vin, öl och yoghurt.

Lärarstöd

Betona för eleverna att även om de mest kända prokaryoterna tenderar att vara de som orsakar sjukdom hos människor, representerar dessa patogener bara en liten del av prokaryota arter. Många andra har positiva interaktioner med människor, och vissa spelar viktiga roller inom jordbruk och industri. När eleverna arbetar igenom kapitelmaterialet, be dem att identifiera minst två sätt som prokaryoter har påverkat dem under dagen. Du kanske vill bjuda in små grupper för att undersöka ytterligare roller för prokaryoter i livsmedelsindustrin, bioremediering och produktion av vitaminer, antibiotika, hormoner och andra produkter. Skapa en löpande lista över positiva effekter och fördelaktiga effekter av prokaryoter på människoliv, och lägg upp den i klassrummet för allas referens.

Information som presenteras och exemplen som lyfts fram i avsnittet stödjer koncept som beskrivs i Big Idea 4 i AP ® Biology Curriculum Framework. AP ® Learning Objectives listade i Curriculum Framework ger en transparent grund för AP ® Biology-kursen, en förfrågningsbaserad laboratorieupplevelse, instruktionsaktiviteter och AP ® examensfrågor. Ett lärandemål sammanfogar det nödvändiga innehållet med en eller flera av de sju naturvetenskapliga praktikerna.

Stor idé 4 Biologiska system interagerar, och dessa system och deras interaktioner har komplexa egenskaper.
Varaktig förståelse 4.B Konkurrens och samarbete är viktiga aspekter av biologiska system.
Viktig kunskap 4.B.2 Interaktioner mellan prokaryoter och mellan prokaryoter och andra organismer leder till ökad effektivitet och utnyttjande av energi och materia.
Vetenskapspraktik 1.4 Eleven kan använda representationer och modeller för att analysera situationer eller lösa problem kvalitativt och kvantitativt.
Lärande mål 4.18 Studenten kan använda representationer och modeller för att analysera hur samverkande interaktioner inom organismer främjar effektivitet i användningen av energi och materia.

Science Practice Challenge Questions innehåller ytterligare testfrågor för det här avsnittet som hjälper dig att förbereda dig för AP-provet. Dessa frågor tar upp följande standarder:
[APLO 2.6][APLO 2.28][APLO 2.42][APLO 4.9][APLO 4.1]

Inte alla prokaryoter är patogena. Tvärtom representerar patogener bara en mycket liten andel av den mikrobiella världens mångfald. Faktum är att vårt liv inte skulle vara möjligt utan prokaryoter. Tänk bara på prokaryoternas roll i biogeokemiska cykler.

Samarbete mellan bakterier och eukaryoter: kvävefixering

Kväve är ett mycket viktigt element för levande varelser, eftersom det är en del av nukleotider och aminosyror som är byggstenarna i nukleinsyror respektive proteiner. Kväve är vanligtvis det mest begränsande elementet i terrestra ekosystem, med atmosfäriskt kväve, N2, vilket ger den största poolen av tillgängligt kväve. Emellertid kan eukaryoter inte använda atmosfäriskt, gasformigt kväve för att syntetisera makromolekyler. Lyckligtvis kan kväve "fixeras", vilket betyder att det omvandlas till ammoniak (NH3) antingen biologiskt eller abiotiskt. Abiotisk kvävefixering sker som ett resultat av blixtnedslag eller genom industriella processer.

Biologisk kvävefixering (BNF) utförs uteslutande av prokaryoter: jordbakterier, cyanobakterier och Frankia spp. (filamentösa bakterier som interagerar med aktinorhizala växter som al, bayberry och sötormbunke). Efter fotosyntesen är BNF den näst viktigaste biologiska processen på jorden. Ekvationen som representerar processen är som följer

där Pi står för oorganiskt fosfat. Det totala fixerade kvävet genom BNF är cirka 100 till 180 miljoner ton per år. Biologiska processer bidrar med 65 procent av det kväve som används i jordbruket.

Cyanobakterier är de viktigaste kvävefixarna i vattenmiljöer. I jord, medlemmar av släktet Clostridium är exempel på frilevande, kvävefixerande bakterier. Andra bakterier lever symbiotiskt med baljväxter, vilket är den viktigaste källan till BNF. Symbionter kan fixera mer kväve i jordar än frilevande organismer med en faktor 10. Jordbakterier, gemensamt kallade rhizobia, kan symbiotiskt interagera med baljväxter för att bildas knölar, specialiserade strukturer där kvävefixering sker (Figur 22.27). Nitrogenas, enzymet som fixerar kväve, inaktiveras av syre, så knölen ger ett syrefritt område för kvävefixering. Denna process ger en naturlig och billig växtgödsel, eftersom den reducerar atmosfäriskt kväve till ammoniak, som är lätt att använda av växter. Användningen av baljväxter är ett utmärkt alternativ till kemisk gödsling och är av särskilt intresse för ett hållbart jordbruk, som strävar efter att minimera användningen av kemikalier och bevara naturresurserna. Genom symbiotisk kvävefixering drar växten nytta av att använda en oändlig kvävekälla: atmosfären. Bakterier tjänar på att använda fotosyntater (kolhydrater som produceras under fotosyntesen) från växten och ha en skyddad nisch. Dessutom gynnas jorden av att vara naturligt gödslad. Därför är användningen av rhizobia som biogödsel en hållbar praxis.

Varför är baljväxter så viktiga? Vissa, som sojabönor, är viktiga källor till jordbruksprotein. Några av de viktigaste baljväxterna är sojabönor, jordnötter, ärtor, kikärter och bönor. Andra baljväxter, som alfalfa, används för att mata boskap.

Tidig bioteknik: Ost, bröd och yoghurt

Enligt FN:s konvention om biologisk mångfald, bioteknik är "alla tekniska tillämpningar som använder biologiska system, levande organismer eller derivat därav för att tillverka eller modifiera produkter eller processer för specifik användning." 5 Begreppet "specifik användning" involverar någon form av kommersiell tillämpning. Genteknik, artificiellt urval, antibiotikaproduktion och cellkultur är aktuella ämnen för studier inom bioteknik. Människor har dock använt prokaryoter innan termen bioteknik ens myntades. Dessutom är några av varorna och tjänsterna så enkla som ost, bröd och yoghurt, som använder både bakterier och andra mikrober, såsom jäst, en svamp.

Ostproduktionen började för cirka 4 000–7 000 år sedan när människor började föda upp djur och bearbeta deras mjölk. Jäsning i detta fall bevarar näringsämnen: Mjölk kommer att förstöras relativt snabbt, men när den bearbetas som ost är den mer stabil. Bevis tyder på att odlade mjölkprodukter, som yoghurt, har funnits i minst 4 000 år.

Använda prokaryoter för att rensa upp vår planet: Bioremediering

Mikrobiell biosanering är användningen av prokaryoter (eller mikrobiell metabolism) för att avlägsna föroreningar. Bioremediering har använts för att ta bort jordbrukskemikalier (bekämpningsmedel, konstgödsel) som läcker från marken till grundvattnet och underytan. Vissa giftiga metaller och oxider, såsom selen och arsenikföreningar, kan också avlägsnas från vatten genom biosanering. Minskningen av SeO4 -2 till SeO3 -2 och till Se 0 (metalliskt selen) är en metod som används för att avlägsna selenjoner från vatten. Kvicksilver är ett exempel på en giftig metall som kan avlägsnas från en miljö genom biosanering. Som en aktiv beståndsdel i vissa bekämpningsmedel används kvicksilver i industrin och är också en biprodukt av vissa processer, till exempel batteriproduktion. Metylkvicksilver finns vanligtvis i mycket låga koncentrationer i naturliga miljöer, men det är mycket giftigt eftersom det ackumuleras i levande vävnader. Flera arter av bakterier kan utföra biotransformationen av giftigt kvicksilver till ogiftiga former. Dessa bakterier, som t.ex Pseudomonas aeruginosa, kan omvandla Hg +2 till Hg 0 , som är ogiftigt för människor.

Ett av de mest användbara och intressanta exemplen på användning av prokaryoter för biosanering är sanering av oljeutsläpp. Prokaryoternas betydelse för petroleumbiosanering har visats i flera oljeutsläpp de senaste åren, såsom Exxon Valdez-utsläppet i Alaska (1989) (Figur 22.28), Prestige-oljeutsläppet i Spanien (2002), utsläppet till Medelhavet från ett kraftverk i Libanon (2006) och på senare tid oljeutsläppet Deepwater Horizon i Mexikanska golfen (2010). För att rensa upp dessa spill främjas biosanering genom tillsats av oorganiska näringsämnen som hjälper bakterier att växa. Kolvätenedbrytande bakterier livnär sig på kolväten i oljedroppen och bryter ner kolvätena. Vissa arter, som t.ex Alcanivorax borkumensis, producerar ytaktiva ämnen som solubiliserar oljan, medan andra bakterier bryter ned oljan till koldioxid. Vid oljeutsläpp i havet tenderar pågående, naturlig biosanering att inträffa, eftersom det finns oljeförbrukande bakterier i havet före utsläppet. Förutom naturligt förekommande oljenedbrytande bakterier väljer och konstruerar människor bakterier som har samma förmåga med ökad effektivitet och spektrum av kolväteföreningar som kan bearbetas. Under idealiska förhållanden har det rapporterats att upp till 80 procent av de icke-flyktiga komponenterna i olja kan brytas ned inom ett år efter utsläppet. Andra oljefraktioner som innehåller aromatiska och starkt grenade kolvätekedjor är svårare att avlägsna och förblir i miljön under längre tidsperioder.

Everyday Connection för AP®-kurser

Ett särskilt fascinerande exempel på vår normala flora relaterar till våra matsmältningssystem. Människor som tar höga doser antibiotika tenderar att förlora många av sina normala tarmbakterier, vilket gör att en naturligt antibiotikaresistent art som kallas Clostridium difficile att växa över och orsaka allvarliga magproblem, särskilt kronisk diarré. Uppenbarligen gör det bara värre att försöka behandla detta problem med antibiotika. Det har emellertid framgångsrikt behandlats genom att ge patienterna fekala transplantationer från friska donatorer för att återupprätta det normala mikrobiella samhället i tarmen. Forskare upptäcker också att frånvaron av vissa nyckelmikrober från vår tarmkanal kan göra oss redo för en mängd olika problem, inklusive fetma, insulinresistens och autoimmuna störningar. På bilden här är en svepelektronmikrofotografi av Clostridium difficile, en grampositiv, stavformad bakterie som orsakar svår diarré. Infektion uppstår vanligtvis efter att den normala tarmfaunan utrotats av antibiotika.


22.5 Nyttiga prokaryoter

I slutet av det här avsnittet kommer du att kunna göra följande:

  • Förklara behovet av kvävefixering och hur det går till
  • Beskriv de gynnsamma effekterna av bakterier som koloniserar vår hud och mag-tarmkanalen
  • Identifiera prokaryoter som används under bearbetning av livsmedel
  • Beskriv användningen av prokaryoter vid bioremediering

Lyckligtvis är endast ett fåtal arter av prokaryoter patogena! Prokaryoter interagerar också med människor och andra organismer på ett antal sätt som är fördelaktiga. Till exempel är prokaryoter viktiga deltagare i kol- och kvävekretsloppen. De producerar eller bearbetar näringsämnen i matsmältningskanalerna hos människor och andra djur. Prokaryoter används i produktionen av vissa mänskliga livsmedel och har även rekryterats för nedbrytning av farliga material. Faktum är att vårt liv inte skulle vara möjligt utan prokaryoter!

Samarbete mellan bakterier och eukaryoter: kvävefixering

Kväve är ett mycket viktigt element för levande varelser, eftersom det är en del av nukleotider och aminosyror som är byggstenarna i nukleinsyror respektive proteiner. Kväve är vanligtvis det mest begränsande elementet i terrestra ekosystem, med atmosfäriskt kväve, N2, vilket ger den största poolen av tillgängligt kväve. Emellertid kan eukaryoter inte använda atmosfäriskt, gasformigt kväve för att syntetisera makromolekyler. Lyckligtvis kan kväve "fixeras", vilket betyder att det omvandlas till en mer tillgänglig form - ammoniak (NH)3)—antingen biologiskt eller abiotiskt.

Abiotisk kvävefixering sker som ett resultat av fysiska processer som blixtnedslag eller genom industriella processer. Biologisk kvävefixering (BNF) utförs uteslutande av prokaryoter: jordbakterier, cyanobakterier och Frankia spp. (filamentösa bakterier som interagerar med aktinorhizala växter som al, bayberry och sötormbunke). Efter fotosyntesen är BNF den viktigaste biologiska processen på jorden. Den övergripande kvävefixeringsekvationen nedan representerar en serie av redoxreaktioner (Pi står för oorganiskt fosfat).

Det totala fixerade kvävet genom BNF är cirka 100 till 180 miljoner ton per år, vilket bidrar med cirka 65 procent av det kväve som används i jordbruket.

Cyanobakterier är de viktigaste kvävefixarna i vattenmiljöer. I jord, medlemmar av släktena Clostridium och Azotobacter är exempel på frilevande, kvävefixerande bakterier. Andra bakterier lever symbiotiskt med baljväxter, vilket är den viktigaste källan till fixerat kväve. Symbionter kan fixera mer kväve i jordar än frilevande organismer med en faktor 10. Jordbakterier, gemensamt kallade rhizobia, kan symbiotiskt interagera med baljväxter för att bilda knölar, specialiserade strukturer där kvävefixering sker (Figur 22.27). Nitrogenas, enzymet som fixerar kväve, inaktiveras av syre, så knölen ger ett syrefritt område för kvävefixering. Syret binds av en form av växthemoglobin som kallas leghemoglobin, som skyddar nitrogenas, men frigör tillräckligt med syre för att stödja andningsaktivitet.

Symbiotisk kvävefixering ger en naturlig och billig växtgödsel: Den reducerar atmosfäriskt kväve till ammoniak, som är lätt att använda av växter. Användningen av baljväxter är ett utmärkt alternativ till kemisk gödsling och är av särskilt intresse för hållbart jordbruk, som strävar efter att minimera användningen av kemikalier och bevara naturresurser. Genom symbiotisk kvävefixering drar växten nytta av att använda en oändlig kvävekälla: atmosfären. Bakterierna tjänar på att använda fotosyntater (kolhydrater som produceras vid fotosyntes) från växten och ha en skyddad nisch. Dessutom tjänar jorden på att vara naturligt gödslad. Därför är användningen av rhizobia som biogödsel en hållbar praxis.

Varför är baljväxter så viktiga? Vissa, som sojabönor, är viktiga källor till jordbruksprotein. Några av de viktigaste baljväxterna som konsumeras av människor är sojabönor, jordnötter, ärtor, kikärter och bönor. Andra baljväxter, som alfalfa, används för att mata boskap.

Vardaglig anslutning

Mikrober på människokroppen

De kommensala bakterierna som bebor vår hud och mag-tarmkanalen gör en mängd bra saker för oss. De skyddar oss från patogener, hjälper oss att smälta vår mat och producerar några av våra vitaminer och andra näringsämnen. Dessa aktiviteter har varit kända sedan länge. På senare tid har forskare samlat bevis på att dessa bakterier också kan hjälpa till att reglera vårt humör, påverka våra aktivitetsnivåer och till och med hjälpa till att kontrollera vikten genom att påverka våra matval och absorptionsmönster. Human Microbiome Project har påbörjat processen att katalogisera våra normala bakterier (och archaea) så att vi bättre kan förstå dessa funktioner.

Ett särskilt fascinerande exempel på vår normala flora relaterar till våra matsmältningssystem. Människor som tar höga doser antibiotika tenderar att förlora många av sina normala tarmbakterier, vilket gör att en naturligt antibiotikaresistent art som kallas Clostridium difficile att växa över och orsaka allvarliga magproblem, särskilt kronisk diarré (Figur 22.28). Uppenbarligen gör det bara värre att försöka behandla detta problem med antibiotika. Det har emellertid framgångsrikt behandlats genom att ge patienterna fekala transplantationer från friska donatorer för att återupprätta det normala mikrobiella samhället i tarmen. Kliniska prövningar pågår för att säkerställa säkerheten och effektiviteten av denna teknik.

Forskare upptäcker också att frånvaron av vissa nyckelmikrober från vår tarmkanal kan göra oss redo för en mängd olika problem. Detta verkar vara särskilt sant när det gäller immunsystemets korrekta funktion. Det finns spännande fynd som tyder på att frånvaron av dessa mikrober är en viktig bidragande orsak till utvecklingen av allergier och vissa autoimmuna sjukdomar. Forskning pågår för närvarande för att testa om tillsats av vissa mikrober till vårt interna ekosystem kan hjälpa till vid behandling av dessa problem, såväl som vid behandling av vissa former av autism.

Tidig bioteknik: Ost, bröd, vin, öl och yoghurt

Enligt FN:s konvention om biologisk mångfald är bioteknik "varje teknisk tillämpning som använder biologiska system, levande organismer eller derivat därav för att tillverka eller modifiera produkter eller processer för specifik användning." 5 Begreppet "specifik användning" inbegriper vissa sorts kommersiell tillämpning. Genteknik, artificiellt urval, antibiotikaproduktion och cellodling är aktuella ämnen för studier inom bioteknik och kommer att beskrivas i senare kapitel. Men människor använde prokaryoter innan termen bioteknik ens myntades. Några av produkterna av denna tidiga bioteknik är lika bekanta som ost, bröd, vin, öl och yoghurt, som använder både bakterier och andra mikrober, såsom jäst, en svamp (Figur 22.29).

Ostproduktion började för cirka 4 000 till 7 000 år sedan när människor började föda upp djur och bearbeta deras mjölk. Jäsning i detta fall bevarar näringsämnen: Mjölk kommer att förstöras relativt snabbt, men när den bearbetas som ost är den mer stabil. När det gäller öl är de äldsta uppgifterna om bryggning cirka 6 000 år gamla och var en integrerad del av den sumeriska kulturen. Bevis tyder på att sumererna upptäckte jäsning av en slump. Vin har producerats i cirka 4 500 år, och bevis tyder på att odlade mjölkprodukter, som yoghurt, har funnits i minst 4 000 år.

Använda prokaryoter för att rensa upp vår planet: Bioremediering

Mikrobiell bioremediering är användningen av prokaryoter (eller mikrobiell metabolism) för att avlägsna föroreningar. Bioremediering har använts för att avlägsna jordbrukskemikalier (t.ex. bekämpningsmedel, gödningsmedel) som läcker ut från marken till grundvattnet och underytan. Vissa giftiga metaller och oxider, såsom selen och arsenikföreningar, kan också avlägsnas från vatten genom biosanering. Minskningen av SeO4 -2 till SeO3 -2 och till Se 0 (metalliskt selen) är en metod som används för att avlägsna selenjoner från vatten. Kvicksilver (Hg) är ett exempel på en giftig metall som kan avlägsnas från en miljö genom biosanering. Som en aktiv beståndsdel i vissa bekämpningsmedel används kvicksilver inom industrin och är också en biprodukt av vissa processer, till exempel batteriproduktion. Metylkvicksilver finns vanligtvis i mycket låga koncentrationer i naturliga miljöer, men det är mycket giftigt eftersom det ackumuleras i levande vävnader. Flera arter av bakterier kan utföra biotransformationen av giftigt kvicksilver till ogiftiga former. Dessa bakterier, som t.ex Pseudomonas aeruginosa, kan omvandla Hg +2 till Hg 0 , som är ogiftigt för människor.

Ett av de mest användbara och intressanta exemplen på användning av prokaryoter för biosanering är sanering av oljeutsläpp. Prokaryoternas betydelse för petroleumbiosanering har påvisats i flera oljeutsläpp de senaste åren, såsom Exxon Valdez-utsläppet i Alaska (1989) (Figur 22.30), Prestige-oljeutsläppet i Spanien (2002), utsläppet till Medelhavet från ett kraftverk i Libanon (2006), och på senare tid, oljeutsläppet från BP i Mexikanska golfen (2010). Vid oljeutsläpp i havet tenderar pågående naturlig biosanering att inträffa, eftersom det finns oljeförbrukande bakterier i havet före utsläppet. Förutom dessa naturligt förekommande oljenedbrytande bakterier väljer och konstruerar människor bakterier som har samma förmåga med ökad effektivitet och spektrum av kolväteföreningar som kan bearbetas. Bioremediering förbättras genom tillsats av oorganiska näringsämnen som hjälper bakterier att växa.

Vissa kolvätenedbrytande bakterier livnär sig på kolväten i oljedroppen och bryter ner kolvätena till mindre underenheter. Vissa arter, som t.ex Alcanivorax borkumensis, producera ytaktiva ämnen som solubilisera oljan (gör den löslig i vatten), medan andra bakterier bryter ned oljan till koldioxid. Under ideala förhållanden har det rapporterats att upp till 80 procent av de icke-flyktiga komponenterna i olja kan brytas ned inom ett år efter utsläppet. Andra oljefraktioner som innehåller aromatiska och starkt grenade kolvätekedjor är svårare att avlägsna och förblir i miljön under längre tidsperioder.


Traditionella mediciner

Vissa traditionella mediciner använde också organismer eller delar av organismer. Till exempel använde de gamla egyptierna honung mot luftvägsinfektioner och som salva för sår. Honung är ett naturligt antibiotikum som dödar bakterierna i sår.

Omkring 600 f.Kr. använde kineserna möglig sojabönor för att behandla bölder. På samma sätt använde ukrainska bönder möglig ost för att behandla infekterade sår. Mögelsvamparna släppte naturliga antibiotika som dödade bakterier och förhindrade spridning av infektioner. Trots dessa naturliga behandlingar var det inte förrän 1928 som Alexander Fleming först extraherade penicillin – det första antibiotikumet – från mögel.


Gratis svar

Din vän tror att prokaryoter alltid är skadliga och patogena. Hur skulle du förklara för dem att de har fel?

Påminn dem om de viktiga roller som prokaryoter spelar för nedbrytning och frigöring av näringsämnen i biogeokemiska kretslopp påminn dem om de många prokaryoter som inte är mänskliga patogener och som fyller mycket specialiserade nischer. Dessutom är våra normala bakteriesymbionter avgörande för vår matsmältning och för att skydda oss från patogener.


Använda prokaryoter för att rensa upp vår planet: Bioremediering

Mikrobiell bioremediering är användningen av prokaryoter (eller mikrobiell metabolism) för att avlägsna föroreningar. Bioremediering har använts för att ta bort jordbrukskemikalier (bekämpningsmedel, konstgödsel) som läcker från marken till grundvattnet och underytan. Vissa giftiga metaller och oxider, såsom selen och arsenikföreningar, kan också avlägsnas från vatten genom biosanering. Minskningen av SeO4 -2 till SeO3 -2 och till Se 0 (metalliskt selen) är en metod som används för att avlägsna selenjoner från vatten. Kvicksilver är ett exempel på en giftig metall som kan avlägsnas från en miljö genom biosanering. Som en aktiv beståndsdel i vissa bekämpningsmedel används kvicksilver i industrin och är också en biprodukt av vissa processer, till exempel batteriproduktion. Metylkvicksilver finns vanligtvis i mycket låga koncentrationer i naturliga miljöer, men det är mycket giftigt eftersom det ackumuleras i levande vävnader. Flera arter av bakterier kan utföra biotransformationen av giftigt kvicksilver till icke-toxiska former. Dessa bakterier, som t.ex Pseudomonas aeruginosa, kan omvandla Hg +2 till Hg 0 , som är ogiftigt för människor.

Ett av de mest användbara och intressanta exemplen på användning av prokaryoter för biosanering är sanering av oljeutsläpp. Prokaryoternas betydelse för petroleumbiosanering har visats i flera oljeutsläpp de senaste åren, såsom Exxon Valdez-utsläppet i Alaska (1989) ([Figur 3]), Prestige-oljeutsläppet i Spanien (2002), utsläppet i Medelhavet från ett kraftverk i Libanon (2006), och på senare tid, oljeutsläppet från BP i Mexikanska golfen (2010). För att rensa upp dessa spill främjas biosanering genom tillsats av oorganiska näringsämnen som hjälper bakterier att växa. Hydrocarbon-degrading bacteria feed on hydrocarbons in the oil droplet, breaking down the hydrocarbons. Some species, such as Alcanivorax borkumensis, produce surfactants that solubilize the oil, whereas other bacteria degrade the oil into carbon dioxide. In the case of oil spills in the ocean, ongoing, natural bioremediation tends to occur, inasmuch as there are oil-consuming bacteria in the ocean prior to the spill. In addition to naturally occurring oil-degrading bacteria, humans select and engineer bacteria that possess the same capability with increased efficacy and spectrum of hydrocarbon compounds that can be processed. Under ideal conditions, it has been reported that up to 80 percent of the nonvolatile components in oil can be degraded within one year of the spill. Other oil fractions containing aromatic and highly branched hydrocarbon chains are more difficult to remove and remain in the environment for longer periods of time.

Figure 3: (a) Cleaning up oil after the Valdez spill in Alaska, workers hosed oil from beaches and then used a floating boom to corral the oil, which was finally skimmed from the water surface. Some species of bacteria are able to solubilize and degrade the oil. (b) One of the most catastrophic consequences of oil spills is the damage to fauna. (credit a: modification of work by NOAA credit b: modification of work by GOLUBENKOV, NGO: Saving Taman)

Microbes on the Human Body The commensal bacteria that inhabit our skin and gastrointestinal tract do a host of good things for us. They protect us from pathogens, help us digest our food, and produce some of our vitamins and other nutrients. These activities have been known for a long time. More recently, scientists have gathered evidence that these bacteria may also help regulate our moods, influence our activity levels, and even help control weight by affecting our food choices and absorption patterns. The Human Microbiome Project has begun the process of cataloging our normal bacteria (and archaea) so we can better understand these functions.

A particularly fascinating example of our normal flora relates to our digestive systems. People who take high doses of antibiotics tend to lose many of their normal gut bacteria, allowing a naturally antibiotic-resistant species called Clostridium difficile to overgrow and cause severe gastric problems, especially chronic diarrhea ([Figure 4]). Obviously, trying to treat this problem with antibiotics only makes it worse. However, it has been successfully treated by giving the patients fecal transplants from healthy donors to reestablish the normal intestinal microbial community. Clinical trials are underway to ensure the safety and effectiveness of this technique.

Figure 4: This scanning electron micrograph shows Clostridium difficile, a Gram-positive, rod-shaped bacterium that causes severe diarrhea. Infection commonly occurs after the normal gut fauna is eradicated by antibiotics. (credit: modification of work by CDC, HHS scale-bar data from Matt Russell)

Scientists are also discovering that the absence of certain key microbes from our intestinal tract may set us up for a variety of problems. This seems to be particularly true regarding the appropriate functioning of the immune system. There are intriguing findings that suggest that the absence of these microbes is an important contributor to the development of allergies and some autoimmune disorders. Research is currently underway to test whether adding certain microbes to our internal ecosystem may help in the treatment of these problems as well as in treating some forms of autism.


Examples of Beer's law in the following topics:

Experimental Determination of Reaction Rates

  • If we know the order of the reaction, we can plot the data and apply our integrated rate laws.
  • The absorbance is given by Beer'slaw:
  • Förbi Beer'slaw, the absorbance of the solution is directly proportional to the concentration of the C60O3 in solution, so observing the absorbance as a function of time is essentially the same as observing the concentration as a function of time.
  • In this case, the rate law is given by:
  • As discussed in a previous concept, plots derived from the integrated rate laws for various reaction orders can be used to determine the rate constant k.

US commercial centers, trade intermediaries, and alliances

  • They have commercial law information and trade promotion facilities, including the facilitation of contacts between buyers, sellers, bankers, distributors, agents, and government officials.
  • Heineken, the premium Dutch beer, is consumed by more people in more countries than any other beer.
  • Melcher, "Heineken's Battle to Stay Top Bottle," Business Week, August 1, 1998, pp. 60-62. ) It is also the number-one imported beer in America.
  • Miller and Budweiser, the two largest American beer producers, have entered into global competition with Heineken, partly because the American beer market has been flat.
  • Heineken has also begun developing an alliance with Asia Pacific Breweries, the maker of Tiger Beer.

Early Biotechnology: Cheese, Bread, Wine, Beer, and Yogurt

Clearing the Market at Equilibrium Price and Quantity

  • A textbook example of a monopoly was the Da Beers family, who owned the vast majority of diamond mines worldwide.
  • Through effectively controlling the diamond market supply (via owning the mines), and warehousing the diamonds in a way to substantially alter the available supply, it became reasonably easy for Da Beers to charge prices in excess of what a reasonable equilibrium would be.
  • This definition requires a variety of assumptions which simplify the complexities of real markets to coincide with a more theoretical framework, most centrally the assumptions of perfect competition and Say's Law:
  • Say's Law hinges on the concept that capital loses value over time, or that money is essentially perishable.
  • The simplest way to view this law is interest rates.

Resource Control

  • A classic example of a monopoly based on resource control is De Beers .
  • De Beers also purchased and stockpiled diamonds produced by other manufacturers in order to control prices through supply.
  • The De Beers model changed at the turn of the 21st century, when diamond producers from Russia, Canada, and Australia started to distribute diamonds outside of the De Beers channel.
  • De Beers' market share fell from as high as 90 percent in the 1980s to less than 40 percent in 2012.
  • For most of the 20th century, De Beers had monopoly power over the world market for diamonds.

Prohibition

  • Effective enforcement of the ban proved to be difficult, however, and led to widespread flouting of the law, as well as a massive escalation of organized crime.
  • A total of 1,520 Prohibition agents from three separate federal agencies – the Coast Guard Office of Law Enforcement, the Treasury Department/Internal Revenue Service Bureau of Prohibition, and the Department of Justice Bureau of Prohibition – were tasked with enforcing the new law.
  • De beer that could be legally consumed was essentially a very weak mixture.
  • Roosevelt signed an amendment to the Volstead Act known as the Cullen-Harrison Act, allowing the manufacture and sale of light wine and "3.2 beer", referring to 3.2% alcohol content.
  • Upon signing the amendment, Roosevelt made his famous remark: "I think this would be a good time for a beer."

The Prohibition Movement

  • Private ownership and consumption of alcohol were not made illegal under federal law however, in many areas, local laws were stricter, with some states banning possession outright.
  • Millions could be made by taxing beer.
  • On March 22, 1933, President Franklin Roosevelt signed an amendment to the Volstead Act, known as the Cullen–Harrison Act, allowing the manufacture and sale of 3.2% beer and light wines.
  • Upon signing the Cullen–Harrison Act, Roosevelt made his famous remark: "I think this would be a good time for a beer."
  • Some researchers contend that its political failure is attributable more to a changing historical context than to characteristics of the law itself.

Other Barriers to Entry

  • For example, De Beers controls the vast majority of the world's diamond reserves, allowing only a certain number of diamonds to be mined each year and keeping the price of diamonds high .
  • There are cases in which a government agency is the sole provider of a particular good or service and competition is prohibited by law.
  • For example, in many countries, the postal system is run by the government with competition forbidden by law in some or all services.
  • De Beers controls the majority of the world's diamond reserves, preventing other players from entering the industry and setting a high price for diamonds.

Wine, Beer, and Alcohol

  • Beer is the most consumed alcoholic beverage in the world.
  • The process of making beer is called brewing.
  • Beer brewing in modern days is performed by added pure cultures of the desired yeast species to the wort.
  • Additional yeasts species that are used in making beer are Dekkera/Brettanomyces.
  • Explain why microorganisms are used for beer, wine, and sake production.

Early Biotechnology: Cheese, Bread, Wine, Beer, and Yogurt

  • Some of the earliest biotechnology used prokaryotes for the production of food products such as cheese, bread, wine, beer, and yogurt.
  • Some of the products are as simple as cheese, bread, wine, beer, and yogurt,which employ both bacteria and other microbes, such as yeast .
  • Records of brewing beer date back about 6,000 years to the Sumerians.
  • Some of the products derived from the use of prokaryotes in early biotechnology include (a) cheese, (b) wine, (c) beer and bread, and (d) yogurt.
  • Discuss the origins of food biotechnology as indicated by the production of cheese, bread, wine, beer, and yogurt
Subjects
  • Accounting
  • Algebra
  • Art History
  • Biology
  • Business
  • Calculus
  • Chemistry
  • Communications
  • Economics
  • Finance
  • Management
  • Marknadsföring
  • Microbiology
  • Physics
  • Physiology
  • Political Science
  • Psychology
  • Sociology
  • Statistics
  • U.S. History
  • World History
  • Writing

Except where noted, content and user contributions on this site are licensed under CC BY-SA 4.0 with attribution required.


Ripening the cheese

Cheese is left to ripen, or age, in a temperature and humidity-controlled environment for varying lengths of time depending on the cheese type. As cheese ripens, bacteria break down the proteins, altering the flavour and texture of the final cheese. The proteins first break into medium-sized pieces ( peptides ) and then into smaller pieces ( amino acids ). In turn, these can be broken down into various, highly flavoured molecules called amines. At each stage, more complex flavours are produced.

During ripening, some cheeses are inoculated with a fungus such as Penicillium. Inoculation can be either on the surface (for example, with Camembert and Brie) or internally (for example, with blue vein cheeses). During ripening, the fungi produce digestive enzymes, which break down large protein molecules in the cheese. This makes the cheese softer, runny and even blue.

Cheese comes in many varieties of different styles, textures and flavours, find our more on creating some of these different cheese characteristics.