Κεφάλαιο 12.5 – Η παραγωγή της πενικιλίνης: ένα ιστορικό παράδειγμα – Απαντήσεις – Λύσεις (σελ. 117)

Ασκήσεις κεφαλαίου (σελ. 117)

Άσκηση Ε3 (σελ. 117)

Στις παρακάτω γραφικές παραστάσεις απεικονίζεται η ανάπτυξη δύο μικροοργανισμών, του Saccharomyces και του Penicillium, και η παραγωγή προϊόντων τους, όταν αυτοί καλλιεργούνται σε βιοαντιδραστήρες. Η καμπύλη Α αφορά την ανάπτυξη του ζυμομύκητα Saccharomyces και την παραγωγή αιθανόλης, ενώ η καμπύλη Β την ανάπτυξη του μύκητα Penicillium και την παραγωγή πενικιλίνης. α. Εξηγήστε τις αλλαγές στην ανάπτυξη του Saccharomyces στα χρονικά διαστήματα 0-2, 2-6, 8-10 και 12-14 ώρες. β. Εντοπίστε τις φάσεις ανάπτυξης του μύκητα Saccharomyces σε σχέση με την παραγωγή αιθανόλης. γ. Εντοπίστε τις φάσεις ανάπτυξης του μύκητα Penicillium σε σχέση με την παραγωγή πενικιλίνης.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Διαβάζουμε τις δύο γραφικές παραστάσεις του βιβλίου και εφαρμόζουμε τις φάσεις ανάπτυξης κλειστής καλλιέργειας (§12.3) και το μοτίβο παραγωγής πενικιλίνης (§12.5).

Λύση:

1. α. 0-2 ώρες: η βιομάζα του Saccharomyces αυξάνεται ελάχιστα (≈1,1→1,3 g/0,1L) — λανθάνουσα φάση, προσαρμογή στο νέο θρεπτικό υλικό. 2-6 ώρες: απότομη αύξηση (≈1,3→4,7 g/0,1L) — εκθετική φάση, με άφθονα θρεπτικά συστατικά. 8-10 ώρες: η βιομάζα σταθεροποιείται (≈5,9→6,2 g/0,1L) — στατική φάση, λόγω εξάντλησης θρεπτικών ή συσσώρευσης προϊόντων του μεταβολισμού. 12-14 ώρες: η βιομάζα αρχίζει να μειώνεται (≈6,2→6 g/0,1L) — αρχή της φάσης θανάτου.
2. β. Η αιθανόλη αυξάνεται παράλληλα με την ανάπτυξη του ζυμομύκητα, κυρίως στην εκθετική φάση (≈2-8 ώρες), φτάνει στο μέγιστο γύρω στις 10 ώρες και σταθεροποιείται ή μειώνεται ελαφρά στη στατική φάση.
3. γ. Ο μύκητας Penicillium αναπτύσσεται εκθετικά περίπου από τις 20 ως τις 80 ώρες και μετά τις ≈80-100 ώρες μπαίνει στη στατική φάση. Η πενικιλίνη αρχίζει να παράγεται αργά (περίπου από τις 40-50 ώρες), αυξάνεται έντονα προς το τέλος της εκθετικής φάσης και συνεχίζει να αυξάνεται στη στατική φάση, όταν η βιομάζα έχει σταθεροποιηθεί.

Απάντηση: α. 0-2 h λανθάνουσα φάση, 2-6 h εκθετική, 8-10 h στατική, 12-14 h αρχή φάσης θανάτου. β. Η αιθανόλη παράγεται κυρίως στην εκθετική φάση του ζυμομύκητα και σταθεροποιείται στη στατική. γ. Η πενικιλίνη παράγεται κυρίως στο τέλος της εκθετικής και στη στατική φάση του Penicillium, όταν η αύξηση της βιομάζας έχει σταματήσει.

Πρόσεξε: Η αιθανόλη είναι προϊόν που συνοδεύει την ανάπτυξη, ενώ η πενικιλίνη παράγεται κυρίως όταν ο μύκητας έχει σταματήσει να αναπτύσσεται — δύο διαφορετικά μοτίβα.