Leksioni i Pare Bioteknologji

7/24/2019 Leksioni i Pare Bioteknologji

1/45

HYRJECeshte bioteknologjia ??

Bioteknologjia eshte nje koncept i gjere, i biologjise se aplikuar qeperfrshine shfrytezimin e organizmae te gjalla !bakteret, majate,kulturat qelizore in"ore "he proceset biologjike ne inxhinieri,teknologji, mjekesi, farmaci, dhe teknologji ushqimore

#e kuptimin e saj te gjere, B$ i ka %llimet e saja qe ne kohen kurfermentuesit joprofesioniste per"ornin majane !tharmin&!'()ereisae& per pro"himin e birres apo bakteret per shn"rimin equmeshtit ne kos(

Bioteknologjia ka te beje me prodhimin e lendeve, industriale

duke shfrytezuar veprimet metabolike te m.o ose te organizmavebimore, shtazore apo te kulturave te tyre qelizore.

$ermi B$ u por"or per here te pare me *+* nga in-hinierihungarez .arl Ereky(

*bioteknologjia, konceptet baze


2/45

B$

Sipas konventes se kombeve te bashkuara mbi diversitetinbiologjik BT, defnohet: /

Cdo aplikim teknologjik qe shfrytezon sisteme biologjike,organizma te gjalla, ose derivate nga keto organizma per teprodhuar ose modikuar prodhime te ndryshme per

perdorime specike Sipas perkufzimit te Federates Europiane te Bioteknologjise:

B nenkupton perdorim ne menyre te integruar te !ikB,Bio", in#h$ "imike per te shfrytezuar per qellime industrialeaftesite potenciale te !%, qelizave te kultivuara bimore aposhtazore apo te pjeseve te tyre$

B$ bazohet ne shkencat e para biologjike !gjenetika, mikrobiologjia,biologjia molekulare, biokimia, embriologjia, si "he ne njohjen emeto"ae nga sfera e biologjise, !in-h( .imike, bioproceset,teknologjia informatie, biostatistiken, meto" e biologjise molekulareetj&(

0bioteknologjia, konceptet baze


3/45

1erparesite e B$

#je pjese e pro"uktee apo len"ee te pro"huarame rruge bioteknolgjike mun" te pro"hohen e"heme rruge kimike por /sekreti2 i proceseebioteknologjike qen"ron ne shfrytezimin e

kontrolluar nga njeriu, #e "allim nga proceset kimike keto procese

kryhen ne kushte te buta temperature, presioni,pH, etj.

1er t3u realizuar keto nuk nevojiten as sasi temedha te energjise as acide, baza te forta, praketo procese rezultojne me te leverdishme edhenga pikpamja ekonomike.



4/45

1erparesite e pro"uktee teB$

1erec kesaj, qelizat ne kultura "uke qene shumespeci%ke ne eprimin e tyre, japin etem produktenatyrale terresisht te parashikueshme, duke evituarkeshtu timin e produkteve sekondare te

padeshirueshme apo toksike. 1roceset B$ per"orin len"e te rinoueshme "he te

bio"egra"ueshme, kjo ben qe keto procese te jene mepak n"otese, pra e"he te parrezikshme per mje"isin,aspekt qe sot perben nje nga problemet kryesore jo

etem per en"et e zhilluara por e"he ato nezhillim(



5/45

Historiku i B$

6hillimi historik i B$ mun" te n"ahet ne treperiu"ha kryesore7

a& E para %llon nga koherat me te hereshme "eri nemesin e shek te *+

b& E "yta "eri ne itet e 8uftes se 9yte Boterore

c& 9he e treta periu"he "eri ne kohet e sotme : nekete te fun"it "o te econim per"orimin mesukses te meto"ae "he teknikae tein-hinierise gjenetike per per%timin e;rganizmae te #"ryshuar


6/45

Historiku i B$

1eriu"ha e pare karakterizohet nga zbulime terastesishme te cilat sollen neojen e teknikae teruajtjes "he %timit te ushqimee apo pijeve meveti organoleptike karakteristike

era, birra, "jathi, kosi, etj(, jane pro"ukteushqimore qe njiheshin nga te gjithe popujt nelashtesi(

1ro"himi i pro"uktee te fermentuara njihet ne nje

periu"he me te oneshme, =@';A ushqim i %tuar nga fermentimi i sojes

'.EJA 1ije alkoholike qe %tohet nga fermentimi iorizit !pije japoneze&

Cbioteknologjia, konceptet baze


7/45

Historiku i B$

.alimi nga periu"ha e pare ne periu"hen e "yte"allohet nga "isa zbulime te izoluara ne Europenga fun"i i shek( D@@ "eri ne %llim te shek( D@D(

=e *CF ( an 8eGenhoeck eren per here tepare ne nje pike birre pranine e disa trupezaveseroide te cilat i quajti animal!ula, por pa "he"ha i"ene se ato ishin qenie te gjalla(

0FF jet me one u ertetua ekzistenca e m(o

"he roli i tyre(

=erita me e ma"he per kete zbulim i takon 8uis1asterit icili cilesohet e"he si themelues i =ikroB(

bioteknologjia, konceptet baze


8/45

Eksperimenti i "asterit

'hkencetaret ishin te shqetesuar mekun"erthenien e sotme aktual se a mun" qe jetate paraqitet spontanisht??

Eksperimenetet e bera me *C, sygjeruan sejeta "uhet te ije prej jetes, mirepo men"onin sene m(o apo me sakte jeta formohet ne menyrespontane

=e *CF, 8ui 1aster beri eksperimenete qe te

tregoje se e"he te m(o ne te ertete nukparaqiten gjeneratat spontane(

bioteknologjia, konceptet baze


9/45

1aster3s e-periment

1asteri zbuloi se pergjegjes per fermentimin ishin"isa trupeza sferoi"ale e jo te sterzgjatur !majate&

i uri themelet e teknikae te izolimit tekulturae te pastra te m(o( poashtu te nje procesiqe per n"er te tij mban e"he emrin pasterizim,"uke he"hur poshte teorine e gjenerimit spontan,qe mbreteronte "eri ne ate kohe, 1asteri tregoi

ekzistencen e m(o anaerobe obligatie "hefakulatie, efektin e mungeses se oksigjenit nen"erprerjen e frymemarrjes "he n-itjen efermentimit !efekti 1aster&

+bioteknologjia, konceptet baze


10/45

6hillimi historik

#ga fun"i i shek(D@D ishin krijuar te gjitha premisat perkalimin e procesee fermentatie ne permasa in"ustriale

Iilloi te stu"ijohej mekanizmi i fermentimee me syniminper te marre pro"ukte "ytesore "he te n"ryshme nga ajo

qe pritej( 1ikerisht kjo u shfrytezua ne


11/45

#e 8uften e 9yte Boterore %lloi epoka e fermentatoreemo"ern ose e biorektoree "he e antibiotikee(


12/45

ntibiotiket ishin komponimet e para primare tepro"huara per t3u per"orur si barera kun"erbakteree gjate kohes se luftes(

$eknologjia fermentatie nuk ka mun"ur te jete eafte per pro"hime komerciale te antibiotikee pazhillimin e meto"ae per izolimin e llojee(

ntibiotiku peniciline eshte pro"huar mefermentimin e 1eniciliumit(

*0bioteknologjia, konceptet baze


13/45

*isa antibiotike te prodhuar per nevojakomer!iale

antibiotiku +ikrorganizmiprodhues

klasa

Te ftuara ngakerpudhat

cefalosporina )ephalosporium

acremonium

'pekter @ gjere

penicilina 1enicilliumchrysogenum

Bakteret


14/45

ntibiotiket per neoja komerciale

'ntibiotike teperftuara ngaaktinomi!etet

kloramfenikoli 'treptomycesenecuelae

'pekter @ gjere

cikloheksimi" 'treptomyces griseus .erpu"ha patogjene etharmit

eritromicina 'treptomyceserythreus

.ryesisht bakt gApozitie

kanamicina '( kanomycetus #e bakt(


15/45

Historiku i B$

+>FA*+CF suksesi me i ma"he ne in"ustrinefermentatie, pro"himi %llimisht i penicilines "heme pas i antibiotikee te tjere ne shkallein"ustriale(

@mpiantet e ngritura per kete qellim bene temun"ur realizimin e procesee fermentatie pernje game te gjere len"esh te tjera si itamina,aminoaci"e, polisahari"e etj(

*>bioteknologjia, konceptet baze


16/45

'minoa!idet e prodhuara dhe perdorimii t&re

aminoa!idi "erdorimi si aditive /permiresues te shijeve,aatit, konservim etj(,0

alanina 'htohet ne lengun e pemee per permiresimin eshijes

aspartati 1er permiresimin e shijes

cisteina 'htohete ne buke "he ne lengjet e pemee per teforcuar shijen

glutamati 'htohet ne shume ushqime per te forcuar shijen !simonoso"ium glutamat&


17/45

Enzimat e rendesishme komer!iale teprodhuara nga m(o

enzima unksioni +ikrorganizmiprodhues

perdorimi

celulaza Hi"rolizoncelulozen

$richo"ermakonigi

#"ihmon nezierje

kolagjenaza Hi"rol(

kolagjenin

)lostri"ium

histoliticum

#"ihmon ne

sherimin eplagee

inertaza Hi"rolizonsaharozen

'acharomycescereisae

1ro"him @embelsirae

lipaza Hi"rolizon

yn"yrat

Rhizophus spp( #"ihmon ne

zierjepektinaza Hi"rolizon

pektinen'clerotinelibertine

1astron lengjete pemee

proteaza Hi"rolizonproteinat

Bacilus subtilis 1er "etergjente,sapuna

*bioteknologjia, konceptet baze


18/45

1(-2

#ga mesi i itee te F lin"i @n-hinieria


19/45

mikroorganizmat

=ikrorganizmat perbejne protagonistet kryesore teB$ si per aplikimet klasike ashtu e"he per atomo"erne(

=(o paraqesin nje sere perparesish ne krahasim me

qelizat e tjera bimore apo shtazore Shtohen shpejt dhe ne terrene te

shumellojshme, kane nje kohe n"arje shume teshkurter, kerkojne terene rritjeje jo te kushtueshme

"he kulturat e tyre manipulohen shume shpejt e te shfrytezohen "uhet njohur me hollesi n"ertimi

i tyre, unksioni, metabolizmi dhe kinetika erritjes(

*+bioteknologjia, konceptet baze


20/45

m(o

me termin m(o kutohet c"o organizem mepermesa te tilla qe nuk mun" te shihet me sy telire

#e boten mikrobike bejne pjese7 bakteret,kerpudhat, algat, protozoaret, te gjithaorganizma shume te n"ryshem per sa i perketformes, permasae relatie, mekanizmit teripro"himit, ciklit jetesor, etj(

0Fbioteknologjia, konceptet baze


21/45

bioteknologjia, konceptet baze 0*


22/45

bakteret

Bakteret karakterizohen nga nje metabolizem i shumellojshem, perec rrugee te n"ryshme te per"orimit teglukozes me ane te frymemarrjes, bakteret shfrytezojnee"he rruge alternatie fermentatie te shumellojshme, etiqe i ben shume te ren"esishme nga pikepamjabioteknologjike(

=ikrorganizmat me interes B$ jane kryesishtkimiorganotroe d(m(th te ata per te marre energjinga oksidimi i komponimeve organike 3e mund te

jene te llojeve te ndr&shme : karbohidrate, a!ideorganike, aminoa!ide ose hidrokarbure(

=egjithate


23/45

bakteri



24/45

bioteknologjia, konceptet baze 05

.onsiston ne aminoaci"e "hekarbohi"rate

A.ristal jollce

-E-pozohen ne jo"-8arje me alkool-#gjyruesi @ 0 safranina kuqe jollce R;6E

J;88)E


25/45

bioteknologjia, konceptet baze 0>


26/45


27/45



28/45

bakteret

=(o e per"orin glukozen ne menyra e ne rruge ten"ryshme, shumica e tyre e shperbejne glukozen meane te


29/45

bioteknologjia, konceptet baze 0+

electron transport sistemi(sGf


30/45

bakteret

1er kete arsye ne "isa organizma p(sh 8actobacillusashtu si ne muskujt e "isa kafshee e"he te njeriu,#9AH rioksi"ohet nga ete aci"i piruik "he ky i fun"itshen"rohet ne aci" laktik( ;se ac( i qumeshtit( 9he i

gjithe procesi i shn"errimit te glukozes ne ac( 8aktikmerr emrin IER=E#$@= 8.$@.(

#e "isa mikroorganizma te tjera p(sh 'accharomyces!maja&, #9, rigjenerohet ne nje menyre tjeter7 aci"ipiruik permes se eliminit te nje mol( te );0 shn"rohet

ne al"ehi" acetik e cila me pas re"uktohet nga #9He"he ne alkol etilik,

aresisht nga fakti se cili pro"ukt formohet mer emrine"he fermentimi( =etilik, acetik, aceton butilik, etj(



31/45

'keme e fermentimit laktik "he etilik

4*bioteknologjia, konceptet baze


32/45

ci"i piruik permes se eliminit te nje mol( te );0shn"rohet ne al"ehi" acetik i cili me pas rioksi"ohet

nga #9H ne #9M "he ne alkol etilik,



33/45

fermentimi

#e fermentimin alkoolik p(sh nga nje molekuleglukoze %tohen "y molekula etanol "he "ymolekula );0(

)CH*0;C N 0)H4)H0;H M 0);0

1erec kesaj "isa baktere "he kerpu"ha nuk eshn"erojne te gjithe substratin energjetik ne );0"he H0F, por pro"hojne e"he pro"ukte te"obishme, si psh pro"ukte te n"ermjetme te )iklitte .rebsit !aci"in citrik&(



34/45

"er !ilet elemente kimike kane nevoje m(o neBT 4

1amarre parasysh a kryejne frymemarrjen osefermentojne m(o kane neoje per7 karbon,hi"rogjen, oksigjen, azot, squfur e fosfor !)H#;'1&,pra per te gjitha elementet kimike qe n"ertojne

len"en qelizore( .arboni meret nga glukoza, hi"rogjeni "he oksigjeni

meren nga H0;, "isa mikrobe per"orin oksigjeninatmosferik, azoti meret nga kriperat e amonit, "heaminoaci"et, ka baktere qe shfrytezojne azotinatmosferik, qe sigurojne pjellorine e tokes, squfuri"he fosfori per"oren nga komponimet organike netrajten e sulfatee ';5, "he fosfatee 1;5(



35/45

5endet minerale dhe aktoret e rritjes

Elementet e tjera te neojshme per m(o por qekerkohen ne sasi me te ogla jane kryesishtlen"et minerale qe meren ne trajten e kriperae7natriumit, kaliumit, kalciumit, magnezit, "he

hekurit !#a,.,)a,=g,Ie& !makroelemente&, "he nesasi me te ogel jane te neojshem!mikroelemente& bakri, zinku, kobalti, mangani,molib"eni (

9isa len"e en"osen te gatshme ne tereneushqyse per zhillimin e bakteree "he quhenfaktore te rritjes, sic mun" te jene purinat "hepirimi"inat(

4>bioteknologjia, konceptet baze


36/45

6ushtet e nevojshem per rritjen e m(o

.ushtet mje"isore te pershtetshme7 pHAi ,temperatura, ajrimi,

Rritja optimale ne pH C,>A,> ka raste kubakterete rriten e"he ne kushte shume bazike ose

aci"ike( !shfrytezohen solucione tampon&

$emperaturat7 nga FO) AFO), megjithese temp(optimale eshte 4FA4>O), termo%le, mezo%le,

#en temp( FO e ka bazen ruajtja e kulturae

mikrobike, per nje kohe te gjate "he /ringjallja2 etyre(

4Cbioteknologjia, konceptet baze


37/45

6ushtet e nevojshem per rritjen e m(o

Rritja mikrobike, eshte e li"hur ngushte edhe me pranine ose jote oksigjenit, per keta faktore bakteret paraqesinshumellojshmeri,

'erobet obligative, nuk mbijetojne pa 78,

'naerobo obligative, 78 toksik per ta

'naeroba akultative /indierente ndaj pranise se 780

Iaktore tjeter shume i ren"esishem eshte edhe drita, bakteretfotosintetike kane neoje per "rite,

$e gjitha faktoret e permen"ur "uhet te meren parasysh gjate

per"orimit te tyre ne kushte in"ustriale per pro"himin e len"eeme interes per njeriun(

7ptimizimi dhe permiresimi i ketyre parametrae eshte nje nga"rejtimet me te ren"esishme per te marre pro"uktin e "eshiruar(



38/45

=ajate !tharmi : '(cereisiae&

=ajate jane n"er m(o me te shfrytezuara si neaspektin sasior ashtu e"he cilesor

Jane kerpu"ha te uleta, njeqelizore,

'humimi egjetatie me bulezim !Bu""ing&

)ikli jetesor me alternim, haploi"e "he "iploi"e, )iftezimi !mating& mun" te n"o"he etem mi"is

formae /seksuale2 te percaktuara gjenetikisht a "heP

=ajate mun" te paraqesin e"he forma poliploi"e, janeme te qen"rueshme

=aja me e per"orur ne in"ustri eshte 'accharomycescereisae(



39/45

bioteknologjia, konceptet baze 4+


40/45

'accharomyces cerisiae



41/45

bioteknologjia, konceptet baze 5*


42/45

-enome se3uen!ing

!. cerevisiaeGas the %rst eukaryotic genomethat Gas completely sequence"(4S$he genomesequence Gas release" in the public "omainonpril 05, *++C( 'ince then, regular up"ates hae

been maintaine" at the 'accharomycesgenes, compactly organize" on *Cchromosomes( ;nly about >,FF of these arebeliee" to be true functional genes( Yeast isestimate" to share about 04T of its genomeGith that of humans(citation neededS

http://en.wikipedia.org/wiki/Genomehttp://en.wikipedia.org/wiki/Saccharomyces_cerevisiaehttp://en.wikipedia.org/wiki/Public_domainhttp://en.wikipedia.org/wiki/Saccharomyces_Genome_Databasehttp://en.wikipedia.org/wiki/Saccharomyces_Genome_Databasehttp://en.wikipedia.org/wiki/Base_pairhttp://en.wikipedia.org/wiki/Genehttp://en.wikipedia.org/wiki/Humanhttp://en.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Citation_neededhttp://en.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Citation_neededhttp://en.wikipedia.org/wiki/Humanhttp://en.wikipedia.org/wiki/Genehttp://en.wikipedia.org/wiki/Base_pairhttp://en.wikipedia.org/wiki/Saccharomyces_Genome_Databasehttp://en.wikipedia.org/wiki/Saccharomyces_Genome_Databasehttp://en.wikipedia.org/wiki/Public_domainhttp://en.wikipedia.org/wiki/Saccharomyces_cerevisiaehttp://en.wikipedia.org/wiki/Genome


43/45

1er"orimi


44/45

"erdorimi industrial

1er"orimi i majae mun" te klasi%kohet ne tri grupe sipas li"hjesmi"is biokimise se tyre "he pro"uktit qe pro"hojne7

1erberes qelizore, 7

eliza te plota ne gjen"je te thate, biomasa !ushqim per kafshet&

1erberes makromolekulareA lipi"e, proteina, enzima

.omponime te ekstarkuara, koenzima, itamina(

1ro"ukte te sekretimit7

Birre, ere, limontos, pije alkolike, etanol per energji

9ioksi" karboni

Bashkeeprimi enzime : substart

1er"orimi @ hirres

1er"orimi @ ami"onitU"ekstrines

1ro"himi @ maltrotriozes



45/45

Documents

Leksioni i Pare Bioteknologji