1. MONERA PROKARIOTU VALSTS
Indriķis Muižnieks
VISPĀRĪGĀ BIOLOĢIJA
ORGANISMU DAUDZVEIDĪBA
MONERA PROKARIOTU VALSTS

2. 4. Mikroorganismi biotehnoloģijā, lauksaimniecībā, vides aizsardzībā
PROKARIOTU VALSTS
MIKROBIOLOĢIJAS PAMATI
4. Mikroorganismi biotehnoloģijā, lauksaimniecībā, vides aizsardzībā

3. MIKROORGANISMU BIOTEHNOLOĢIJA
Mikroorganismu biotehnoloģijas daudzveidība
Pārtikas biotehnoloģija
Rūpnieciskā biotehnoloģija
Lauksaimniecības mikrobioloģija
Vides aizsardzība

4. Biotehnoloģija –
kontrolēta un uz zinātnes atziņām balstīta dzīvu organismu izmantošana cilvēkam vajadzīgu produktu iegūšanai.
bioloģijas, mikrobioloģijas, molekulārās bioloģijas un inženierzinātņu sinerģiska mijiedarbība, lai izmantotu dzīvo organismus, to šūnas, šūnu struktūras vai molekulas un radītu produktus, procesus vai pakalpojumus.

5. Biotehnoloģiju iedala klasiskajā un gēnu inženierijas metodes izmantojošajā, jeb jaunajā biotehnoloģijā.
Jaunā (modernā) biotehnoloģija - ar gēnu inženierijas metodēm modificētu organismu izmantošana cilvēkam nepieciešamu produktu iegūšanai

7. Futurewatch. Biotechnologies to 2025

8. Biržā kotēto biotehnoloģijas kompāniju skaits un akciju vērtība (NASDAQ), 2012. -2013. g.
Nature Biotechnology, V31, V32

9. Mikroorganismu un to ražoto produktu tirgus apjoms un prognozes
Kopapjoma pieauguma prognoze >10% gadā. līdz 259 miljardiem USD g. Mikroorganismi (attīrīšanai, mēslojumam, probiotikas) – piauguma prognoze apm. 7% gadā, līdz 6,8 miljardiem USD 2016.g.
BBC Reports: Microbial Products: Technologies, Applications and Global Markets, 2011

10. Partikas mikrobiologija
Biotehnoloģija
Senes
Raugi
Protisti
Virusi
Bakterijas
Sterilitāte
Tīrkultūra
Eksperiments

11. PĀRTIKAS RŪPNIECĪBA PĀRTIKAS BOJĀŠANĀS NOVĒRŠANA, BIOTISKA SAGLABĀŠANA
PIENA PĀRSTRĀDE
ALUS UN VĪNA RAŽOŠANA

12. un pārtikas saindēšanās cēloņi.
PĀRTIKAS BOJĀŠANĀS
un pārtikas saindēšanās cēloņi.
Izplatītākie pārtikas infekciju izraisītāji:
Bacillus cereus
Listeria monocytogenes
Yersinia enterocolitica
Salmonella spp.
Escherichia coli O157:H7; O104, u.c.
Campylobacter jejuni

13. PĀRTIKAS BOJĀŠANĀS NOVĒRŠANA
BIOTISKA SAGLABĀŠANA:
patogēno mikroorganismu attīstību nepieļauj, izmantojot citu mikroorganismu kultūras vai to vielmaiņas produktus:
skābes;
spirtus.
Papildu garšas un smaržas īpašību veidošanās.

14. PĀRTIKAS BOJĀŠANĀS NOVĒRŠANA
ABIOTISKA APSTRĀDE:
zemas temperatūras (leduspagrabs);
augstas temperatūras;
ūdens aktivitātes samazināšana (sālīšana);
atūdeņošana (žāvēšana);
ķīmiskā preservēšana (propion-, benzoskābes, sulfīti u.c.);
aseptika: mikroorganismu aizvākšana ar filtrēšanu un līdzīgām metodēm;
radioaktīvā apstarošana

15. PĀRTIKAS BOJĀŠANĀS NOVĒRŠANA BIOTISKA SAGLABĀŠANA:
patogēno mikroorganismu attīstību nepieļauj, izmantojot citu mikroorganismu kultūras vai to vielmaiņas produktus:
skābes;
spirtus.
Papildus garšas un smaržas īpašību veidošanās
PĀRTIKAS PĀRSTRĀDĒ IZMANTO:
DABISKO MIKROFLORU
IERAUGA KULTŪRAS: TĪRKULTŪRAS VAI ASOCIĀCIJAS

16. Viens pārstrādes posms

17. Vairāki pārstrādes posmi

18. PĀRTIKAS MIKROBIOLOĢIJA

19. Vairāki pārstrādes posmi

20. MODERNĀ UZTURZINĀTNE
Probiotiķi mikroorganismu kultūras, kuras lieto pārtikā, lai uzlabotu veselību un gremošanas procesus. Iļja Mečņikovs, ( )
Prebiotiķi – cilvēka gremošanas traktā nenoārdāmi polisaharīdi, kas sekmē probiotisko kultūru attīstību, stimulē imūnās atbildes veidošanos.
Uztura bagātinātāji (nutraceuticals) – pārtikas komponenti, kuriem ir veselību nostiprinoša vai ārstnieciska iedarbība
Pārtikas piedevas (E-vielas – krāsvielas, emulgatori, stabilizatori, konservanti, utt.)
Funkcionālā pārtika – pārtika, kas ietekmē specifiskas organisma funkcijas, it īpaši spēju pretoties saslimšanai.

21. Moderno uzturlīdzekļu tirgus apjoms un prognozes
Kopējais veselīgās pārtikas (“nutraceuticals”) tirgus gadā tiek vērtēts 151 miljarda USD apjomā, prognoze gadam – apm. 207 miljardi USD.
BCC Research Food & Beverage Report, July 2011

22. FUNKCIONĀLĀ PĀRTIKA

23. Rupnieciska mikrobioloģija
Senes
Raugi
Bakterijas
Sterilitāte
Tīrkultūra
Eksperiments

24. RŪPNIECISKĀ MIKROBIOLOĢIJA

26. RŪPNIECISKĀS MIKROBIOLOĢIJAS GALVENIE PRODUKTI:
Aminoskābes – baktērijas (Corynebacterium)
Mikrobioloģiskās ražošanas tehnoloģijas: 20. g.s. vidus – Japāna
Pārtikas un lopbarības piedevas:
Glutamīnskābe – lielākais ražošanas apjoms, pārtikas piedeva, MSG, umami, 2014.g. ~ 3 milj. tonnas
Lizīns – ātrāk augošais ražošanas apjoms, gadā – 1,8 milj. tonnas
2014. g. kopējais aminoskābju pieprasījums tirgū – 6,6 milj. tonnas
2022. g. prognoze – 10,1 milj. tonnas
Vērtība – 35,4 miljardi USD

27. RŪPNIECISKĀS MIKROBIOLOĢIJA -AMINOSKĀBES

28. Mārtiņš Beķers RŪPNIECISKĀS MIKROBIOLOĢIJA -AMINOSKĀBES (1928.-2014.)
Brevibacterium sp. 22L -lizīna producents

29. Penicilīna atklājējs, 1928.g., NP – 1945.g.
RŪPNIECISKĀS MIKROBIOLOĢIJA -ANTIBIOTIKAS
ALEKSANDRS FLEMINGS
Penicilīna atklājējs, 1928.g., NP – 1945.g.
Penicilīna struktūra,
b-laktāma gredzens – arī cefalosporīniem, monobaktāmiem un karbapenemiem.

30. Jaunu antibiotiku producentu meklējumi, 1944.g.
RŪPNIECISKĀS MIKROBIOLOĢIJA -ANTIBIOTIKAS
Jaunu antibiotiku producentu meklējumi, 1944.g.
Aktinomicēte Streptomyces griseus: streptomicīns (aminoglikozīds), pirmais preparāts pret tuberkulozi

31. RŪPNIECISKĀS MIKROBIOLOĢIJA -ANTIBIOTIKAS

32. RŪPNIECISKĀS MIKROBIOLOĢIJA -ANTIBIOTIKAS
Pasaules pretmikrobu līdzekļu tirgū gadā 14 preparātu tirdzniecības apjoms pārsniedza miljardu USD.
To vidū bija 8 pretvīrusu preparāti (pieci AIDS, divi Hepatīta C ārstēšanai).
Pretbaktēriju zāļu tirgus līderi:
Floxin, Cravit – sintētiski flourohinolīni , smagas blaknes
Zosyn : piperacilīns (pussintētisks ureidopenicilīns) kopā ar b-laktamāzes
inhibitoru, piem., tazobaktāmu
Knol: Global Antiviral/Antibiotics Market Review 2008
Dažādu grupu antibiotiku pārdošanas apjoms gadā. Nature Rev., Sept. 2010

33. Mikroorganismu ražoto enzīmu tirgus apjoms un prognozes
Tirgum prognozē pieaugumu no 3,3 miljardiem USD gadā līdz 4,4 miljardiem USD gadā
BCC Research Biotechnology Report: Enzymes in Industrial Applications: Global Markets

35. RŪPNIECISKĀS MIKROBIOLOĢIJA -ORGANISKĀS SKĀBES
Romāns Kārkliņš ( )
Aspergillus celms - citronskābes producents

36. Mikroorganismu ražoto organisko skābju tirgus apjoms pasaulē
Kopējais apjoms gadā – apm. 2 miljardi dolāru
BCC Research Biotechnology Report:

37. RŪPNIECISKĀS MIKROBIOLOĢIJA - SPIRTS
Lielākā etilspirta ražotāja ir ASV: ~53 miljardi litru gadā; citi lielākie ražotāji: Brazīlija, ES, Ķīna, Kanāda. Krievija ~ 0,70 miljardu litru
Etilspirta producenti - raugi, Zymomonas ģints baktērijas

38. RŪPNIECISKĀS MIKROBIOLOĢIJA – ŪDEŅRAŽA ENERĢIJAS ŠŪNAS

39. RŪPNIECISKĀS MIKROBIOLOĢIJA – BIODEGRADĒJAMI POLIMĒRI, POLIETILĒNA AIZVIETOTĀJI
Azotobacter cistas veidojas nelabvēlīgos augšanas apstākļos. Redzami polihidroksisviestskābes (PHB) ieslēgumi.

40. Lauksaimniecibas mikrobioloģija
Senes
Raugi
Virusi
Bakterijas
Tīrkultūra
Sterilitāte
Eksperiments

41. AUGSNES RAŽĪBAS PALIELINĀŠANA
LAUKSAIMNIECĪBAS MIKROBIOLOĢIJA
AUGSNES RAŽĪBAS PALIELINĀŠANA
AUGU KAITĒKĻU UN SLIMĪBU APKAROŠANA
MIKROORGANISMI - AUGU SLIMĪBU IZRAISĪTĀJI

42. LAUKSAIMNIECĪBAS MIKROBIOLOĢIJA -
MIKRORGANISMU LOMA SLĀPEKĻA FIKSĒŠANĀ
Bakteroīdi sakņu šūnās
Rhizobium ģints gumiņbaktērijas fiksē atmosfēras slāpekli simbiozē ar pākšaugiem
Bakteriālie mēslošanas līdzekļi - nitragīns, azotobakterīns

43. Nesimbiotiskie fiksētāji (piem.Nitrobacter): 1 -2 kg N/ha/ sezona
LAUKSAIMNIECĪBAS MIKROBIOLOĢIJA -
MIKRORGANISMU LOMA SLĀPEKĻA FIKSĒŠANĀ
Nesimbiotiskie fiksētāji (piem.Nitrobacter): 1 -2 kg N/ha/ sezona

44. LAUKSAIMNIECĪBAS MIKROBIOLOĢIJA -
MIKRORGANISMU LOMA SLĀPEKĻA FIKSĒŠANĀ
Frankia ģints aktinomicētes fiksē atmosfēras slāpekli simbiozē ar alkšņu saknēm. Aktinorīza.

45. LAUKSAIMNIECĪBAS MIKROBIOLOĢIJA
AUGU KAITĒKĻU UN SLIMĪBU APKAROŠANA
BAKTĒRIJAS Bacillus thuringiensis toksīns - pret vabolēm un plēvjspārņiem.
VĪRUSI Kodolu un citoplazmatiskās poliedrozes un granulozes vīrusi (Baculoviridae) - pret zvīņspārņiem.
SĒNES - Trichoderma - pret sēņu infekcijām, Beauveria - pret Koloraado vaboli, Verticillium un Entomophtora - pret plēvjspārņiem
Bacillus thuringiensis toksīna kristāls
Bakulovīruss elektronu mikroskopā

46. Vides mikrobiologija Raugi Virusi Bakterijas Tīrkultūra Sterilitāte
Senes
Raugi
Protisti
Virusi
Bakterijas
Tīrkultūra
Sterilitāte
Eksperiments

47. VIDES MIKROBIOLOĢIJA PROKARIOTI – SKĀBEKĻA ATMOSFĒRAS IZVEIDOTĀJI
PROKARIOTU LOMA ELEMENTU APRITĒ
MIKRORGANISMU EKOSISTĒMAS
MIKRORGANISMI - BIOINDIKATORI
MIKRORGANISMI VIDES AIZSARDZĪBĀ
MIKRORGANISMI UN BIOKOROZIJA

48. Prokarioti un primitīvi eikarioti
Daudz veidība
Prokarioti un primitīvi eikarioti
Tikai prokarioti
Zeme bez dzīvības

49. MIKRORGANISMU LOMA ELEMENTU APRITĒ
OGLEKĻA CIKLS
SLĀPEKĻA CIKLS
SĒRA CIKLS
FOSFORA CIKLS

50. MIKRORGANISMU EKOSISTĒMAS

51. MIKRORGANISMI - BIOINDIKATORI VIDES PIESĀRŅOJUMA KONTROLE
Bakterioloģiskā piesārņojuma pakāpi raksturo koli titrs un koli indekss. Koli titrs ir mazākais ūdens tilpums mililitros, kurā ir viena Escherichia coli šūna. Dzeramam ūdenim koli titram jābūt lielākam par 300.
Koli indekss izsaka, cik E. coli šūnu ir vienā litrā ūdens. ES vides kvalitātes standarti paredz, ka peldvietu ūdeņos maksimāli pieļaujamais koli indekss ir ne vairāk par 1000 baktērijām litrā ūdens.

52. MIKRORGANISMI VIDES AIZSARDZĪBĀ NOTEKŪDEŅU ATTĪRĪŠANA

53. MIKRORGANISMI VIDES AIZSARDZĪBĀ NOTEKŪDEŅU ATTĪRĪŠANA

54. MIKRORGANISMI VIDES AIZSARDZĪBĀ NOTEKŪDEŅU ATTĪRĪŠANA

55. MIKRORGANISMI VIDES AIZSARDZĪBĀ NOTEKŪDEŅU ATTĪRĪŠANA

56. MIKRORGANISMI VIDES AIZSARDZĪBĀ NOTEKŪDEŅU ATTĪRĪŠANA
AEROTENKS

57. MIKRORGANISMI VIDES AIZSARDZĪBĀ NOTEKŪDEŅU ATTĪRĪŠANA
AEROTENKS

58. MIKRORGANISMI VIDES AIZSARDZĪBĀ
NOTEKŪDEŅU ATTĪRĪŠANA
AKTĪVO DŪŅU PĀRSTRĀDE ANAEROBOS APSTĀKĻOS

59. MIKRORGANISMI VIDES AIZSARDZĪBĀ NOTEKŪDEŅU ATTĪRĪŠANA
AKTĪVO DŪŅU PĀRSTRĀDE ANAEROBOS APSTĀKĻOS, METĀNA RAŽOŠANA, ARHEBAKTĒRIJAS

60. MIKRORGANISMI VIDES AIZSARDZĪBĀ
NOTEKŪDEŅU ATTĪRĪŠANA
AKTĪVO DŪŅU PĀRSTRĀDE ANAEROBOS APSTĀKĻOS; ANAEROTENKS

61. Has Huygens found life on Titan?
Kosmiskās zondes Huygens sūtītie Titāna virsmas uzņēmumi
S.Battersby
Has Huygens found life on Titan?
09:45 23 July 2005 NewScientist.com news service
Saturna lielākā pavadoņa Titāna atmosfēra satur ap 5% metāna, kas var būt mikroorganismu metabolisma produkts. Chris McKay no NASA's Ames Research Center in Moffet Field, California un Heather Smith no International Space University in Strasbourg, France izvirzījuši hipotēzi par iespējamajiem priekšnosacījumiem, kas var nodrošināt mikro-organismu vielmaiņas procesus Titāna apstākļos.

62. MIKRORGANISMI VIDES AIZSARDZĪBĀ

63. MIKRORGANISMI VIDES AIZSARDZĪBĀ
Attīrīšanas komplekss piesārņojuma biodegradācijai augsnē ar baktēriju palīdzību

64. MIKRORGANISMI UN BIOKOROZIJA DOMA ĒRĢEĻU MIKROFLORA

65. MIKRORGANISMI, BIOKODEGRADĀCIJA UN BIOAIZSARDZĪBA
JAUNI PRODUKTI SADZĪVES MIKROBIOLOĢIJĀ