EGYSEJTŰ REAKTOROK BIOKATALÍZIS: A GÉNMÓDOSÍTÁSTÓL AZ IPARI FERMENTÁCIÓIG SZAMECZ BÉLA
BIOKATALÍZIS - DEFINÍCIÓ szerves vegyületek átalakítása biológiai rendszer a katalizátor Enzim: élő sejt vagy tisztított enzim SZUBSZTRÁT TERMÉK enzim nélkül előnyei Biológiai sokféleség: a természetből izolálható, a katalizátor évmilliók alatt lett finomhangolva A kód ismert Vizes fázis Biológiailag lebomló melléktermékek energia enzimmel idő
BIOKATALÍZIS - TÖRTÉNET első biomérnökök A sumérok 6000 évvel ezelőtt már sört főztek
BIOKATALÍZIS - TÖRTÉNET első biomérnökök A sumérok 6000 évvel ezelőtt már sört főztek
BIOKATALÍZIS - TÖRTÉNET első biomérnökök A sumérok 6000 évvel ezelőtt már sört főztek élelmiszeripari alkalmazások Bor, kenyér, tejtermékek
BIOKATALÍZIS - TÖRTÉNET első biomérnökök A sumérok 6000 évvel ezelőtt már sört főztek élelmiszeripari alkalmazások Bor, kenyér, tejtermékek 1897: Eduard Buchner Alkoholos erjedés sejtmentes élesztő kivonattal Vis vitalis elmélet vége
BIOKATALÍZIS - TÖRTÉNET első biomérnökök A sumérok 6000 évvel ezelőtt már sört főztek élelmiszeripari alkalmazások Bor, kenyér, tejtermékek 1897: Eduard Buchner Alkoholos erjedés sejtmentes élesztő kivonattal Vis vitalis elmélet vége 2010: Craig Venter Szintetikus Mycoplasma mycoides genom bejuttatása egy kromoszóma nélküli Mycoplasma capricolum sejtbe. Gibson, D. G., J. I. Glass, et al. 2010.
BIOKATALÍZIS TERMÉKEK biokatalízisselelőállított ipari termékek (tonna / év) etanol 15 450 000 nátrium glutamát 1 000 000 citromsav 412 000 lizin 118 000 glükuronsav 51 000 penicillin 15 000
BIOKATALÍZIS TERMÉKEK ENZIMEK Buchholz et al. 2012 API - (Active Pharmaceutical Ingredients) gyógyszeripari hatóanyagok 113 milliárd USD (2012, pharmabiz.com)
BIOKATALÍZIS MÓDSZERTAN Katalizátor Sejt, enzim, katalitikus antitest, foldamer. Transzgénikus élőlény.
BIOKATALÍZIS MÓDSZERTAN Katalizátor Sejt, enzim, katalitikus antitest, foldamer. Transzgénikus élőlény. ATryn véralvadásgátló
BIOKATALÍZIS MÓDSZERTAN Katalizátor Sejt, enzim, katalitikus antitest, foldamer. Transzgénikus élőlény. Katalizátor fejlesztés Természetből izolálható, optimalizálható: tenyésztés, szelektálás, mutagenezis. Célzott változtatás: genetikai módosítás génbevitel, teljes anyagcsereutak bevitele szintetikus biológia, bioinformatika
BIOKATALÍZIS MÓDSZERTAN Katalizátor Sejt, enzim, katalitikus antitest, foldamer. Transzgénikus élőlény. Katalizátor fejlesztés Természetből izolálható, optimalizálható: tenyésztés, szelektálás, mutagenezis. Célzott változtatás: genetikai módosítás génbevitel, teljes anyagcsereutak bevitele szintetikus biológia, bioinformatika Reakció körülmények Fermentor: szakaszos / folyamatos működés, Immobilizált átfolyós reaktor: sejt, enzim Szilárd fázis: faforgács, papír lap
BIOKATALÍZIS MÓDSZERTAN Katalizátor Sejt, enzim, katalitikus antitest, foldamer. Transzgénikus élőlény. Katalizátor fejlesztés Természetből izolálható, optimalizálható: tenyésztés, szelektálás, mutagenezis. Célzott változtatás: genetikai módosítás génbevitel, teljes anyagcsereutak bevitele szintetikus biológia, bioinformatika Reakció körülmények Fermentor: szakaszos / folyamatos működés, Immobilizált átfolyós reaktor: sejt, enzim Szilárd fázis: faforgács, papír lap Termék kinyerése Komplex vizes oldat
BIOKATALÍZIS BIOETANOL GYÁRTÁSA Az éves 15 millió tonna etanol termelés 96-98%-a biológiai erjesztés útján áll elő pannon-info.hu
BIOKATALÍZIS BIOETANOL GYÁRTÁSA alapanyagok Keményítő egyszerű cukor Cellulóz (lignin, cellulóz, hemicellulóz)
BIOKATALÍZIS BIOETANOL GYÁRTÁSA alapanyagok Keményítő egyszerű cukor Cellulóz (lignin, cellulóz, hemicellulóz) előkezelés Fizikai-kémai - ammóniás robbantás, nedves oxidáció és gőzrobbantás Biológiai kezelés enzimes hidrolízis, celluláz Payne, PNAS, 2013
BIOKATALÍZIS BIOETANOL GYÁRTÁSA alapanyagok Keményítő egyszerű cukor Cellulóz (lignin, cellulóz, hemicellulóz) előkezelés Fizikai-kémai - ammóniás robbantás, nedves oxidáció és gőzrobbantás Biológiai kezelés enzimes hidrolízis, celluláz alkoholos erjedés Egyszerű cukrokból Saccharomyces cerevisiae (élesztő) törzsfejlesztés
BIOKATALÍZIS BIOETANOL GYÁRTÁSA alapanyagok Keményítő egyszerű cukor Cellulóz (lignin, cellulóz, hemicellulóz) előkezelés Fizikai-kémai - ammóniás robbantás, nedves oxidáció és gőzrobbantás Biológiai kezelés enzimes hidrolízis, celluláz alkoholos erjedés Egyszerű cukrokból Saccharomyces cerevisiae (élesztő) törzsfejlesztés utókezelés Desztillálás, vízmentesítés
BIOKATALÍZIS BIOETANOL GYÁRTÁSA alapanyagok Keményítő egyszerű cukor Cellulóz (lignin, cellulóz, hemicellulóz) előkezelés Fizikai-kémai - ammóniás robbantás, nedves oxidáció és gőzrobbantás Biológiai kezelés enzimes hidrolízis, celluláz alkoholos erjedés Egyszerű cukrokból Saccharomyces cerevisiae (élesztő) törzsfejlesztés utókezelés Desztillálás, vízmentesítés melléktermék Magas fehérje és rosttartalom, állati takarmány, tüzelőanyag
BIOKATALÍZIS AZ ALMASAV ELŐÁLLÍTÁSA ALMASAV (L-ALMASAV) L-almasav
BIOKATALÍZIS AZ ALMASAV ELŐÁLLÍTÁSA ALMASAV (L-ALMASAV) Élelmiszeripar, gyógyszeripar, műanyagipar L-almasav
BIOKATALÍZIS AZ ALMASAV ELŐÁLLÍTÁSA ALMASAV (L-ALMASAV) Élelmiszeripar, gyógyszeripar, műanyagipar A kémiai szintézis keveréket eredményez L-almasav Maleinsavanhidrid prekurzorból D-almasav
BIOKATALÍZIS AZ ALMASAV ELŐÁLLÍTÁSA ALMASAV (L-ALMASAV) fumársav Élelmiszeripar, gyógyszeripar, műanyagipar A kémiai szintézis keveréket eredményez víz Maleinsavanhidrid prekurzorból Élő sejtekben is képződik fumaráz enzim A citromsav ciklusban résztvevő anyagcsere termék A fumaráz enzim állítja elő fumársavból 100% L-almasav L-almasav
BIOKATALÍZIS AZ ALMASAV ELŐÁLLÍTÁSA
BIOKATALÍZIS AZ ALMASAV ELŐÁLLÍTÁSA Rögzített sejtes biokatalizátor Na-fumarát Na-malát 70-80 %-os konverzió GVOP-3.1.1.-2004-05-0165/3.0
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
BIOKATALÍZIS - LEGÚJABB MÓDSZEREK DIA ALCÍM Transzgénikus élőlények mint bioreaktorok (véralvadásgátló ATryn Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur nec nisi vestibulum, interdum leo vitae, consequat ligula. Mauris ultrices elit vitae metus pellentesque, sit amet vulputate nisl commodo. Foldamerek Tervezhető konformációjú nem peptid alapú oligomerek tervezhető specifitás Papír alapú szenzorok Sejtes antibiotikum kimutatás (Weaver et al.) Szintetikus Ebola törzsspecifikuskimutatása Pardeeet al. ET AL. QUAT LIGULA. MAURIS ULTRICES ELIT VITAE METUS PELLENTESQUE Mauris ultrices elit vitae metus pellentesque, sit amet
enzim nélkül energia enzimmel idő