Mikrobiella cellfabriker

Mål

Baserat på kunskaper erhållna i tidigare kurser avser kursen att ge kunskaper om, och förståelse för, hur mikroorganismer kan användas inom t.ex. livsmedelsindustri och miljöbioteknik, samt användas och modifieras för fermentationsbaserad produktion av ett brett spektrum av produkter som t.ex. energibärare, biokemikalier, läkemedel m.m.

Till grund för detta ligger kunskaper om mikrobiella livsbetingelser, tillväxt, metabolism och genreglering, samt ett stort antal mikrobiologiska, molekylärbiologiska och biotekniska metoder.

Efter kursen skall studenten kunna:

• Beskriva och särskilja de huvudsakliga skillnaderna mellan prokaryota och eukaryota mikroorganismers cellmorfologi, cellulära system och biokemiska syntesvägar.
• Redogöra för egenskaper hos, krav för tillväxt/produktion och användningsområden för de mest frekvent utnyttjade mikroorganismerna inom industriell bioteknik.
• Beskriva mikrobiell produktion av proteiner/enzymer, och redogöra för egenskaper hos mikrobiella cellfabriker för effektiv sådan produktion, upprening och användning av protein-/enzymprodukter.
• Redogöra för centrala metabola vägar och deras reglering för produktion av industriellt relevanta primära och sekundära metaboliter för hållbar utveckling/produktion av t ex biobränslen och biopolymerer från förnybara råvaror.
• Beskriva olika metoder för att analysera flöden i metabola vägar och redogöra för hur erhållen information tillsammans med nya metoder inom syntetisk biologi och geneditering kan användas för ”metabolic engineering” för ökat utbyte eller nya produkter.
• Självständigt kunna utvärdera experimentella data och information från vetenskapliga artiklar i fältet och utifrån flera metoder/källor kunna dra egna slutsatser, samt skriftligen och muntligen med korrekt terminologi presentera forskning inom området.

Innehåll

Naturligt förekommande mikrobiella processer som används för produktion av t.ex. livsmedel och biobränslen, och inom andra biologiska processer som t.ex. vattenrening.

Prokaryota och eukaryota mikroorganismers cellstruktur och subcellulära lokalisering av olika metabola processer.

Egenskaper, behov och användningsområden för de mest vanligt förekommande mikrobiella cellfabrikerna inkl. E. coli, B. subtilis, P. pastoris, Y. lipolytica, Streptomyces sp, S. cerevisae och mikroalger.

Användning av mikroorganismer för rekombinant produktion av peptider, proteiner och enzymer och därtill kopplade frågor med avseende på t.ex. kodonanvändning, post-translationell modifiering, proteinveckning/-processning och effekter på nedströms följande proteinrening/aktivering.

Specifika metabola processer för produktion av olika biotekniskt intressanta produkter från primär eller sekundär metabolism, som t ex organiska syror, biobränslen och biopolymerer.

Grundläggande metoder inom analys av metabola flöden och deras kontrollsystem via olika omicstekniker (genomics, transcriptomics, proteomics, metabolomics)

CRISPR/cas-baserade metoder för geneditering av mikroorganismer och hur metoder inom syntetisk biologi, geneditering och protein engineering kan användas för ”metabolic engineering” av mikrobiella cellfabriker för nya produkter och/eller ökat produktutbyte.