- चेमोस्टैट विशेषताएं
- विधि सिद्धांत
- इतिहास
- अनुप्रयोग
- अनुकूली जीवविज्ञान और विकास
- कोशिका जीवविज्ञान
- आणविक जीव विज्ञान
- समृद्ध संस्कृतियाँ
- इथेनॉल का उत्पादन
- संदर्भ
Chemostat एक डिवाइस या उपकरण कोशिकाओं और सूक्ष्मजीवों की खेती के लिए प्रयोग किया जाता है। इसे एक बायोरिएक्टर भी कहा जाता है और इसमें झीलों, अवसादन या उपचार तालाबों जैसे जलीय वातावरणों को प्रयोगात्मक रूप से पुन: पेश करने की क्षमता होती है।
इसे आम तौर पर एक कंटेनर के रूप में वर्णित किया जाता है (आकार इस बात पर निर्भर करेगा कि इनलेट के साथ उपयोग औद्योगिक या प्रयोगशाला है) ताकि बाँझ सामग्री प्रवेश करती है, और एक आउटलेट जिसके माध्यम से प्रक्रिया से उत्पन्न सामग्री बाहर निकल जाएगी, जो आम तौर पर पोषक तत्व होते हैं। अपशिष्ट, बाँझ सामग्री, सूक्ष्मजीव अन्य।
एक कैमोस्टैट का आरेख। से लिया और संपादित: CGraham2332
इसे खोजा और स्वतंत्र रूप से और लगभग एक साथ 1950 में वैज्ञानिकों जैक्स मोनोड, आरोन नोविक और लियो स्ज़ीलार्ड द्वारा प्रस्तुत किया गया था। मोनोड ने अकेले काम किया और इसे एक बैक्टोजेन कहा, जबकि नोविक और स्ज़ीलार्ड ने एक साथ काम किया और इसे एक केमोस्टैट कहा, एक नाम जो आज तक रहता है। ।
चेमोस्टैट विशेषताएं
केमोस्टैट को एक एकल पोषक तत्व युक्त माध्यम के निरंतर जोड़ द्वारा विशेषता है जो विकास को सीमित करता है और साथ ही साथ अतिरिक्त उत्पादन, चयापचयों और अन्य पदार्थों जैसे संस्कृति के हिस्से को हटा देता है। इस निष्कासन को लगातार नई सामग्री द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, इस प्रकार एक स्थिर संतुलन प्राप्त होता है।
इन शर्तों के तहत, जिस दर पर सूक्ष्मजीव संस्कृति विकसित होती है, वह उस दर के बराबर होती है जिस पर वह पतला होता है। अन्य खेती विधियों की तुलना में यह महत्वपूर्ण है, क्योंकि स्थिर और परिभाषित वातावरण में स्थिर स्थिति तक पहुंचा जा सकता है।
एक और महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि केमोस्टेट के साथ ऑपरेटर भौतिक, रासायनिक और जैविक चर जैसे संस्कृति में व्यक्तियों की मात्रा, घुलित ऑक्सीजन, पोषक तत्वों की मात्रा, पीएच आदि को नियंत्रित कर सकता है।
विधि सिद्धांत
विधि में सूक्ष्मजीवों की आबादी शामिल होती है जो शुरुआत से ही समान या बैच संस्कृतियों (सरलतम तरल संस्कृति) के समान होती है। जब आबादी बढ़ती है, तो साथ ही साथ जोड़े गए संस्कृति के समान मात्रा को वापस लेना आवश्यक होता है, चाहे वापस ले ली गई संस्कृति का उपयोग किया गया हो या नहीं।
इस तरह, केमोस्टैट में ताजा माध्यम के निरंतर जोड़ और पिछले पैराग्राफ में भाग के रूप में वर्णित संस्कृति के उन्मूलन का उपयोग करके एक कमजोर पड़ने का कार्य किया जाता है। एक एकल पोषक तत्व कंटेनर में वृद्धि को सीमित करने के लिए जिम्मेदार है, जबकि बाकी अतिरिक्त में मौजूद है।
यह एकल विकास-सीमित पोषक तत्व प्रयोग को विकसित करने वाले व्यक्ति द्वारा पूर्व निर्धारित है, यह कोई भी पोषक तत्व हो सकता है और कई मामलों में यह संस्कृति में प्रजातियों पर निर्भर करेगा।
इतिहास
सूक्ष्मजीवों की बैच संस्कृतियों सदियों पीछे (बियर और अन्य पेय के पक)। हालांकि, निरंतर फसलें अपेक्षाकृत अधिक आधुनिक हैं। कुछ माइक्रोबायोलॉजिस्ट प्रसिद्ध रूसी माइक्रोबायोलॉजिस्ट सर्गेइ विनोग्रैडस्की को निरंतर खेती की शुरुआत का श्रेय देते हैं।
विनोग्रैडस्की ने अपने स्वयं के डिजाइन (विनोग्रैडस्की स्तंभ) के एक उपकरण में सल्फ़ोर्डेक्टिव बैक्टीरिया के विकास का अध्ययन किया। अपने अध्ययन के दौरान, उन्होंने इन जीवाणुओं के भोजन के रूप में कॉलम को हाइड्रोजन सल्फाइड की बूंदें खिलाया।
जब लगातार खेती के बारे में बात की जाती है तो 3 पात्रों की बात करना अनिवार्य है: जैक्स मोनोड, आरोन नोविक और लियो स्ज़ीलार्ड। मोनोड 1965 में एक प्रसिद्ध जीवविज्ञानी और नोबेल पुरस्कार के विजेता थे।
इस शोधकर्ता (मोनोड), ने पाश्चर संस्थान के हिस्से के रूप में, 1931 और 1950 के बीच कई परीक्षण, गणना और विश्लेषण विकसित किए। इस समय के दौरान उन्होंने सूक्ष्मजीव विकास का गणितीय मॉडल बनाया जिसे बाद में मोनोड समीकरण कहा जाएगा।
1950 में, अपने नाम को धारण करने वाले समीकरण के आधार पर, उन्होंने एक ऐसे उपकरण का डिजाइन तैयार किया, जिसने सूक्ष्मजीवों की संस्कृति को लगातार बनाए रखा और इसे बैक्टोजेन कहा।
दूसरी ओर, 1943 में मैनहट्टन परियोजना (परमाणु बम) पर काम करते हुए वैज्ञानिक नोविक (भौतिक विज्ञानी) और स्ज़ीलार्ड (रसायनज्ञ) मिले; वर्षों बाद वे बैक्टीरिया के विकास में रुचि दिखाना शुरू करेंगे और 1947 में उन्होंने एक साथ काम करने और इसका लाभ उठाने के लिए भागीदारी की।
कई परीक्षणों और विश्लेषणों के बाद, मोनोड की गणना (मोनोड के समीकरण) के आधार पर नोविक और स्ज़ीलार्ड को भी 1950 में सूक्ष्म जीवों की निरंतर संस्कृति का एक मॉडल तैयार किया गया, जिसे उन्होंने केमोस्टेट कहा, और यह वह नाम है जिसे आज तक बनाए रखा गया है। । लेकिन इन तीनों को आविष्कार का श्रेय दिया जाता है।
अनुप्रयोग
अनुकूली जीवविज्ञान और विकास
निरंतर सूक्ष्मजीव संस्कृति की इस प्रणाली द्वारा पेश किए गए उपकरण का उपयोग पारिस्थितिकीविदों और विकासवादियों द्वारा यह अध्ययन करने के लिए किया जाता है कि विकास दर सेलुलर प्रक्रियाओं और चयापचय को कैसे प्रभावित करती है, और यह चयन दबाव और जीन अभिव्यक्ति को कैसे नियंत्रित करती है।
यह नियंत्रित स्थितियों के तहत कीमोस्टैट में सैकड़ों पीढ़ियों के दसियों का मूल्यांकन और रखरखाव करके संभव है।
दो रसायन, खमीर में अमोनियम विषाक्तता के विश्लेषण में उपयोग किया जाता है। से लिया और संपादित किया गया: (छवि: मैत्रेय डनहम)।
कोशिका जीवविज्ञान
वस्तुतः केमोस्टैट से संबंधित सभी अध्ययन कोशिका जीव विज्ञान, यहां तक कि आणविक, विकासवादी आदि से संबंधित हैं।
हालांकि, विशेष रूप से, जीव विज्ञान की इस शाखा के लिए केमोस्टैट का उपयोग बहुमूल्य जानकारी प्रदान करता है जो अध्ययन आबादी में चयापचय प्रक्रियाओं को समझने के लिए आवश्यक गणितीय मॉडल के विकास की अनुमति देता है।
आणविक जीव विज्ञान
पिछले 10 या अधिक वर्षों में, माइक्रोबियल जीन के आणविक विश्लेषण में केमोस्टैट के उपयोग में रुचि बढ़ी है। संस्कृति विधि सूक्ष्मजीव संस्कृतियों के व्यापक या प्रणालीगत विश्लेषण के लिए जानकारी प्राप्त करने की सुविधा प्रदान करती है।
इस क्षेत्र में चेमोस्टैट अध्ययन जीनोम में डीएनए ट्रांसक्रिप्शन विश्लेषण की अनुमति देता है, साथ ही जीन की अभिव्यक्ति को निर्धारित करता है या उदाहरण के लिए खमीर सैच्रोमाइसेस सेरेविसिया जैसे जीवों के विशिष्ट जीन में उत्परिवर्तन की पहचान करता है।
समृद्ध संस्कृतियाँ
इन अध्ययनों को 19 वीं शताब्दी के अंत से बेइज़ेरिनक और विनोग्रैडस्की के कार्यों के बाद से बंद कर दिया गया है, जबकि पिछली सदी के 60 के दशक में उन्हें केमोस्टेट का उपयोग करके निरंतर संस्कृतियों में ले जाना शुरू किया गया था।
इन अध्ययनों में विभिन्न प्रकार के रोगाणुओं (सामान्य रूप से बैक्टीरिया) की कटाई के लिए संवर्धन मीडिया को समृद्ध करना शामिल है, इसका उपयोग कुछ प्रजातियों की अनुपस्थिति को निर्धारित करने या कुछ की उपस्थिति का पता लगाने के लिए किया जाता है, जिनका अनुपात बहुत कम है या माध्यम में पालन करना लगभग असंभव है। प्राकृतिक।
खुले निरंतर प्रणालियों (केमोस्टैट्स) में समृद्ध संस्कृतियों का उपयोग उत्परिवर्ती बैक्टीरिया संस्कृतियों को विकसित करने के लिए किया जाता है, मुख्य रूप से ऑक्सोट्रोफ़्स या जो एंटीबायोटिक दवाओं जैसी दवाओं के लिए प्रतिरोधी बन सकते हैं।
इथेनॉल का उत्पादन
औद्योगिक दृष्टिकोण से, जैव ईंधन का उपयोग और उत्पादन तेजी से सामान्य है। इस मामले में यह ग्राम नकारात्मक जीवाणु झाइमोमोनस मोबिलिस से इथेनॉल का उत्पादन है।
इस प्रक्रिया में, ग्लूकोज और अन्य शर्करा की निरंतर सांद्रता में बनाए रखा जाता है, कई बड़े सीरियल किमोस्टैट्स का उपयोग किया जाता है, अवायवीय परिस्थितियों में इथेनॉल में परिवर्तित किया जाता है।
संदर्भ
- केमोस्टैट: आदर्श निरंतर सरगर्मी टैंक रिएक्टर। से पुनर्प्राप्त: biorreactores.tripod।
- Chemostat। से पुनर्प्राप्त: en.wikipedia.org।
- एन। ज़िव, एनजे ब्रांट, और डी। ग्रेशम (2013)। माइक्रोबियल सिस्टम बायोलॉजी में चेमोस्टैट्स का उपयोग। दृश्य प्रयोगों के जर्नल।
- ए। नोविक एंड एल। स्ज़ीलार्ड (1950)। कैमोस्टेट का वर्णन। विज्ञान।
- जे। मोनोड (1949)। बैक्टीरियल संस्कृतियों की वृद्धि सूक्ष्मजीव विज्ञान की असामान्य समीक्षा।
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- एचजी श्लेगल, और एचडब्ल्यू जननाश (1967)। समृद्ध संस्कृति। माइक्रोबायोलॉजी की वार्षिक समीक्षा।
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