Hvad har vi lært?

Jo mere viden mennesket opnår, jo større bliver mulighederne. Bioteknologien har eksisteret længe, men i de seneste årtier er der sket store fremskridt. Fantastiske opdagelser og ny teknologi har resulteret i, at vi kan mange ting i dag. Kun tiden vil vise, hvor langt bioteknologien vil bringe os.

I dette afsnit gennemgås forskellige bioteknologiske værktøjer, som bruges i forbindelse med fermenteringsteknologien. For at gennemgå teknikker skrives der om et tænkt eksempel, som lyder således:

En virksomhed beslutter sig for, at de gerne vil producere farver til forskellige industrier. Virksomheden er blevet kontaktet af en kunde, som har brug for en rigtig god gul farve. Farven skal være flot og klar samtidig med, at den skal være stabil og holdbar. Virksomheden går straks i gang med at lægge en strategi for at opfylde kundens ønsker. Det skal være en naturlig farve, så virksomheden må ud og finde mikroorganismer, som producerer en gul farve.

Det er ikke altid nemt at finde mikroorganismer, der producerer lige det, man har brug for. Virksomheden vidste, at det ville være svært. Derfor sendte de deres bedste biolog af sted. Biologen var klar over, at man bliver nødt til at lede et sted, hvor den gule farve kan ses. Det kan man f.eks. i en å som denne.

Herfra tog biologen nogle prøver med hjem, og samtidig blev følgende noteret:

  • Vandet havde en pH værdi på 2
  • Vandet havde en temperatur på 45 °C

Hjemme i virksomhedens laboratorium vil man nu prøve at dyrke indholdet i prøven. Man har allerede i et mikroskop set, at der var flere levende organismer i prøven. Man vælger at dyrke indholdet fra prøven i en kolbe, hvor man efterligner de forhold, som man fandt i åen. Heldigvis ser man, at der bliver dannet en flot gul farve.

Virksomheden finder ud af, at det er en bakterie, som producerer den gule farve. De undersøger nu, om bakterien producerer nogle andre stoffer udover den gule farve. Resultatet af undersøgelserne er, at bakterien også producerer et giftigt stof.

Virksomheden har nu to muligheder. Enten skal de arbejde videre med bakterien eller vælge en anden organisme, f.eks. en svamp. Hvis de vælger at arbejde videre med bakterien, så har de følgende udfordringer:

  • De skal slå det gen ud, som koder for det giftige stof
  • De skal finde ud af, om bakterien vil gro i en tank
  • De skal sørge for, at pH-værdien i tanken er omkring 2

Hvis virksomheden vælger at arbejde videre med en svamp, resulterer denne beslutning i en anden udfordring:

  • De skal flytte genet for den gule farve fra bakterien over i svampen

Denne udfordring kan være svær at overkomme. Fordelen ved at bruge svampen er, at virksomheden allerede ved, hvordan de skal dyrke den i en fermenteringstank, da de har brugt den mange gange før. De ved også, at svampen ikke producerer giftige stoffer.

Virksomheden vælger den sidste mulighed, og de prøver derfor nu at flytte genet, der resulterer i den gule farve.

Gensplejsede mikroorganismer

Gensplejsning betyder, at man tager et gen fra f.eks. en bakterie og indsætter det i en anden celle, f.eks. en gærcelle. Gærcellen har nu evnen til at producere det, som bakterien kunne. Det er en svær proces, og der skal ofte mange forsøg og god tålmodighed til, før det lykkes. Der er to meget vigtige værktøjer, som man bruger, når man skal gensplejse en organisme. Det er plasmider og restriktionsenzymer.

Gensplejsningen foregår i tre trin:

  1. Overførelse af genet til et plasmid
    For at få overført genet fra bakterien til gærcellen benyttes et plasmid. Plasmider er et cirkelformet DNA-stykke, som findes i bakterier (se afsnittet ”Hvad er en mikroorganisme?”). Plasmider bruges ofte som transportmiddel, når man udfører en gensplejsning. De er gode at arbejde med, da man kan få celler til at optage dem gennem membranen. Når først plasmidet er inden i cellen, vil det selv øge sit antal. For at få overført genet til plasmidet bruges et bestemt enzym, kaldt restriktionsenzym. Enzymet vil klippe både i DNA’et, der hvor genet sidder, og i plasmidet. Enzymet klipper skævt, hvilket betyder, at der i hver ende sidder frie baser, som mangler at blive parret med andre. De frie ender i plasmidet vil passe med de frie ender af genet. Enzymet ligase vil binde det åbne plasmid sammen med genet. Resultatet er, at man opnår et plasmid med det ønskede gen.
  2. Transformation
    Dette næste trin er transformationen, hvor man ønsker indføre plasmidet i gærcellen. Ved at blande celler og plasmider opnår man ikke, at cellerne optager plasmiderne. Der skal lidt mere til. Man kan udføre transformation ved forskellige metoder. En af dem kaldes for elektroporation. Ved denne metode udsætter man cellerne for et elektrisk felt. Tidligere kunne plasmiderne ikke komme over cellemembranen, men pga. det elektriske felt er det nu muligt.
  3. Selektion

Når man har udført transformationen, kan man ikke være sikker på, at plasmidet er blevet optaget af cellen. Sikringen af dette sker ved selektion. Uden plasmidet vil cellerne ikke producere den gule farve, mens de vil producere farven, hvis de har optaget plasmidet. Derfor kan man dyrke cellerne og undersøge, om der bliver dannet farvestoffer. Hvis der ikke bliver dannet den gule farve, så har cellerne ikke optaget plasmidet, og man må prøve igen. Hvis den gule farve bliver dannet, har cellerne optaget plasmidet, og gensplejsningen er lykkes.

Virksomheden fik overført genet til svampen – og de har tjekket, at det bliver udtrykt! Virksomheden kan nu gå i gang med at producere den gule farve ved at dyrke den transformerede svamp i en fermenteringstank.

Spørgsmål – test din viden

  1. Er der fordele ved at bruge en kendt organisme til fermentering?
  2. Hvad er et plasmid, og hvor er de gode at bruge?
  3. Beskriv transformation.
  4. Hvorfor udfører man selektion?