chee370_as4 - CHEE370HomeworkAssignment#4 #1

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  CHEE-370 Homework Assi gnment #4                  #1                  Glucose is known for its adverse effects on tetracycline production. Explain why this is so.   Using glucose as a nutrient in a growth medium blocks the production of tetracycline by  Streptomyces  which is mainly   due to catabolite repression. Since glucose is a preferred source of carbon and energy in the cell  compared to other lower yielding substrates, the products of their catabolic metabolic pathways are not formed if  glucose is present. Because tetracycline is one such product, the presence of glucose would likewise negatively  affect its production. #2                  Consider this hypothetical situation. You are employed as a microbial technician in a small pharmaceutical  company   whose   main   products   are   specialty   biologicals   produced   by   fermentation   with   genetically  engineered bacteria.  You have noted that yield prediction based on a laboratory shake-flask scale appears  to be a poor predictor of yields obtainable in a 5-liter glass fermentor. List some of the factors which may  be the cause of this, and discuss what laboratory innovations you might try to test whether or not you had  correctly identified the factors.   The observed decrease in yield most likely has to do with the common scale-up issues; such important  factors as growth environment temperature, pH level, oxygen concentration, cell mass, level of main nutrients and  concentration of cells/products are critical to the process and therefore have to be carefully controlled during  operation.   If the process is aerobic, the aeration issue is especially important; aerobic fermentors require very  elaborate equipment to ensure that adequate mixing and uniform oxygen concentration are achieved in the growth  medium. Compared to the small laboratory flask, proper oxygen transfer is certainly more difficult to obtain in a  5L fermentor, yet essential. If at some point aeration is decreased, there might be major metabolic consequences  for the culture followed by a reduction in product yield. To address the issue, while working with the shake-flask scale, one should test the effects of variations in  medium, temperature and pH factors on cell growth and product yield. All data should be gathered in real time,  especially when monitoring the aeration; effects of volume increases on required oxygen concentration must be 
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This note was uploaded on 12/01/2009 for the course CHEM ENG CHEE 370 taught by Professor Tufenkji,jones during the Fall '09 term at McGill.

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