екологічна біотехнологія

2.Етапи історії розвитку біотехнології

3.Направленія біохімічної діяльності мікроорганізмів для одержання продуктів біотехнології

4.Преімущества біотехнологічних процесів

5.Значение біотехнології для різних галузей народного господарства

Біотехнологія як наука

Біотехнологія - це сукупність промислових методів, в яких використовують живі організми і біологічні процеси для виробництва різних продуктів.

· Гриби (мікро- і макроміцети);

· Клітини і тканини рослин, тварин і людини, а також деякі біогенні і функціонально подібні до ними речовини (ферменти, простагландини, лектини та ін.).

Етапи історії розвитку біотехнології

1.Емпіріческій період. Налічує близько 8 тис. Років. Люди інтуїтивно використовували біотехнологічні процеси для отримання хліба, пива, оцту, кисломолочних продуктів, силосування кормів і т.д.

2.Етіологіческій період (1856-1933 рр.). Відкрита мікробна природа бродіння, оригінальний метод стерилізації - пастеризація, створені наукові основи вакцинопрофілактики і вакцинотерапии (Л. Пастер). Розвивається вчення про грибах (мікологія), створюються поживні середовища для культивування різних біооб'єктів, створені прості установки для очищення стічних вод і ін.

3.Біотехніческій період (1934-1971 рр.). Розвивається виробництво антибіотиків, виділений нуклеопротеїн (ДНП), розроблена кінетика ферментативних реакцій, з'ясовані умови, необхідні для культивування клітин рослин, тварин і людини та ін.

4.Геннотехніческій період (з 1972 р). Створена рекомбінантна молекула ДНК, генно-інженерний інсулін, розвивається хромосомная і клітинна інженерія, розвиваються нові напрямки (медична біотехнологія, імунобіотехнології, Биогеотехнология, інженерна ензимологія).

Напрямки біохімічної діяльності мікроорганізмів

Для отримання продуктів біотехнології

При застосуванні мікроорганізмів переслідуються наступні цілі:

1. Нарощування клітинної маси (отримання пекарських і кормових дріжджів, вакцин).

2. Біосинтез цінних біохімічних продуктів в процесі росту і розвитку клітин.

3. Биотрансформация (перетворення глюкози у фруктозу під дією ферменту глюкозоізомерази).

4. Споживання мікроорганізмами з рідких середовищ різних речовин (біологічна очистка стічних вод).

5. Вилуговування за допомогою мікроорганізмів (вилуговування цінних металів з руд - міді, цинку, урану і ін.)

6. Використання біохімічної діяльності мікроорганізмів з метою освіти газів (це одне з призначень дріжджів при отриманні пива або шампанського).

Переваги біотехнологічних процесів

У порівнянні з хімічною технологією біотехнологія має такі переваги:

1. можна отримати специфічні і унікальні природні речовини, частина з яких (наприклад, білки, ДНК) ще не вдається отримувати шляхом хімічного синтезу;

2. біотехнологічні процеси можна вести при відносно невисоких температурах і тиску;

3. мікроорганізми мають значно більш високі швидкості росту і накопичення клітинної маси, ніж інші організми. [Наприклад, за допомогою мікроорганізмів в ферментере об'ємом 300 м 3 за добу можна виробити 1 т білка (365 т / рік). Щоб така ж кількість білка в рік виробити за допомогою великої рогатої худоби, потрібно мати стадо 30 000 голів. Якщо ж використовувати для отримання такої швидкості виробництва білка бобові рослини, наприклад горох, то буде потрібно мати поле гороху площею 5400 га];

4. в якості сировини можна використовувати дешеві відходи сільського господарства і промисловості;

5. біотехнологічні процеси зазвичай більш екологічні, мають менше шкідливих відходів, близькі до протікає в природі природним процесам;

6. технологія і апаратура більш прості і дешеві.

Значення біотехнології для різних галузей народного господарства

· Кормовий білок (продуценти - бактерії, дріжджі, мікроскопічні водорості, мікро- і макроміцети, які можна вирощувати на різних відходах);

· Кормові вітаміни (А, D, В2. В12, С та ін.);

· Ростові гормони білкової природи;

· Антибіотики для рослин;

· Феромонами для боротьби з комахами-шкідниками;

· Дріжджі застосовуються у виробництві спирту, вина, пива, квасу, хлібобулочних виробів;

· Різні мікроорганізми у вигляді заквасок застосовують для одержання кисломолочних продуктів, сирокопчених ковбас;

· Харчові підкислювачі (лимонна, яблучна, молочна та інші кислоти);

· Глутамінова кислота (глутамат);

· Вітаміни (бета-каротин (провітамін А) застосовують як харчовий барвник (оранжевого кольору);

· Харчові загусники (полісахариди мікробного походження; декстран - стабілізатор при виробництві морозива);

· Харчові консерванти (низин - виділяється спеціальними штамами молочнокислих бактерій).

· Аеробне біологічне очищення стічних вод за допомогою активного мулу;

· Аеробне біокомпостірованіе твердих відходів (добриво);

· Анаеробне зброджування рідких концентрованих відходів (біогаз);

· Біофільтри для очищення газових викидів;

· Біоремедіація забруднених територій при розливах нафти;

· Биодеградация хімічних пестицидів і інсектицидів;

· Методи зниження концентрації метану в шахтах;

· Пральні порошки з ферментами мікробного походження (протеазами).

· Вітаміни (В2. В12. D; в хімічному виробництві вітаміну С є одна біотехнологічна стадія);

· Гормон росту (соматотропний гормон);

· Медичні ферменти (стрептокіназа - розчиняє тромби в кровоносних судинах; протеаза - очищення гнійних вогнищ, лікування опіків);

· Медичні амінокислоти для білкового харчування або спортсменів;

· Підсолоджувачі (аспартам в 160-200 разів солодше цукру);

· Женьшень (культивування ізольованих клітин);

· Біорозкладні полімери (полігідроксібутірат) - в хірургії з нього формують нитки, штифти для з'єднання кісток;

· Моноклональні антитіла - на їх основі створені діагностичні препарати за визначенням вагітності, схильності до діабету, ревматоїдного артриту, по встановленню ряду спадкових захворювань.

· Препарати проти комарів;