Биотехнология: объекты и микробиологический синтез
Биотехнология — использование живых организмов, клеток и биологических процессов для получения нужных продуктов и решения практических задач. Объекты: микроорганизмы (бактерии, дрожжи, плесневые грибы — быстро растут, дёшевы, легко изменяются), клеточные и тканевые культуры растений и животных (выращивание клеток на питательной среде вне организма), ферменты.
| Направление | Суть и примеры |
|---|---|
| Традиционная биотехнология | Хлебопечение (дрожжи — спиртовое брожение, CO₂ поднимает тесто), виноделие и пивоварение (дрожжи), кисломолочные продукты, сыр, квашение (молочнокислые бактерии), уксус (уксуснокислые бактерии), силосование кормов |
| Микробиологический синтез | Промышленное получение веществ с помощью микроорганизмов в ферментёрах: антибиотики (пеницилл, актиномицеты), кормовой белок (дрожжи на отходах, бактерии на метане), аминокислоты (лизин, глутамат), витамины (B₁₂, B₂), ферменты (амилазы, протеазы для стиральных порошков), органические кислоты, инсулин и гормон роста (трансгенные бактерии), биогаз, очистка сточных вод, биологическая защита растений |
| Объект биотехнологии | Чем ценен | Что получают |
|---|---|---|
| Бактерии | Быстрое размножение, простота культивирования, доступность для генной инженерии | Антибиотики, аминокислоты, ферменты, инсулин, вакцины |
| Дрожжи и другие грибы | Брожение, синтез белка и органических кислот | Хлеб, вино, пиво, кормовой белок, лимонная кислота, пенициллин |
| Культуры клеток растений и животных | Дают вещества, которые трудно синтезировать химически | Лекарственные вещества, вакцины, моноклональные антитела |
| Водоросли | Быстрый рост, фотосинтез | Кормовые добавки, агар-агар, биотопливо |
Традиционная биотехнология существует тысячи лет: хлебопечение, виноделие, пивоварение, приготовление кисломолочных продуктов, квашение, силосование — всё это использование брожения. Современная биотехнология отличается тем, что управляет процессом: подбирает и создаёт штаммы, задаёт условия в ферментёрах, выделяет и очищает продукт.
Клеточные и тканевые культуры выращивают в стерильных условиях на питательных средах (минеральные соли, сахара, аминокислоты, витамины, для растений — фитогормоны). Растительные клетки на такой среде образуют каллус — массу недифференцированных делящихся клеток; меняя соотношение гормонов, из каллуса получают побеги и корни, а затем целые растения — клетки растений тотипотентны. Нормальные клетки животных и человека в культуре делятся ограниченное число раз, опухолевые — неограниченно. Культуры используют для получения ценных веществ (женьшень, вакцины, моноклональные антитела), размножения растений и проверки лекарств.
Биотехнология в сельском хозяйстве и экологии: бактериальные удобрения (клубеньковые бактерии), биологическая защита растений (бактерии и грибы против вредителей), силосные закваски, очистка сточных вод активным илом, биоремедиация — разложение нефтепродуктов микроорганизмами, получение биогаза из отходов.
| Направление | Суть и примеры |
|---|---|
| Микробиологический синтез | Промышленное получение веществ с помощью микроорганизмов в ферментёрах: антибиотики (пеницилл, актиномицеты), кормовой белок (дрожжи на отходах, бактерии на метане), аминокислоты (лизин, глутамат), витамины (B₁₂, B₂), ферменты (амилазы, протеазы для стиральных порошков), органические кислоты, инсулин и гормон роста (трансгенные бактерии), биогаз, очистка сточных вод, биологическая защита растений |
Микробиологический синтез. Схема производства: отбор или конструирование штамма-продуцента → выращивание чистой культуры → культивирование в ферментёре при заданных температуре, pH, аэрации и подаче питательной среды → выделение и очистка продукта. Так получают антибиотики, витамины, аминокислоты (лизин для кормов), ферменты для моющих средств и пищевой промышленности, кормовой белок.
Закрепите теорию: 5 терминов и 12 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.
Пройти урок arrow_forward