Сельскохозяйственная отрасль

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 13Следующая ⇒

Использование пестицидов и удобрений в сельскохозяйственной отрасли приводит к негативному воздействию на микрофлору почвы. Для разрушения вредных веществ применяют аэробные и анаэробные бактерии. Использование бактериальных удобрений способствует повышению урожайности. Из клеток Klebsiella и Chromatium получают бакпрепараты, удерживающие азот. Это дает возможность растениям усваивать азот, содержащийся в воздухе.

Пищевая индустрия

Широко применение биотехнологий в бродильной и пищевой промышленностях. Применение молочнокислых бактерий при изготовлении кефира, кумыса и кисломолочных продуктов способствует улучшению их вкуса и перевариваемости. Это достигается тем, что выделяемые ферменты разлагают молочный сахар на спирт и углекислоту. Для улучшения качества кондитерских изделий и сохранения свежести хлебобулочных в пищевой промышленности применяют ферменты, продуцируемые из Bac.subtilis.

Добыча и переработка полезных ископаемых

Применение биотехнологий в добывающей промышленности позволяет существенно сократить расходы и энергетические затраты. Так, применение литотрофных бактерий (Thiobacillus ferrooxidous), с их способностью окислять железо, используется в гидрометаллургии. За счет бактериального выщелачивания из низкосодержащих пород добывают драгоценные металлы. Для увеличения добычи нефти применяют метансодержащие бактерии. При добыче нефти обычным способом из недр извлекается не более половины природных запасов, а с помощью микроорганизмов происходит более эффективное освобождение запасов.

Очистка стоков и водоемов

Бактерии, участвующие в разложении, применяют для очистки септиков. Основа этого метода заключается в том, что питаются микроорганизмы сточными водами. Этим способом обеспечивается удаление запаха и обеззараживание стоков. Результат их действия обуславливается распадом органики на простейшие вещества.

Какие проблемы ограничивают использование целого растения в биотехнологии?

Растения содержат разнообразные вещества вторичного метаболизма, которые широко используются в медицине и народном хозяйстве. Клетки in vitro способны синтезировать эти вещества и независимо от факторов окружающей среды служить их источником круглый год. Культивируемые клетки способны осуществлять биотрансформацию, то есть синтезировать некоторые вещества из дешевых и доступных предшественников. Факторами, влияющими на накопление клетками in vitro вторичных веществ, являются генотип растения, состав питательной среды, условия культивирования. Биотехнологическое производство экономически важных веществ растений основано преимущественно на суспензионной культуре, которые выращиваются в многолитровых ферментерах. Однако такие особенности растительных клеток, как наличие жесткой и хрупкой стенки, большой вакуоли, различные размеры на разных тапах роста, осложняют их культивирование в таких ферментерах.

Доя создания клеточной технологии необходимо получение продуктивной и стабильной в генетическом отношении клеточной линии. Продуктивность клеток стимулируется мутагенезом и клеточной селекцией. Важно, чтобы клетки не утратили свой биосинтетический потенциал при переносе из условий лабораторного эксперимента в небольших колбах в условия промышленного выращивания в объемных ферментерах. Технологии промышленного культивирования клеток растении требуют развития фундаментальных знаний по биологии клетки и биосинтезу вторичных веществ, а также больших капиталовложений на первых порах.

Морфофизиологические реакции растений на уровень минерального питания и температуру. При оптимальной температуре выращивание растений с регулируемой скоростью добавки питательных элементов обеспечивало экспоненциальный рост с заданной относительной скоростью. При дефиците питания наблюдали обычные симптомы: снижение массы растений и площади листьев, увеличение относительной массы корней, уменьшение концентрации азота в органах и пигментов в листьях, спад дыхательной активности.

Как используют в биотехнологии высшие растения?

Высшие растения-рясковые-свободноживущие водные плавающие растения, содержат много протеина (до 45% от сухой массы). 45% углеводов, 5% жиров и остальное – клетчатки и т.д. Представители рясковых Lemna minor, L.trisulca, Wolfia, Spirodela polyrhiza высоко продуктивны, неприхотливы к культуре, хорошо очищают воду и обогащают ее кислородом. Также эти виды служат ценным белковым кормом для животных, уток и др водоплавающих птиц, рыб, ондатры. Их используют и в свежем, и в сухом виде.

Клеточные культуры высших растений – высокоэффективные продуценты ценных соединений, таких как шиконин (красный пигмент) и его производные – воробейник(Lithospermum erithrorhixon); соединения убивающие микробов – Nicotiana tabacum (табак); убихион – важный компонент фотосинтетической цепи переноса электронов; глутатион – участник многих окислительно-востановительных реакций в клетке, приравнивается к витамину; соединения служащие основой лекарственных средств, снижающих жар – Coleus blumei.

Многие из высших растений вырабатывают защитные вещества. Так, перец вырабатывает защитное вещетсво – фитоалексин, помогающее предохранить картофель и другие виды сельскохозяйственных культур от заражения грибом фитофтора.

Многие высшие растения являются масличными. Например, растения Jatropha cureas растущее на побережье Индииского океана, содержит значительное количество горючего масла в семенах. Растительная масса может служить субстратом для получения ряда соединений, как этанола.

Высшие растения являются ценным обьектом для морфогенетических, физиологических и биохимических исследований по причине высокой продуктивности, неприхотливости роста в культуре. Их используют для очистки воды и обогащения ее кислородом.

Высшие растения являются традиционным и обширным источником получения лекарственных и косметических средств. Клеточные культуры используют в косметике, в фармацевтике, для производства различного рода препаратов, витаминов, в лакокрасочной промышленности. Биотехнология предлагает использовать растения вместо пестицидов и других продуктов химической индустрии, позволяющие обеспечить защиту растений, например, хлопок которому нестрашны насекомые вредители, или растения устойчивые к самим пестицидам.

Предлагают различные методы производства топлива из растительной биомассы. Ценное топливо с высокой удельной теплотой сгорания может производится из растит.масел посредством их этерификации.

Использование растений в качетсве биообьектов биотехнологии основное внимание сосредоточено в культивировании растит.тканей и клеток на исскуственных средах. Методы культивирования растит.клеток in vitro занимает важное место в выведении новых сортов растении.

Клетки и ткани высших растений, выращиваемые на питательных средах in vitro в строго контралируемых условиях, все шире используют.

С клонированием растит.клеток высших растении связывают надежды на устранение вирусных заболеваний. Также это перспективный метод получения не только новых сортов, но и промышленно важных продуктов.

Таким образом, биотехнология открывает широкие перспективы в области выведения новых сортов, устойчивых к гербицидам, патогенам, отличающихся высокой пргодуктивностью, также получения лекарств, косметики и др.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ 19

Какие бактерии используются в генной инженерии? Генетическая инжене́ рия (генная инженерия) — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК иДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы.ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ — часть биотехнологии (см.) любые манипуляции с чистой ДНК с целью получения организмов с направлсшю измененной наследственностью (чаще всего — это бактерии, вырабатывающие или перерабатывающие нужные человеку вещества).Разработать научные основы селекции штаммов молочно-кислыхбактерий с использованием методов генной инженерии для создания заквасок и бактериальных концентратов при производстве кисло-молочных продуктов и пробиотиков. Первый прием был популярен на заре генной инженерии, в середине 70-х годов, когда в плазмиду встраивали, в основном, гены кишечной палочки или других бактерий. Он совсем прост. ДНК, один из генов которой хотят встроить, случайным образом дробят на куски. При этом даже не обязательно использовать рестриктазы. Затем такую случайно нарубленную ДНК примешивают к плазмиде, разрезанной рестриктазой в одном месте, и добавляют лигазу. Разные плазмидные молекулызахватывают разные куски ДНК, так что в результате получается масса различных плазмид. Весь этот винегрет добавляют к бактериальным клеткам. Такими методами были созданы культуры непатогепных бактерий Е. соИ, в которых синтезируются гормоны животных и человека — инсулин и другие, а также интерферон. Возможности генной инженерии чрезвычайно велики. Однако они не могли бы быть реализованы без прочтения текстов ДНК, без установления первичной структуры. Бактериальные интегрирующие векторы находят широкое применениев современной генной инженерии бактерий, в частности, при конструировании стандартных штаммов-продуцентов белков, пептидов или метаболитов. Другим интересным приложением такого рода генетических систем является создание бактериальных штаммов-биорепортеров, используемых для мониторинга окружающей среды и в экотоксикологии. Хотя современные аналитические методы позволяют обнаруживать с высокой эффективностью практически любое химическое соединение, все эти методы не дают ответа на вопрос о биологической опасности таких соединений. Данный недостаток восполняют с помощью биосенсоров в формате целых бактериальных клеток, которые позволяют обнаруживать индивидуальные вещества или группы химических соединений, для которых характерно однотипное взаимодействие с биологическим материалом. Например, для обнаружения фитотоксичныххимических соединений применяют генетически модифицированныецианобактерии, исходные представители которых присутствуют в большом разнообразии в фотосинтезирующей биосфере. Введение в хромосому цианобактерий.

Как используют в биотехнологии низшие растения?

2. Ни́ зшие расте́ ния. — устаревшее понятие подразумевающее сборную группу живых организмов, которым не свойственна дифференциация тканей. Употреблялось в ботанике до второй половины XX века и включало бактерии, водоросли, лишайники и грибы. Водоросли используются, в основном, для получения белка. Весьма перспективны в этом отношении и культуры одноклеточных водорослей, в частности высокопродуктивных штаммов рода Chlorella и Scenedesmus. Их биомасса после соответствующей обработки используется в качестве добавки в рационы скота, а также в пищевых целях. В пищу употребляют не менее 100 видов макрофитных водорослей как в странах Европы и Америки, так и особенно на Востоке. Из них готовят много разнообразных блюд, в том числе диетических, салатов, приправ. В целом ряде стран водоросли используют как весьма полезную витаминную добавку к кормам для сельскохозяйственных животных. Гидролизаты белка зеленой водоросли Scenedesmus используются в медицине и косметической промышленности. В Израиле на опытных установках проводятся эксперименты с зеленой одноклеточной водорослью Dunaliella bardawil, которая синтезирует глицерол. Наряду с кормами водоросли давно применяют в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Биомасса обогащает почву фосфором, калием, йодом и значительным количеством микроэлементов, пополняет также ее бактериальную, в том числе азотфиксирующую, микрофлору. При этом в почве водоросли разлагаются быстрее, чем навозные удобрения, и не засоряют ее семенами сорняков, личинками вредных насекомых, спорами фитопатогенных грибов. Бурые водоросли являются единственным источником получения одних из самых ценных веществ водорослей — солей альгиновой кислоты, альгинатов. Альгиновая кислота — линейный гетерополисахарид, построенный из связанных остатков (3 — Д-маннуроновой и α — L-гиулуроновой кислот. Альгинаты исключительно широко применяются в народном хозяйстве. Это изготовление высококачественных смазок для трущихся деталей машин, медицинские и парфюмерные мази и кремы, синтетические волокна и пластики, стойкие к любой погоде лакокрасочные покрытия, не выцветающие со временем ткани, производство шелка, клеящих веществ исключительно сильного действия, строительных материалов, пищевые продукты отличного качества — фруктовые соки, консервы, мороженое, стабилизаторы растворов, брикетирование топлива, литейное производство и многое другое. Альгинат натрия — наиболее используемое соединение — способен поглощать до 300 весовых единиц воды, образуя при этом вязкие растворы. Бурые водоросли богаты также весьма полезным соединением — шестиатомным спиртом маннитом, который с успехом применяют в пищевой промышленности, фармацевтике, при производстве бумаги, красок, взрывчатки и др. Бурые водоросли в ближайшее время планируется использовать для получения биогаза. Каллусные культуры макрофитных водорослей могут быть использованы далее в различных направлениях. В случае, если они получены от агарофитов, можно непосредственно получать из них агар. Каллусные культуры пищевых макрофитных водорослей, например ламинариевых, могут в перспективе использоваться для получения белка, непосредственно идущего в пищу и в пищевые добавки, а также в корма сельскохозяйственным животным. Микроорганизмов, синтезирующих продукты или осуществляющих реакции, полезные для человека, несколько сотен видов. Биотехнологические функции бактерий разнообразны. Бактерии используются при производстве: - пищевых продуктов, например, уксуса (Gluconobacter suboxidans), молочнокислых напитков (Lactobacillus) и др.; - микробных инсектицидов (Bacillus thuringiensis); - белка (Methylomonas); - витаминов (Clostridium - рибофлавин); - растворителей и органических кислот; - биогаза и фотоводорода.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8 91011 12 13 Следующая ⇒