58. Биотехнологические способы получения энергоносителей

Биометаногенез, или метановое «брожение» – давно известный процесс превращения биомассы в энергию. Биогаз, получаемый из органического сырья в ходе биометаногенеза в результате разложения сложных органических субстратов различной природы при участии смешанной из разных видов микробной ассоциации, представляет собой смесь из 65–75 % метана и 20–35 % углекислоты, а также незначительных количеств сероводорода, азота, водорода. Неочищенный биогаз используют в быту для обогрева жилищ и приготовления пищи, а также применяют в качестве топлива в стационарных установках, вырабатывающих электроэнергию. Компремированный газ можно транспортировать и использовать (после предварительной очистки) в качестве горючего для двигателей внутреннего сгорания. Очищенный биогаз аналогичен природному газу.

«Венцом» метанового сообщества являются собственно метаногенные или метанообразующие бактерии (архебактерии), катализирующие восстановительные реакции, приводящие к синтезу метана. Субстратами для реализации этих реакций являются водород и углекислота, а также окись углерода и вода, муравьиная кислота, метанол и др.

Сырьем для процессов спиртового брожения могут быть разнообраз- ные биомассы, включая крахмалсодержащие (зерно, картофель), сахаро- содержащие материалы (меласса, отходы деревоперерабатывающей про- мышленности), а также биомасса специально выращенных пресноводных и морских растений и водорослей. Процесс складывается из нескольких стадий, включающих подготовку сырья, процесс брожения, отгонку и очи- стку спирта, денатурацию, переработку кубовых остатков.

Водород получают разложением воды с участием биокаталитических агентов.

Новой областью технологической биоэнергетики и частью инженерной энзимологии является биоэлектрокатализ. Цель данного направления – создание высокоэффективных преобразователей энергии на основе иммобилизованных ферментов.

59. Исследования генома человека и его результаты

Геном человека - совокупность наследственного материала, заключенного в клетке человека. Человеческий геном состоит из 23 пар хромосом, находящихся в ядре, а также митохондриальной ДНК.

Известно, что 30% генома человека кодируют белки, 10% генома составляют Alu-элементы, которые имеются у только у приматов. Анализ полученного варианта генома человека выявил около 25 тыс. генов. Ранее предполагалось, что это количество должно достигать 140 тыс.

60. Получение рекомбинантных белков с помощью эукариотических систем

Рекомбинантными ДНК называют молекулы ДНК, полученные вне живой клетки путем соединения природных или синтетических фрагментов ДНК с молекулами, способными реплицироваться в клетке. Молекула рекомбинантной ДНК представляет собой соединенные вне клетки два компонента: - вектор, обеспечивающий механизм репликации и экспрессии; - фрагмент клонируемой (чужеродной) ДНК, содержащий интересующие исследователя генетические элементы. Прокариотические системы экспрессии успешно пользуются для синтеза многих белков. Однако некоторые белки для превращения в активную форму должны претерпеть специфические пострансляционные модификации - гликозилирование, фосфорилирование или ацетилирование, а бактерии к этому не способны. Поэтому было решено попытаться экспрессировать клонированные гены в эукариотических клетках с помощью специально созданных эукариотических экспрессирующих векторов. Для синтеза разнообразных белков использовались дрожжи S. cerevisiae. Их генетика хорошо изучена, а, кроме того, их можно выращивать в больших ферментерах и они считаются безопасными в обращении. Чтобы упростить очистку белков, были сконструированы векторы, обеспечивающие их секрецию. Однако многие рекомбинантные белки в этой системе не подвергались посттрансляционной модификации, к тому же выход зачастую был недостаточно высок. Также используют экспрессирующие векторы на основе бакуловирусов (вирусы насекомых). Клетки насекомого, инфицированные рекомбинантным бакуловирусом, синтезируют клонируемый белок.

Системы на основе млекопитающих Преимущества: 1. высокий уровень экспрессии; 2. быстрый рост; 3. подходит, если белки секретируются внеклеточно; 4. разноплановые приемы; 5. полный набор модификаций; 6. нет эндотоксинов и др.

Недостатки: 1. дорогая культурная среда; 2. сложные условия для культивирования; 3. сложная работа; 4. для расширенного исследования необходимы большие объемы вирусов; 5. вирусы приводят к вирусу клеток, а также к ухудшению свойств и др.