- •О. Ю. Сартакова
- •Учебное пособие
- •Содержание
- •1 Основы микробиологии ................................................... 7
- •2 Основы биотехнологии ................................................... 42
- •3 Типовая схема и основные стадии
- •4 Основные понятия биокатализа и53
- •5 Ферментация....................................................................... 65
- •6 Области применения биотехнологии........................... 69
- •Введение
- •1 Основы микробиологии
- •1.1 Общие сведения о микроорганизмах
- •1.2 Распространение микроорганизмов в природе
- •1.3 Морфологическая характеристика отдельных групп микроорганизмов
- •1.3.1 Структура эукариотической клетки
- •Ской мембраны
- •1.3.2 Структура прокариотической клетки
- •1.3.3 Ультрамикробы
- •1.3.4 Бактерии
- •1.3.4.1 Спорообразование у бактерий
- •1.3.4.2 Движение бактерий
- •1.3.4.3 Размножение бактерий
- •1.3.4.4 Питание бактерий
- •1.3.4.5 Типы питания
- •1.3.4.6 Систематика бактерий
- •1.3.5 Актиномицеты
- •1.3.6 Грибы
- •1.3.7 Водоросли
- •1.3.8 Простейшие
- •1.3.9 Коловратки
- •2 Основы биотехнологии
- •2.1 Объекты биотехнологии
- •2.2 Прошлое и настоящее биотехнологии
- •2.3 Перспективы развития биотехнологии
- •2.4 Основные виды биотехнологической деятельности микроорганизмов
- •2.5 Преимущества биотехнологических процессов
- •3 Типовая схема и основные стадии биотехнологических производств
- •4 Основные понятия биокатализа и биотрансформации
- •4.1 Основные группы биотрансформаций
- •4.2 Основные виды реакций биокатализа
- •4.3 Классификация ферментов
- •4.4 Преимущества и недостатки биокаталитических процессов
- •4.5 Основные понятия иммобилизации ферментов
- •4.6 Методы иммобилизации ферментов
- •Го связывания с носителем
- •«Сшивки»
- •4.7 Оценка качества иммобилизованных ферментов и метода иммобилизации
- •4.8 Примеры использования ферментов
- •5 Ферментация
- •5.1 Классификация процессов ферментации
- •Ферментация бывает:
- •5.2 Основные параметры периодической ферментации
- •5.3 Понятие скорости роста
- •5.4 Фазы периодической ферментации
- •5.5 Преимущества и недостатки периодической ферментации
- •6 Области применения биотехнологии
- •6.1 Биотехнологические процессы в решении экологических задач
- •6.2 Примеры блок-схем микробиологической очистки стоков
- •6.3 Биохимические методы очистки воды
- •6.3.1 Микробная ассоциация и технологические условия ме-
- •6.3.2 Очистка воды в аэротенках
- •6.3.3 Очистка воды в биофильтрах
- •6.3.4 Комбинированные сооружения аэробной биохимической очистки воды
- •6.3.5 Процессы нитрификации и денитрификации
- •6.3.6 Методы обработки осадка
- •6.3.7 Аэробная стабилизация осадка
- •6.3.8 Метановое брожение (биометаногенез)
- •6.3.8.1 Этапы метанового брожения
- •Биогаз (сн4, co2 )
- •6.3.8.2 Химизм процесса метанового брожения
- •6.3.8.3 Микробная ассоциация биометаногенеза
- •6.3.8.4 Сырье биометаногенеза
- •6.3.8.5 Технологические режимы и аппаратурное оформление процесса метанового брожения
- •6.4 Биоценозы как индикаторы сапробности водоемов
- •6.5 Применение биотехнологии в медицине
- •6.5.1Антибиотики
- •6.5.2. Гормоны
- •6.5.3 Вакцины, иммунные сыворотки и иммуноглобулины
- •6.5.4 Ферменты
- •6.5.5 Биодатчики в медицине
- •6.6 Применение биотехнологии в энергетике
- •6.6.1 Законы биоэнергетики
- •6.6.2 Биологические мембраны, как преобразователи энергии
- •6.6.3 Характеристика растительного сырья как источника энергии
- •6.6.4 Альтернативные источники энергии и их получение
- •6.7 Производство пищевых продуктов и напитков
- •6.7.1 Биотехнологические процессы в хлебопекарном производстве
- •6.7.2 Биотехнология приготовления пива
- •6.7.3 Производство вина и спиртсодержащих продуктов
- •6.7.4 Биотехнология приготовления кисломолочных продуктов и сметаны
- •6.7.5 Биотехнологические процессы в сыроделии
- •6.7.6 Биотехнология приготовления маргарина
- •6.8 Химическая промышленность и биотехнология
- •6.9 Сельское хозяйство и биотехнология
- •6.10 Биогеотехнология
- •6.10.1Биогидрометаллургия
- •6.10.2 Выщелачивание куч и отвалов
- •6.10.3 Бактериальное выщелачивание in situ
- •6.10.4 Выщелачивание минеральных концентратов
- •6.10.5 Микробиологический способ извлечения золота
- •6.10.6 Биосорбция металлов из растворов
- •6.10.7 Обогащение руд
- •6.10.8 Извлечение нефти
- •6.11 Безопасность биотехнологических процессов
- •Глава 1
- •Главы 2, 3
- •Глава 4
- •Глава 5
- •Глава 6
6.10.8 Извлечение нефти
Биотехнологии, основанные на использовании различных групп микроорганизмов, находят все большее применение при добыче нефти
и при очистке объектов окружающей среды от нефтяного загрязнения.
Острота проблемы разработки новых методов повышения нефтеотдачи объясняется тем, что при современном уровне технологии нефтедобы- чи средняя величина нефтеотдачи составляет всего от 40% до 45% от разведанных нефтяных запасов. А на месторождениях с карбонатными коллекторами нефтеотдача составляет часто лишь от 8% до 10% от за- пасов нефти. Микробиологические методы повышения нефтеотдачи основаны на способности микроорганизмов продуцировать такие неф- тевытесняющие вещества как газы, растворители и т.д. Кроме того, многие микроорганизмы окисляют нефтяные углеводороды с образо- ванием углекислоты и низкомолекулярных органических кислот, кото-
161
рые растворяют карбонатные минералы нефтяного пласта коллектора, увеличивая его пористость, что также благоприятно влияет на повы- шение нефтеотдачи. Закрепленные на поверхностях раздела (жидкость
– твердое тело и жидкость - жидкость) микроорганизмы применяют для увеличения добычи нефти. Интенсификация добычи нефти осуще- ствляется микроорганизмами и продуктами их жизнедеятельности. Для этого используют стимуляцию деятельности природной микрофлоры путем введения в скважины питательных растворов (мелассы, молоч- ной сыворотки), микроорганизмов, продуцирующих нужные метабо- литы, а также введением определенных биопродуктов, выработанных вне месторождений. Ксантан, внеклеточный полисахарид бактерии Xanthomonas campestris, может применяться для извлечения нефти из иссякающих месторождений. Ксантан был первым микробным полиса- харидом, который начали производить в промышленном масштабе
(1967 г.). Остаточные порции нефти обычно адсорбируются на различ- ных породах, содержащихся в нефтеносных пластах, и не вымываются из них водой. Раствор ксантана в воде обладает высокой вязкостью и при закачке в пласты под повышенным давлением высвобождает капли нефти из всех трещин и углублений нефтеносных пород.
Бактерии - деэмульгаторы, например Nocardia sp, разделяют вод- ную и нефтяную фазы, что может быть использовано как для кон- центрирования нефти, так и для очистки сточных вод от нефтяных
примесей, создающих угрозу для окружающей среды.
6.11 Безопасность биотехнологических процессов
Биотехнология должна служить на благо человека и повышать его уровень жизни. Всегда ли биообъекты, созданные по заранее задан- ным параметрам служат на благо? Современный потенциал биотехно- логии - это обоюдоострый меч, который может принести не только пользу, но и вред при бесконтрольном, неосторожном неумелом и тем более злонамеренном применении.
Так в распространении методов генной инженерии видят угрозу заражения людей болезнетворными "генетическими монстрами", со- здание разновидностей злостных сорняков и даже выведения "стан- дартных людей" по заранее заданным программам.
Потенциальную угрозу биотехнологии нельзя ни преувеличивать, ни преуменьшать. Она в значительной степени определяется этически- ми и социально-политическими факторами.
162
ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ