- •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
1.3.3 Ультрамикробы
В группу ультрамикробов входят вирусы и фаги.
Вирусы (от лат. virus – яд) отличаются от других микроорганиз- мов отсутствием клеточной структуры. Они не имеют ни ядра, ни обо- лочки, ни цитоплазмы. Размеры структурных единиц вирусов (вирио- нов) колеблются от 10 до 300 нм. В состав вирионов входят молекулы РНК или ДНК, окружённые белковой оболочкой. Вирусы имеют разно- образную форму: кубическую, сферическую, палочковидную и дру-
18
гую. Размножение вирусов осуществляется простым делением или бо- лее сложным путём только внутри клеток живого организма. Вирусы обладают специфичностью действия, то есть отдельные группы виру- сов поражают определённые живые организмы. У некоторых вирусов
"прописка" очень строгая. Например, вирус полиомиелита может жить
и размножаться только в клетках (да и то не во всех) человека и прима- тов. Это, в частности, означает, что заразиться полиомиелитом можно только от людей. Кроме того, многие вирусы передаются через пере-
носчиков, роль которых нередко выполняют членистоногие (например,
клещи). Такие вирусы могут иметь широкий спектр хозяев, включаю-
щий как позвоночных, так и беспозвоночных животных. Профилактика
и лечение вирусных болезней также требует учета разнообразия свойств и «повадок» вирусов.
Первым был обнаружен вирус табачной мозаики (рис. 7). Наи-
более часто в воде встречаются энтеровирусы, развивающиеся в пи- щеварительном тракте человека и животных. Вирионы энтеро- вирусов имеют малые размеры (17-32нм). Они состоят из молекулы РНК и белковой оболочки. Энтеровирусы устойчивы к высушиванию, могут образовывать кристаллы кубического типа симметрии.
Особую группу вирусов представляют паразитические формы микроорганизмов – фаги. Фаги, развивающиеся в клетках бактерий, называются бактериофагами, актиномицет – актинофаги, грибов –
микофаги, водорослей – альгофаги. Фаги имеют булавовидную форму
(рис.8).
Рисунок 7 - Вирус табачной мозаики
19
Рисунок 8 - Бактериофаг
Утолщённая часть фага называется головкой, суженная часть –
хвостовой. Размеры бактериофагов изменяются в пределах от 50 до
100 нм. Размножение фагов осуществляется только в живых клетках. Адсорбируясь на поверхности клетки бактерии, фаги выделяют фер- мент, способствующий растворению оболочки, после чего молекулы РНК или ДНК фагов поступают в клетку. При этом происходит изме- нение обмена веществ, заключающееся в том, что вместо образования вещества клетки идёт образование вещества фагов. Через несколько часов, оболочка клетки разрывается и во внешнюю среду поступает большое количество новых фагов, порядка нескольких сотен и даже тысяч. Фаги поражают только определённый вид или близкие к нему виды микроорганизмов, то есть обладают избирательностью действия. Поэтому бактериофагов используют как санитарно-показательные микроорганизмы
20
Для индикации определённого вида бактерий в исследуемую воду помещают небольшое количество определённого вида бактериофага и через некоторое время определяют изменение числа бактериофагов в определённом объёме жидкости – титр фага. Возрастание этого пока- зателя указывает на присутствие в воде определённого вида бактерий.
Бактериофаги встречаются в воде водоёмов, сточных водах, поч- ве, то есть там, где живут сопутствующие им виды микроорганизмов. Бактериофаги играют определённую роль в формировании биоценозов
в природных водах.