ПРОДУКЦИЯ
Cосуды криобиологические (Сосуды Дьюара)
КОНТАКТЫ
ООО "ВиАТорг", г. Белгород
Компания "ВиАТорг" официальный представитель Харьковского завода транспортного оборудования в России
поставляет криобиологические сосуды (Сосуды Дьюара) по России и странам СНГ. У нас Вы можете купить Сосуды Дьюара недорого
E-mail: viatorg@yandex.ru
СТАТЬИ
Биотехнологии, принципы и применение
Популярное
Интересные факты криобиологии
ПлазмидыМногие свойства бактерий, интересные с точки зрения биотехнологии, кодируются плазмидами. Плазмиды — это кольцевые молекулы ДНК, которые стабильно передаются потомству бактериальных клеток нез ... Подходы к усовершенствованию производства микробных полисахаридов
Использование микроорганизмов для получения промышленно ценных полисахаридов можно сделать более эффективным с помощью следующих усовершенствований:
1) увеличения скорости образования полисахаридо ... Бобовые культуры и фиксация азота при симбиозеСемейство Leguminoseae включает около 625 родов и 18000 видов. Это одно из самых многочисленных и наиболее важных с экономической точки зрения семейств цветковых растений. Семена многих видов бобовых ... ДЬЮАР (Dewar), Джеймс
20 сентября 1842 г. – 27 марта 1923 г.
Джеймс Дьюар – шотландский физик и химик. Родился в г. Кинкардин-он-Форт, Шотландия. В 1861 г. окончил Эдинбургский университет. С 1867 г. стажиро ... Интенсификация фотосинтеза методами биотехнологииУвеличение выхода биомассы за год в существующих сегодня системах растениеводства может быть достигнуто двумя путями: во-первых, за счет увеличения скорости фотосинтеза до пределов, возможных в оптим ... Проблема охраны окружающей средыС момента возникновения цивилизованного общества перед ним все время стояла проблема охраны окружающей среды. Из-за промышленной, сельскохозяйственной и бытовой деятельности человека постоянно происх ... Корма для животныхВ Англии в результате человеческой деятельности образуется 25*109 кг отходов в год. Если учесть, что при интенсивном животноводстве образуется еще 180*109 кг отходов, то становится ясно, что при пере ... Производство исходного сырьяЧто касается этилового спирта как топлива, то почти все существующие способы его производства основаны на переработке мелассы, сока сахарного тростника, кукурузного крахмала или же в меньшей мере ма ... Виннокаменная кислотаВиннокаменная кислота является обычным побочным продуктом виноделия. Однако ее можно получать и путем микроб-уной трансформации 5-оксоглюконовой кислоты. Штаммы, способные превращать глюкозу в 5-оксо ... ТранспозоныТранспозоны и вставочные последовательности — это сходные-элементы в хромосомных ДНК бактерий, ДНК бактериофагов, и плазмид. В опытах с. бактериями транслозоны используются» для получения мутант ... Реакции прямого окисления и оксигенацииДля преобразования сложных молекул в ходе органического синтеза используются оксидоредуктазы со строгой структурной, сайт- и стереоспецифичностью. В случае более широкой субстратной специфичности эти ... ПротеиназыПротеиназы давно применяются в пищевой промышленности. Ранее ферменты для этих целей выделяли из животных и растений; сегодня их частично замещают протеазы микробов. Первым ферментом, нашедшим приме ... Получение биомассы: технология, основанная на солнечной энергииСолнце является неиссякаемым источником энергии. Каждый год на поверхность Земли поступает 3*2024 Дж энергии, в то время как запасы нефти, природного газа, угля, урана по оценкам эквивалентны 2,5*102 ... Химические соединенияПрименение биологических систем для производства химических соединений в принципе дает ряд преимуществ, однако сегодня лишь малое их число получают с помощью биотехнологических процессов. К ним относя ... Перспективы развития биотехнологииВ будущем благодаря расширению сферы своего применения биотехнология сделает весомый вклад в повышение уровня жизни (табл. 1.3). Быстрее всего ее применение даст результаты в медицине, но в более о ... Слияние протопластов грибовОбразование гибридов грибов с помощью слияния протопластов изучалось очень активно; этот метод нашел применение в промышленности при создании штаммов Cephalosporium acremonium, для которых характерны ... Образование гибридов растений путем слияния протопластовПротопласты растений можно получить путем механического или ферментативного разрушения клеточных стенок. Такие протопласты— ценный инструмент в руках генетика растений. Они довольно быстро и эф ... Инокуляция бактериями RhizobiumНаиболее простой способ инокуляции основан на использовании почвы, взятой с полей, где выбранная для выращивания культура бобовых растет хорошо. Этот способ вполне пригоден и широко применялся в конц ... Отходы от производства красителейТекстильная промышленность и производство красителей отправляют в отходы устрашающее количество красителей а лигментов, единственным общим структурным свойством которых является наличие хромофорной г ... Переработка отходов сельского хозяйства
Еще в начале века было выявлено, что из навоза можно получать горючий газ, а отходы использовать как удобрение. Предпринимались попытки найти практическое применение этому про-дессу, но в целом ин ...
|
 |
|
 |
Вероятно, из всех аспектов микробиологической технологии меньше всего рекламируется и больше всего недооценивается применение микроорганизмов для экстракции металлов из минералов, для концентрирования и извлечения драгоценных металлов из растворов, а также для получения новых промышленных биоматериалов. |
|
|
|
|
Методы извлечения меди из пород, содержащих минералы, путем обработки их кислыми растворами используются уже много веков. Однако лишь в 50-е и 60-е гг. нашего столетия выяснилось, что в получении металлов из минералов решающую роль играют бактерии. В 1947 г. Колмер и Хинкл выделили из шахтных дренажных вод бактерию Tiobaclllus ferrooxydans. Этот организм окислял двухвалентное железо и восстанавливал се-русодержащие соединения, а также, возможно, и некоторые металлы. Вскоре оказалось, что он участвует и в переводе медш из рудных минералов в раствор. |
|
|
|
|
В бактериальном выщелачивании участвуют следующие микроорганизмы.
Thiobacillus ferrooxidans
Этот наиболее изученный из всех выщелачивающих организмов почти всегда можно выделить из среды, в которой происходит окисление железа или минералов. Т. ferrooxidans, вероятно, представлен в различных природных средах штаммами с температурными оптимумами от 10 до 30 °С. Максимальная .переносимая температура равна 37°С (или ниже). |
|
|
|
|
В настоящее время бактериальное выщелачивание, известное также как биогидрометаллургия или биоэкстрактивная металлургия, применяется в промышленных масштабах для перевода в растворимую форму меди и урана. |
|
|
|
|
Для экстракции урана бактерии применяются реже. Для того чтобы при выщелачивании урана можно было использовать микробиологическую технологию, руда и/или связанные с ней породы должны быть богаты сульфидными минералами и не слишком интенсивно поглощать кислоту. Бактериальное выщелачивание урана применяли в восточных районах Канады для извлечения остаточного урана на уже выработанных площадях, а также из отвалов. В первом случае стенки и крыши забоев (при подземной выработке) промывали обычной или подкисленной водой. |
|
|
|
|
Из-за огромных масштабов операций по выщелачиванию отвалов активность бактерий, развивающуюся в ходе процесса, можно контролировать только в ограниченной степени. Для наиболее эффективного использования бактериального выщелачивания необходимо создавать такие инженерные схемы, которые позволяли бы осуществлять определенный контроль за активностью микробов. Помимо выщелачивания отвалов в горнорудной промышленности существуют и другие средне- и высокотехнологичные процедуры, при которых для экстракции металлов используются гидрометаллургические процессы (реакции, происходящие в воде). Эти технологии (выщелачивание in situ, чановое выщелачивание, кучное выщелачивание) применимы и к процессам бактериальной экстракции металлов. |
|
|
|
|
Чановое выщелачивание используется в горнорудной промышленности для извлечения урана, золота, серебра и меди из окисных руд. Медные и урановые руды сильно измельчают и смешивают с растворами серной кислоты в больших емкостях (обычно размером 30X50X6 м) для перевода металла в растворимую форму. Время выщелачивания, как правило, составляет несколько часов. Медь получают из кислого раствора электролизом, уран — ионообменным путем или экстракцией растворителем. Ферментация в чанах, а также в отстойниках с постоянным или предварительным перемешиванием может с успехом применяться для бактериального выщелачивания потому, что при этом легко контролировать факторы, влияющие на активность микроорганизмов. К этим факторам относятся: размер частиц руды, ее качество, плотность пульпы (масса руды на единицу объема раствора), рН, содержание углекислого газа, кислорода, время удержания (время нахождения частиц в реакторе), температура и содержание питательных веществ. Хотя руда и не стерилизуется, возможен строгий контроль за видовым составом и количеством микроорганизмов. Чановое выщелачивание создает предпосылки для использования специфических штаммов микроорганизмов (например, ацидотермофиль-ных бактерий) или микробов-выщелачивателей, полученных методами генетической инженерии. Вначале чановое выщелачивание применяли для руд с очень высоким содержанием металлов, однако эта технология может использоваться и в случае материалов более низкого качества. При этом следует учитывать экономические и технологические факторы. |
|
|
|
|
Хотя процессы биологического выщелачивания и представляют собой альтернативу обычным процессам экстракции, маловероятно, что микробиологическая технология в ближайшем будущем заменит такой издавна существующий процесс, как выплавка металлов. Тем не менее, подобно другим гидрометаллургическим процессам типа кислотного кучного выщелачивания урановых и медных окисных руд и выщелачивания золотоносных и серебряных руд с помощью цианидов, эффективные методы бактериального выщелачивания, несомненно, могут оказать заметное влияние на технологию переработки минерального сырья. |
|
|
|
|
В предыдущих разделах в общих чертах говорилось о практическом использовании бактериального выщелачивания в настоящее время и в перспективе. Однако немедленное практическое применение бактериального выщелачивания сдерживается по ряду причин. Главное препятствие заключается в том, что процесс еще плохо исследован как на опытных установках, так и в полевых условиях. Большинство экспериментов было проведено в полупроизводственных условиях. Поэтому трудно судить об экономической значимости процессов бактериального выщелачивания и оценить технологические трудности, которые могут возникнуть при широкомасштабном промышленном использовании микробиологических процессов. Обычно применяемые процессы бактериального выщелачивания страдают также от недостатка хорошей техники. Вполне вероятно, что создание специальной системы оптимизации биологической активности сильно расширило бы,использование бактерий при выщелачивании. К параметрам, которые должны при этом учитываться, относятся температура, питательные вещества, содержание кислорода и углекислого газа, размер частиц, качество минерала, плотность пульпы (масса частиц на единицу объема выщелачивающего раствора), скорость протекания выщелачивающего раствора и рН. |
|
|
|
|
Побуждаемая строгими законами об охране окружающей среды, необходимостью извлечения ценных металлов и очистки промышленных вод для их повторного использования, горнорудная промышленность все шире применяет новые физико-химические технологии для очистки сточных вод. Слишком часто эти технологии оказываются крайне дорогостоящими и неэффективными. Все больше фирм приходят к убеждению, что для очистки сточных вод можно использовать биологические процессы, причем эти процессы могут быть более экономичными и эффективными, чем обычно применяемые методы. Некоторые промышленные предприятия широко используют эти процессы для удаления из рудничных сточных вод примесей неорганических ионов. |
|
|
|
|
В настоящее время твердо установлено, что многие микроорга-лизмы способны метилировать ртуть. Это приводит к превращению ионов Hg(II) из осадка или раствора в метилртутные соединения (например, диметилртуть), которые уходят в атмосферу. Такое превращение может быть важным этапом в природном круговороте ртути. Возможно также микробиологическое метилирование других металлов, например мышьяка, теллура и селена, которые таким способом удаляются из почвы и воды. Подобные процессы могут играть важную роль в природных циклах этих металлов и иметь значение, например, при образовании обедненных селеном почв или при удалении токсичных металлов при обработке сточных вод. Как бы то ни было биотехнологические исследования, направленные на уменьшение или увеличение подобной микробной активности, представляются весьма перспективными. |
|
|
|
|
Металлы могут иммобилизовываться и накапливаться в почвах и в осадочных породах за счет связывания с продуктами метаболизма микробов или с накапливающимися органическими остатками. Эти процессы издавна использовались человеком при очистке сточных и промышленных вод. При обычной очистке сточных вод образующийся ил содержит целый набор металлов, перешедших из воды. Живые клетки и органические остатки, присутствующие в отстойниках или проточных прудах, будут накапливать эти металлы, которые впоследствии оказываются в осадках. Для удаления металлов из промышленных стоков или из рудничных вод в горнорудной промышленности используют пруды, в которых «цветут» водоросли (их усиленный рост стимулируется органическими или минеральными питательными веществами, которые содержатся в воде). |
|
|
|
|
Некоторые микроорганизмы синтезируют специфические химические соединения, обладающие высоким сродством к определенным металлам. Наиболее известны соединения, образующие-комплексы с железом. Молибден, ванадий и другие микроэлементы, участвующие в метаболизме бактерий, также способны поступать в клетку в форме внеклеточных комплексов. Хотя эти комплексообразующие соединения не осаждают металлы, на их основе может быть создана новая технология извлечения отдельных металлов из растворов. |
|
|
|
|
О прямом накоплении металлов микроорганизмами уже шла речь в предыдущих разделах. Теперь мы рассмотрим лежащие .в основе этого явления биохимические процессы и возможности их использования в прикладной микробиологии. Идея применения микроорганизмов для извлечения металлов из растворов издавна представлялась привлекательной не только для очистки .воды, но и для получения ценных или экономически важных металлов. Возможность эксплуатации такого процесса концентрирования несомненна, поскольку хорошо известна способность живых организмов извлекать металлы из разбавленных растворов и накапливать их. Многие растения и животные концентрируют элементы из окружающей их среды в миллионы раз. |
|
|
|
|
Микроорганизмы способны концентрировать металлы одним из следующих способов:
1) внеклеточное накопление участвующих или не участвующих в метаболизме металлов путем связывания или осаждения их на клеточной стенке или мембранах;
2) внутриклеточное накопление нужных для метаболизма металлов (например, К, Fe, Mg, Mo, следы Си, Ni);
3) внутриклеточное накопление относительно больших количеств несущественных для метаболизма металлов (например, Со, Ni, Си, Cd, Ag) в основном с помощью механизмов, служащих для накопления существенных для метаболизма металлов. |
|
|
|
|
Термин «биополимеры» относится ко многим высокомолекулярным соединениям (например, к нуклеиновым кислотам, полисахаридам и липидам), синтезируемым самыми разными организмами. В этом разделе мы особенно подробно рассмотрим образование микроорганизмами полисахаридов и поли-3-гидрокси-бутирата. Эти биополимеры часто синтезируются в ответ на специфические условия среды в тех случаях, когда соединения углерода не являются фактором, лимитирующим рост, и, следовательно, могут служить резервным источником углерода и/или энергии. |
|
|
|
|
Полисахариды служат источником энергии и структурными компонентами клеточных стенок и внеклеточных капсул. Многие из этих полимеров, имеющие коммерческую ценность как промышленные клеи, были получены из растительных тканей (экстракты семян и морских водорослей, древесные экссудаты и т. п.). Способность таких полисахаридов изменять реологические свойства воды, вызывая образование геля и влияя на свойства водных растворов в потоке, привели к их широкому-промышленному использованию в самых различных ситуациях. Полисахаридные гидроколлоиды часто применяются в пищевой,, фармацевтической, парфюмерно-косметической, нефтяной, бумажной и текстильной промышленности. Например, из красных, водорослей производят в промышленных масштабах карраге-нан и агар, а из бурых — альгинаты. Однако получение полисахаридов из растений и водорослей обладает своими недостатками. |
|
|
|
|
Для образования большого количества полимера требуется легкодоступный и дешевый источник углерода. Ферментация позволяет культивировать организм-продуцент в строго определенных условиях среды, контролируя, таким образом, процесс «биосинтеза и влияя на тип продукта и его свойства. Специфически изменяя условия роста, можно менять молекулярную массу и структуру образующегося полимера. В ряде случаев максимальная скорость синтеза полисахарида достигается в логарифмической стадии роста, в других — в поздней логарифмической или в начале стационарной. Обычно углеводными субстратами служат глюкоза и сахароза, хотя полисахариды могут образовываться и при росте микроорганизмов на н-алканах( C12-61), керосине, метаноле, метане, этаноле, глицероле и зтиленгликоле. |
|
|
|
|
Ксантан [келтрол (Keltrol), келзан (Kelzan), Родогель (Rhodogel)]
Ксантан синтезируется Xanthomonas campestris при росте на глюкозе, сахарозе, крахмале, кукурузной декстрозе и барде. В качестве источников углерода могут использоваться промышленные отходы, например сыворотка, образующаяся при выработке творога. Этот полимер, имеющий аллюлозный остов, построен из повторяющихся пятичленных блоков, содержащих D-глюкозу, D-маннозу, D-глюкуроновую кислоту; к некоторым из них присоединены остатки уксусной и пировиноградной кислот. Мол. масса его варьирует от 2-106 до 15-106. |
|
|
|
|
Декстран— это α-D-глюкан, синтезируемый самыми разными грамположительными и грамотрицательными бактериями, такими как Aerobacter spp., Streptococcus bovis и S. viridans, а также Leuconostoc mesenteroides. В промышленности этот полимер получают выращиванием последнего из перечисленных микроорганизмов на сахарозе. Большинство полисахаридов являются продуктами внутриклеточного синтеза, однако при образовании декстрана субстрат не проникает в клетку. Декстраны классифицируют в зависимости от относительного содержания каждого из трех имеющихся типов связей (α-1->3, α-1->4 и α-1->6), а также по растворимости в воде. Высокомолекулярный полимер осаждают органическими растворителями, л затем разрушают ферментативным путем (используя экзо-и эндодекстраназы) с помощью гидролиза слабой кислотой либо нагреванием до получения продукта с нужной молекулярной массой. |
|
|
