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
Поглощение некоторых металлов дрожжами и бактериями
Микроорганизмы способны концентрировать металлы одним из следующих способов:
1) внеклеточное накопление участвующих или не участвующих в метаболизме металлов путем связывания или осаждения их на ... Биологический катализ в неводных средахИзвестно, что биологический катализ осуществляется в природе в водной среде, но сфера применения ферментов в биотехнологии не может ограничиваться только этими условиями. Нередко нужно подвергнуть изм ... Продукты гидролиза крахмалаКрахмал трех основных поступающих на рынок сортов получают по обычной технологии. Способы производства кукурузного, пшеничного и картофельного крахмала были неоднократно и подробно описаны (см. разд. ... 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 ... ПивоДля осуществления спиртового брожения прежде всего необходимо, чтобы в пивоваренном сырье образовался сахар. Традиционным источником нужных для этого полисахаридов всегда был ячмень, но в качестве д ... 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 ... Что такое биотехнология?Биотехнология — это не просто новомодное, броское название одной из древнейших сфер деятельности человека; так могут думать одни только скептики. Само появление этого термина в нашем словаре глу ... Молочные продуктыВ пищевой промышленности ферментацию применяют главным образом для получения молочных продуктов. В сквашивании молока обычно принимают участие стрептококки и молочнокислые бактерии; лактоза при этом ... Применение ферментов при выработке фруктовых соковПрименение ферментов из микроорганизмов — один из главных. путей, которые биотехнология использует и будет использовать для обновления пищевой промышленности. Наибольшие успехи были достигнуты п ... Принцип «псевдоожиженного слоя»Данная технология, введенная в практику в 1980 г., во многих отношениях представляет собой сочетание систем перколяци-онных фильтров и активного ила. Она весьма экономична благодаря использованию выс ... ЭнергетикаВ ходе эволюции в биологических системах сформировался ряд весьма совершенных механизмов превращения энергии. На рис. 1.3 представлены основные известные их типы, часть которы хиспользуется разными сп ... Отходы, целлюлозно-бумажной промышленностиВолокнистый материал, применяющийся при производстве бумаги и других продуктов, получают как из древесных, так и: из травянистых растений после химического расщепления лигнина. Однако этот процесс с ... Системы переработки отходов в аэробных условияхДля переработки твердых отходов необходимо много времени и средств, поэтому на фермах с интенсивной технологией для их удаления стали широко использовать воду. Образующуюся взвесь закачивают в хранили ... Направленное введение лекарственных препаратовМоноклональные антитела могут найти применение для введения лекарственных веществ и токсинов в определенную часть тела (например, опухоль) либо путем их непосредственного присоединения к таким вещест ... Непрерывное культивированиеМетод непрерывного культивирования основан на поддержании в системе динамического равновесия. Для перемешиваемой глубинной культуры постоянного объема это означает постоянство скорости роста микроорг ... Важнейшие гены плазмидДля биотехнологии особенно интересны те гены плазмид, в которых закодирована способность к фиксации азота и деградации органических соединений, а также факторы вирулентности патогенных бактерий. Применение микроорганизмов для экстракции металлов из минераловВероятно, из всех аспектов микробиологической технологии меньше всего рекламируется и больше всего недооценивается применение микроорганизмов для экстракции металлов из минералов, для концентрирования ... Контроль за патогенностьюОдно из основных достоинств процесса микробного анаэробного разложения состоит в элиминации с его помощью патогенных микроорганизмов, в особенности агентов, вызывающих порчу пищи (главные образом Sa ... РесурсыОсновными поставщиками биомассы, идущей на топливо, служит сельское и лесное хозяйство. Пытаясь оценить их нынешние возможности, следует, видимо, исходить из наличных земельных площадей, урожайности ... 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 ...
|
 |
|
 |
Белковая инженерия может быть основана на химической модификации готового белка или на методах генетической инженерии, позволяющих получать модифицированные варианты природных белков. |
|
|
|
|
Известно, что биологический катализ осуществляется в природе в водной среде, но сфера применения ферментов в биотехнологии не может ограничиваться только этими условиями. Нередко нужно подвергнуть изменению структуры липофильных или во-донерастворимых веществ, например стероидов или углеводородов. Применение органических растворителей может не только увеличить каталитическую активность определенного фермента путем повышения доступности субстрата, но и сместить равновесие соответствующей химической реакции. |
|
|
|
|
Особенности конфигурации биореактора, используемого в биотехнологическом процессе, определяются биохимическими и биофизическими свойствами избранного биокатализатора. От его природы зависит также и способ дальнейшей переработки полученного продукта. В этой связи при разработке процесса особое значение приобретает улучшение свойств катализатора методами генетической инженерии, например изменения тех физических параметров, которые определяют его способность работать в определенной среде, специфичность и производительность, а также локализацию синтезируемого продукта (вспомним о внеклеточном образовании некоторых веществ клетками растений). |
|
|
|
|
Для проявления каталитической активности 30% известных ферментов нужен один из пяти кофакторов (NAD, NADP, ATP, FAD либо СоА). Само применение этих ферментов в биокатализе будет определяться тем, удастся ли повторно использовать эти дорогие вещества либо вообще обойтись без них. Существует три подхода к решению этой проблемы: ферментативный, химический и электрохимический. |
|
|
|
|
Источником сырья для различных отраслей химической промышленности в обозримом будущем будут нефть и ее производные. Получаемые из них с малыми затратами продукты вряд ли потребуется производить при помощи какой-то другой технологии. Факторами, которые могут оказать сильное влияние на внедрение биотехнологии в эту область, являются истощение источников сырья, повышение стоимости энергии и постоянная необходимость эффективной переработки отходов. Уменьшение доступных источников горючего приведет к тому, что все более широко будут использоваться ресурсы биомассы. Бродильные производства и технологии на основе ферментов будут и далее дополнять спектр обычных химических технологий. Что же касается применения биотехнологии в крупномасштабных производствах химических веществ или полимеров, то перспективы здесь весьма
ограничены. С экономической точки зрения наиболее целесообразным представляется использование специфических преимуществ биокаталитических процессов в малообъемных производствах редких химических веществ с высокой прибавочной стоимостью. |
|
|
|
|
Современная химическая биотехнология
Atkinson В., Mavituna F. (1983). Biochemical and Bioengineering Handbook,,
Nature Press, UK. Cain R. B. (1980). Transformation of aromatic hydrocarbons. In: Hydrocarbons
in Biotechnology (eds. Harrison D. E. F., Higgins I. J. and Watkinson R.),.
pp. 99—133, Heyden, London. Dellweg H. (ed.) (1983). Biotechnology, Vol. 3: Biomass, Microorganisms for
Special Applications, Microbial Products 1, Energy from Renewable Sources
Verlag Chemie, Weinheim. Evelegh D. E. (1981). The microbiological production of industrial chemicals,
Scient. Am., 245, 154—178. |
|
|
|
|
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. |
|
|
