А.И. Нетрусов, И.Б. Котова - Микробиология (1125593), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Микробиологическая часть этих методов включает применение бактерий и грибов, вырабатывающих энтамопатогенные субстанции (например, белковые кристаллы Васйиэ гйипнуенэа), и заражение микробами-возбудителями инфекционных болезней насекомых и грызунов, неопасными для других членов экосистемы и человека. Получение индивидуальных веществ микробиологическим способом.
Микробиологические процессы играют огромную роль при получении индивидуальных веществ разною назначения (табл. 34). С помощью микроорганизмов получают также вещества для научных исследований (НАДН, НАДФН, цитохромы, убихиноны, пигменты и т.д.). Табл и ца 34 Некоторые индивидуальные еоедннення, нолучаемые е помощью мнкроорганнзмов 309 Микроорганизмы Газы Водород Фотосинтезируюшие микроорганизмы МстйапоЬосгепот Метан Ацетат АсегоЬастег, ЯисопоЬасгег Глюконат Атоет1йиз п1лег Лактат ЬастоЬас1йиз аейпиес1и1 СогупеЬасгепит й1игатгсит Глутамат, лизин СогупеЬасгепит й1игат1сит АгЬЬуа, Егетогйес1ит, В адез1еа, гзеидотопая, Бассйаготусез, Р1туг1оп1Ьттепит 1йеЬйе!Ы, АсеГоЬастег, ЕеисопсеГос Хзптдотопаз сатртгпз Пулл улан АигеоЬаз1а1игп рийи1апз АеогоЬасгег ипейзпои' Ааьгинат Рзеиаотопоз о1еоиогапз 77мппоапаегоЬасгег ар.
АгогоЬасгег яр., А!саййепег еиггорйиз Айзсчйгйиг, Васийие, Мисог, Гпсйгн1еппа Енота Дрожжи, Юй~аз яр. Оксидазы: Гиббс релл и ны Акриламил 310 Цитрат Фумарат Декстран Ксантан Полизфиры Циклодекстрины Поли-Ь-гидроксибугират Амилазы, протеазы Пектиназы Липазы Гл юкозооксидаза Глугаматоксидаза Лактатоксидаза Аию311Ьчя и!йег ЯЫеориз п1лпсапз УЬнс1й1ит ьр. Юггерготусж зр. гчгогЬпсйит яр.
Окончание табл. 34 Пути совершенствования микробиологических производств Продуценты. Для биотехнологических целей все больше используют мутантные и генетически измененные (клонированные) микроорганизмы. Например, для получения индивидуальных органических и аминокислот применяют регуляторные мутанты, что позволяет накапливать интермедиаты различных циклов (например, ЦТК). Внедрение молекулярно-биологических методов в биотехнологию позволило получать продуценты с измененными свойствами и производить уникальные субстанции в промышленных масштабах: высокотермостабильные ферменты, искусственно сконструированные пептиды и белки, человеческие терапевтические агенты— инсулин, интерфероны, эпидермальный фактор роста, фактор коагуляции, поверхностный антиген вируса гепатита В, иммуностимуляторы и т.д.
Внедряются новые методы селекции продуцентов, их полдержания в активном состоянии и хранения. Например, для получения активных продуцентов у дрожжей и плесневых грибов применяют метод слияния нротонластов, когда после удаления клеточной стенки и воздействия полиэтиленгликоля клеточная мембрана частично растворяется и может произойти слияние протопластов двух штаммов и последующая рекомбинация генетического материала. После регенерации клеточной стенки микроорганизм будет иметь другие свойства. Такие микроорганизмы менее стабильны, чем «дикие», поэтому необходимо применять соответствующие методы сохранения их активности.
Из относительно новых можно назвать лиофилизацию и хранение под жидким азотом. Новые технологические подходы. Другой путь совершенствования микробиологических процессов — разработка новых технологических подходов. При этом разрабатываются более совершенные аппараты для культивирования, процесс становится полностью автоматизированным и компьютеризированным. Один из технологических приемов — иммабилизация клеток и/ или ферментов на(в) твердом носителе. В зависимости от природы носителя и механизма прикрепления иммобилизация бывает нескольких видов (рис.
173). Возможно также сочетание нескольких видов иммобилизации. Необходимо помнить, что иммобилизация — это не просто изменение пространственного положения продуцента лля удобства работы с ним, но и значительные преобразования его жизнедеятельности за счет изменения свойств поверхностных структур клетки (в частности, ЦП М) и образования новой поверхности раздела фаз.
Примеры некоторых производственных процессов, основанных на использовании закрепленных клеток, приведены в табл. 35. 311 Д Мнкроннкапсу- ГСшнввнне (клетки+ гяутаровый аяьлегия) пирования (лнпосомы) Рис. 173. Виды иммобилизации: Л, Д вЂ” физические; Б. à — химические;  — физико-химический Таблица 35 Производственные ироиессы, основанные иа использовании нммобилнзованных клеток Процесс Продукт илн активность Микроорганизмы Реп(сП11игп сйгувойелит ВасИиз зр.
Пенициллин Бацитрацин Производство антибиотиков Цефалоспорины Явертотусег сйги!1Вегиз (.-алании Производство аминокислот СагулеЬасгепит с(1япигапз (.-глутамат 1.-три птофан С. В(и!ат)сит 1:лизин М(аобасгеп ит аттоп)арЬИа Вгеибастепит аттпп(айелез Я!гоп!отусез/гаЖае Производство ферментов Кофермент А Протевза Производство витаминов П антоте новая кислота Е. сор Сигтийпа йпага, Со леЬас!спит я' )ех Трансформация сте идов Преднизолон Производспю продуктов брожения Зтвнол о. сегег151ае Еас!аЬас(Виз г)еВ)гиесЫ1 Лактвт Расщепление паран нала Расщепление фенола М(спкоссиз зрр. Денитрификация Яеиг)атапаз аелзВ(пою 312 А Абсорпня (керамические бусины.
стеклянные ерши, поролон н т.л.) Очистка окружающей среды Б Коваяентное связывание (инертный носитель + клетки + глугаровый альпегид) Сорбция тяжелых металлов (уран, пл ний) ЕФ йвр$ вес В Включение в полимер- ную матрицу (ПААГ, агар, каррагннан, аяьгннат, крногелн и т.л.) ® Рзеиг!шлагкзт зрр. Санс(Ыа !трйа!и Этапы разработки н функционирования бнотехнологического производства. Общая схема стадий развития и поддержания промышленного микробиологического процесса выглядит следующим образом: ° лабораторные исследования; ° поддержание продуцента в активном состоянии. Селекция сверхпродуцентов (микробиологическая лаборатория завода); ° масштабирование процесса; ° очистка продукта; ° борьба с изменениями продуцента (фаголизис, диссоциация, нестерильность).
Микробиологическая очистка сточных вод и переработка отходов Использование биологической активности для удаления загрязняющих веществ из окружающей среды называют биоремедиацией. Для успеха таких процессов необходимо сначала найти соответствующую активность, а затем разными методами ее стимулировать и создать по возможности оптимальные условия для ее проявления.
При этом есть две возможности: !) стимулировать развитие активных микроорганизмов, уже имеющихся в окружающей среде; 2) интродуцировать в загрязненную область микроорганизмы с уже известными биодеградабельными способностями. Такая интродукция в большинстве случаев не бывает успешной, так как для лабораторно полученных штаммов в природе не всегда можно создать оптимальные условия проявления их активности и, как правило, они менее конкурентоспособны, чем резидентная микробиота данного места. В искусственных очистных сооружениях значительно больше возможностей применять селектированные штаммы или сообщества, в том числе и генно-инженерные. Метаболические возможности микроорганизмов позволяют воздействовать даже на необычные, искусственно созданные субстанции, и при этом еще давать полезные продукты (газы, металлы, растворители и т.д.).
Деградация ксенобиотиков может происходить различными путями в зависимости от химической структуры разрушаемого вещества, наличия тех или иных биологических активностей, а также в зависимости от условий окружающей среды. Химическая природа ксенобиотиков чрезвычайно разнообразна: это линейные и разветвленные алканы и алкены, ароматические соединения с различными заместителями, гетероциклы, конденсированные циклические структуры и полимеры.
313 В настоящее время активно разрабатываются и используются аэробные технологии, однако в них есть ряд «подводных камней», Во-первых, некоторые сложные ксенобиотики на воздухе полимеризуются в трудноразлагаемые вещества (например, 5-аминосалициловая кислота); во-вторых, продукты аэробной деградации часто более токсичны, чем исходные загрязнители. Существенными недостатками аэробных технологий, особенно при их применении для обработки концентрированных сточных вод, являются высокие энергозатраты на аэрацию и проблемы, связанные с обработкой и утилизацией большого количества образующегося избыточного ила, имеющего очень низкую водо- отдающую способность. Использование повсеместно применяемого способа — длительной естественной сушки на иловых площадках — приводит к отчуждению значительных территорий, а также к ухудшению экологической обстановки.
Аэробные методы обработки сточных вод, загрязненных некоторыми полициклическими и ароматическими соединениями, крайне неэффективны. К тому же ароматические соединения понижают поверхностное натяжение водных растворов и, следовательно, могут являться причиной неконтролируемого ценообразования в аэрируемых водоемах, а некоторые ароматические соединения летучи и токсичны и могут вызывать проблемы с загрязнением воздуха при аэробном методе очистки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
