115359 (617502), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Биотехнология – использование в промышленности биологических систем или процессов (под запись).

Важно то, что человек смог создать самолет по принципу птицы, многоотсечные подводные лодки по принципу кольчатых червей (бионика – подражание природе), но даже не смог приблизиться к уникальности биологических систем в отношении узнавания и катализа (вспомните специфичность и активность ферментов).

Человек использовал биотехнологию многие тысячи лет: люди занимались пивоварением, пекли хлеб. Они придумали способы хранения и переработки продуктов путем ферментации (сыр, уксус), изготавливали простейшие лекарства и т.д. Однако только разработка методов генетической инженерии привела к «биотехнологическому буму», свидетелями которого мы являемся.

1. Изучение нового материала

Но пойдем по порядку.

В своем современном варианте биотехнология, пожалуй, наука синтетическая:

биохимия

микробиология генетика

электроника

химическая технология пищевой

технология промышленности

инженерная

технология

биотехнология

Но у вас не должно быть мнение о ней как о прикладной дисциплине: «Нет и еще тысячу раз нет: я не знаю такой науки, которую можно было бы назвать прикладной. Есть наука и есть области её применения, и они связаны друг с другом, как плод с взрастившим его деревом» (Луи Пастер, 1871 г.)

Съезд европейской ассоциации биотехнологов разделил развитие биотехнологии на пять этапов: (под запись) [16]

1. допастеровская эра (до 1865 года) – самобытные производства пива, вина, хлеба, сыра;

2. послепастеровская (1866–1940) – производство органических кислот, растворителей, кормовых дрожжей, вакцин, очистка сточных вод.

В конце 19 века Луи Пастер установил, что микробы играют ключевую роль в процессах брожения, и показал, что в образовании отдельных продуктов участвуют разные их виды;

1. эра антибиотиков (1941–1960) – началом которой послужило открытие Александром Флемингом способности Penicillium вызывать гибель микроорганизмов;

2. эра управляемого биосинтеза (1961–1975) – производство аминокислот, витаминов, ферментов. Достижения, главным образом, селекции и биохимии микроорганизмов;

3. эра генетической инженерии (70-е годы) – технология гибридных ДНК.

Сегодня мы разберем основные процессы допастеровской эры – производство некоторых продуктов питания (таблица выполняется на доске).

Пищевой продукт	Сбраживающие организмы	Основной процесс
Молочнокислые продукты	Стрептококки, молочнокислые бактерии	Молочнокислое брожение: C 6H12O6 2CH3CH(OH) COOH глюкоза молочная кислота
Сыр	Молочнокислые бактерии, Ренин из сычуга	Маслянокислое брожение: C 6H12O6 CH3CH2CH2COOH + глюкоза масляная кислота + 2CO2 + 2H2 + образование сгустка казеина
Сметана, сливочное масло	Особые молочнокислые бактерии	Лимоннокислое брожение: C6H12O6 + H2O = C6H8O7 + 3Н2 лимонная кислота
Хлебопродукты	Дрожжи Saccharomyces	А наэробное сбраживание глюкозы: C6H12O6 = 2C2H5OН + 2СО2
Изоглюкоза («кукурузный сироп»)	Гидролазы и изомеразы различных микроорганизмов	Гидролиз крахмала: (C6H10O5)n + n H2O = n C6H12O6 глюкоза Изомеризация глюкозы: 2n C6H12O6 = n C6H12O6 + n C6H12O6 глюкоза глюкоза фруктоза
Пиво, вино	Дрожжи Saccharomyces	А наэробное сбраживание глюкозы: C6H12O6 = 2C2H5OН + 2СО2
Уксус (≥ 4º)	Acetobacter	Аэробное окисление спирта: (1) C2H5OН + 1/2О2 = [CH3C(O) H] + Н2О ацетальдегид (2) CH3C(O) H + 1/2О2 = CH3CОOH уксусная кислота

2. Вывод

Итак, изменилось ли ваше представление о биотехнологии, производстве продуктов питания?

УРОК №2 по теме «Биологическая переработка отходов»

Задачи:

1. Образовательная: изучение основ получения биогаза и очистки сточных вод. Знакомство с экологической биотехнологией.

2. Развивающая: а) развитие познавательного интереса при знакомстве с новым направлением биотехнологии;

б) формирование логического мышления в ходе систематизации материала;

в) формирование умений и навыков умственного и практического труда.

1. Воспитательная: а) в целях формирования диалектического мировоззрения показать использование человеком процессов и объектов живой природы для нужд общества;

б) воспитание мотивации к обучению в связи актуальности экологических проблем в современном мире.

Ход урока:

1. Организация класса

Вспомните, какой этап развития биотехнологии мы разобрали на предыдущем уроке?

Какой химический процесс лежит в основе всех бродильных(спиртовых) производств?

1. Актуализация знаний

Ни для кого из вас не секрет, что человек в ходе своей деятельности создает большую экологическую нагрузку окружающей среде (примеры учащихся). И здесь биотехнология внесла и вносит свой вклад. Под запись: специфическое применение биотехнологических методов для решения проблем окружающей среды, таких как переработка отходов, очистка воды, устранение загрязнений, составляет предмет экологической биотехнологии.

1. Изучение нового материала

(Основная часть урока проходит в форме лекции, позволяющей компактно передать учащимся укрупненную дидактическую единицу)

отходы
бытовые (сточные воды городов, с/х отходы мелких хозяйств и т.д.)	промышленные (отвалы металлургических предприятий, стоки химических комбинатов и т.д.)

На сегодняшнем уроке мы «займемся» бытовыми отходами.

Необходимо отметить, что проблемой очистки сточных вод занялись только в 1890 году, когда был предложен первый биофильтр. Вообще, все биологические методы очистки сточных вод основаны на использовании закономерностей самоочищения водоемов.

Для очистки используют:

а) биофильтры – сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой, благодаря которой интенсивно протекают процессы биологического окисления. С 1970 года на смену клинкеру и гравию в качестве пористого материала пришли пластмассы. Таким образом, видим сочетание механической (пористый носитель) и биологической (биодеградация органических остатков) очистки сточных вод. Недостаток – избыточный рост микроорганизмов и, как следствие, засорение фильтра.

б) биологические пруды – отстойные цветущие водоемы. Характеризуются малой эффективностью и большим временем самоочистки.

в) аэротенки – известны с 1914 года. Именно 1914 год считается годом рождения биоочистки сточных вод. Аэротенки – это огромные резервуары из железобетона, в которых очистка происходит с помощью активного ила из бактерий (Zoogloea) и микроскопических животных. Процесс очистки непрерывный, аэробный, т.е. нуждается в активной аэрации воздухом (отсюда высокие эксплуатационные расходы) и высоко эффективный.

г) «псевдоожиженный слой» – применяется с 1980 года по сей день. «Псевдоожиженный слой» – это сочетание биофильтра и активного ила. Подложка – полимерный носитель или песок. Процесс периодический и не требует аэрации. После биоочистки проводят дезинфекцию жидким хлором, хлорной известью, УЗ, озоном или электролизом.

Каким бы способом не проводилась биоочистка сточных вод, в конце имеем избыточную биомассу. Наиболее эффективный способ утилизации – анаэробное брожение с получением биогаза.

Биогаз – смесь 65% СН₄; 30% СО₂; 1% Н₂S … NH₃ …

Энергия 1,7м³ биогаза эквивалентна энергии 1м³ природного газа. В основе получения биогаза лежит процесс метанового брожения или биометаногенез. Биометаногенез – сложный микробиологический процесс разложения органического вещества до СО₂ и СН₄ в анаэробных условиях (под запись).

Участвуют свыше 190 микроорганизмов.

Стадии:

I . Белки аминокислоты Л ипиды ВЖК и глицерин П олисахариды моносахара	II. H2 + СО2 + НЖК(СН3СООН) + низшие спирты (в основном)
III. Образование метана: (1) 4H2 + СО2 = СН4 + 2Н2О… (2) 4СН3ОН = 3СН4 + СО2 + 2Н2О (3) СН3СООН = СН4 + СО2

90–95% используемого углерода превращается в метан, остальное в биомассу. Температура процесса 30–60ºС; рН ~ 7. Основное преимущество биогаза – возобновляемый и экологически чистый источник энергии.

1. Вывод

Итак, что же мы сегодня изучили? Какую роль, по вашему мнению, может сыграть технология биометаногенеза в ближайшем будущем в свете дефицита энергоносителей?

УРОК №3 по теме «Бактериальное выщелачивание»

Задачи:

1. Образовательная: расширить сведения учащихся о переработке отходов на примере использования промышленных отвалов. Рассмотрение основных процессов микробного выщелачивания. Промышленное использование на примере переработки медных отвалов.

2. Развивающая: а) развитие познавательного интереса в процессе знакомства с материалом;

б) формирование логического мышления в ходе дедуктивного изложения материала;

Характеристики

Список файлов курсовой работы