115359 (617502), страница 11

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

Текст из файла (страница 11)

в) формирование умений и навыков умственного и практического труда.

1. Воспитательная: а) в целях формирования диалектического мировоззрения показать, что, при всей необычности процессов микробного выщелачивания, они закономерно вписываются во всеобщую биотрансформацию неорганических веществ;

б) «прививание» экологического мировоззрения.

Ход урока:

1. Организация класса

Какие виды очистки сточных вод вы можете назвать? Как вы понимаете понятие биометаногенез?

1. Актуализация знаний

Еще за 1000 лет до н.э. финикийцы извлекали медь из рудничных вод. Валлийцы (Британские острова) в 17 веке описали аналогичный процесс. Сегодня мы попытаемся разобраться в секрете древних металлургов. Тема урока: «Бактериальное выщелачивание».

1. Изучение нового материала

1947 г. – Колмер и Хинкл выделили из шахтных вод бактерию Thiobacillus ferrooxydans. Попытайтесь перевести название на русский язык («Серобацилла железоокислительная»).

И действительно этот вид осуществляет процесс:

F e²⁺ Fe³⁺, что соответствует окислению железа.

Данный вид бактерий относиться к группе хемосинтезирующих автотрофов (вспомните, что это такое), открытых Виноградским в 1920-е годы. Позже были обнаружены Thiobacillus thiooxydans – организмы, живущие в среде при рН = 0,65, и Sulfolobus, «терпящие» до 85ºС. Эти бактерии существуют за счет окисления серы.

T.ferrooxydans

4 Fe²⁺ + O₂ + 4H⁺ 4Fe³⁺ + 2H₂O

Sulfolobus

S ₈ + 12O₂ = 8 H₂O 8H₂SO₄

T.thiooxydans

Z uS + 2O₂ ZuSO₄

T. ferro-/thiooxydans

4 FeS₂ + 15O₂ + 2H₂O 2Fe₂ (SO₄)₃ + 2H₂SO₄

Обратите на последние два процесса особое внимание, так как данные процессы «растворения» минералов сфалерита (ZuS) и пирита (FeS₂) идут в земной коре и могут быть использованы человеком как альтернатива

t

2ZuS + 3O₂ = 2ZuO +2SO₄, дающего много загрязнителей атмосферы.

Особый интерес для промышленности представляет перевод в раствор полудрагоценной меди:

Cu₂S + 4Fe³⁺ = 2Cu²⁺ + 4Fe²⁺ + S

T .ferrooxydans Sulfolobus H₂SO₄

Данный процесс позволяет перерабатывать бедные руды и отвалы с содержанием меди 0,4% (w).

Возможные схемы проведения

I. р-р H2SO4 ( рН=2) сбор продукта

II. р-р H2SO4 откачка О 2 продукта

III. Чановое выщелачивание (меньше потерь)

Продукт: р-р, содержащий 0,75 – 2,2 г/л меди:

C u²⁺ + Fe = Cu + Fe²⁺ (можно показать меднение гвоздя в растворе медного купороса)

Образующийся раствор Fe²⁺ снова направляют в отвал.

• Проблемы:

1) Бактерии живут только в кислой среде. Что будет происходить при контакте выщелачивающего раствора с известковыми породами?

1. Потери раствора и возможное смешивание с грунтовыми водами.

2. Разогревание породы при «работе» бактерий (зафиксировано до 80ºС) и как следствие стерилизация.

3. Инженерные проблемы введения кислоты и воздуха в породу.

• Перспективы:

1. Удаление серы из каменного угля. Подумайте, как это можно сделать.

2. Извлечение металлов из морской воды (Au) – привлечение ГМО.

1. Вывод

Итак, при желании человек может применять природосберегающие технологии даже при разработке медных, и не только, руд.

УРОК №4 по теме «Основы получения БАВ. Производство кормового белка»

Задачи:

1. Образовательная: изучение основных механизмов интенсификации процессов получения продуктов клеточного метаболизма. Производство кормового белка как предшественник управляемого биосинтеза БАВ.

1. Развивающая: а) развитие познавательного интереса учащихся;

б) формирование логического мышления в ходе изучения механизмов интенсификации процессов получения продуктов клеточного метаболизма;

в) формирование умений и навыков умственного и практического труда.

1. Воспитательная: а) в целях формирования диалектического мировоззрения показать возможность воздействия человека на процессы клеточного метаболизма;

б) воспитание мотивации к обучению.

Ход урока:

1. Организация класса

Напишите уравнения химических процессов лежащих в основе микробиологического выщелачивания медных отвалов, руд, содержащих пирит.

1. Актуализация знаний

Всем вам хорошо известны витаминные препараты, продающиеся повсеместно в аптеках. Антибиотики как средство от многих возбудителей заболеваний прочно вошли в нашу жизнь. Встает вопрос, какими методами получают в промышленности все эти соединения. Прежде, чем говорить о получении, вспомним, что из себя представляет предмет нашего разговора.

1. Изучение нового материала

Витамины – группа низкомолекулярных природных органических соединений, абсолютно необходимых для гетеротрофных организмов (что это за организмы?). Автотрофные организмы обладают способностью к синтезу витаминов. (под запись)

Антибиотики – низкомолекулярные регуляторы обычно природного происхождения, способные подавлять рост живых клеток.

Итак, в процессе роста организмы вырабатывают различные низкомолекулярные (какие ещё вы знаете?) продукты (метаболиты). Они подразделяются на первичные (абсолютно необходимы) и вторичные (не требующиеся для выживания).

низкомолекулярные метаболиты
первичные (структурные единицы биополимеров, витамины, органические кислоты)	вторичные (антибиотики, пигменты, токсины)

Таким образом, вторичные метаболиты повышают адаптационные возможности организмов.

масса организма I – первичные метаболиты

II – вторичные (синтезируются

на завершающей стадии роста)

время роста

К каким метаболитам вы отнесете аминокислоты, углеводы? Почему?

В норме обмен веществ в клетке осуществляется по принципу строжайшей экономии. Задача биотехнолога состоит в обеспечении сверхсинтеза одного из продуктов метаболизма, что обеспечивается следующими методами:

1) Изменение генетической программы организма:

а) селекция – направленный отбор организмов со скачкообразным изменением генома. Но для возникновения мутации интересующий нас ген должен удвоиться ~10⁷ раз.

б) искусственный мутагенез – химический, УФ, радиационный.

2) Нарушение регуляторных систем организма: (на доске)

Ф Ф' А Б С б локировка фермента конечным метаболитом

Если Д (тоже блокирует Ф) – антиметаболит С, т.е. Д не включается в обмен, то на среде с Д выживают организмы с дефектами регуляции.

Сегодня мы рассмотрим также производство кормового белка как прообраз современного управляемого биосинтеза аминокислот, витаминов и антибиотиков.

В соответствии с нормами питания человек должен ежедневно получать с пищей 60–120 г. полноценного белка (содержащего все незаменимые аминокислоты). Незаменимые аминокислоты наиболее сбалансированы в белках семян сои, также риса и гороха. В белках зерна пшеницы мало лизина, метионина и изолейцина.

Особый интерес представляет использование микроорганизмов в качестве источника белка и витаминов:

1. использование разнообразных сред для культивации (вплоть до отходов производства);

2. высокая интенсивность роста

удвоение белковой массы: крупный рогатый скот – 5 лет,

свиньи – 4 месяца,

дрожжи – 1–6 часов;

1. повышенное содержание незаменимых аминокислот;

2. относительная простота влияния на процессы синтеза.

Дрожжевые клетки способны использовать жидкие фракции углеводородов нефти (10–30ºС). В России первый завод по производству кормовых дрожжей из жидких парафинов нефти вступил в действие в 1971 году. При выращивании в среду добавляют также минеральные соли, витамины и воду. Полученная высушенная дрожжевая масса гранулируется и используется как белково-витаминный концентрат (БВК), содержащий до 60% белковых веществ.

Хорошим субстратом для выращивания кормовых дрожжей является молочная сыворотка – отход при переработке молока, а также низшие спирты. Хороший резерв пищевого белка и витаминов – остаточные пивные дрожжи. Организм человека усваивает свыше 90% питательных веществ, содержащихся в них.

Известно также более 30 видов бактерий, которые могут быть применены в качестве источника полноценного белка. Например, водородоокисляющие бактерии способны накапливать в клетках до 80% сырого протеина (среда 75% Н₂, 20% О₂, 5% СО₂).

Используются также одноклеточные водоросли (Chlorella, Seenedesmus). Обычно их выращивают в естественных условиях южных регионов в бассейнах открытого типа (70 т/га в год).

Микопротеин – белок грибного происхождения. Среда культивации – глюкозный сироп (гидролизат кукурузного крахмала).

1. Заключение

Итак, острота проблемы глобального перенаселения, сокращение с/х площадей в результате роста городов и деградации земель выводит нас на новый виток развития биотехнологии, а именно, крупномасштабное использование микроорганизмов для наработки белково-витаминной продукции.

УРОК №5 по теме «Производство аминокислот, витаминов и антибиотиков»

Задачи:

1. Образовательная: изучить примеры некоторых производств аминокислот, витаминов и антибиотиков. Другие промышленно важные процессы эры управляемого биосинтеза: производство лимонной и молочной кислот.

1. Развивающая: а) развитие познавательного интереса учащихся в процессе ознакомления с материалом;

б) формирование логического мышления;

в) формирование умений и навыков умственного и практического труда.

1. Воспитательная: а) в целях формирования диалектического мировоззрения показать использование человеком природных систем для получения некоторых БАВ;

б) воспитание мотивации к обучению в связи с важностью биотехнологических методов в современной химической промышленности.

Ход урока:

1. Организация класса

Характеристики

Список файлов курсовой работы