Реферати » Реферати по біології » Біотехнологія

Біотехнологія

для людини і тварин.
Вірусні препарати відрізняються високою специфічністю дії, тривалим
(до 10-15 років) збереженням активності, стійкістю до коливань температури і вологості. З багатьох сотень відомих ентомопатогенних вірусів найбільше застосування знаходять віруси ядерного поліедроза, що володіють високою ефективністю дії на комах-шкідників. Комах вирощують в штучних умовах, заражають вірусом, з гомогенатов загиблих комах готують препарати. Застосовують вітчизняні препарати вирин-ЕКС (проти капустяної совки), вирин-ЕНШ (проти непарного шовкопряда). В останні роки для культивування вірусів широко застосовую; культури клітин комах.
Комбінація з декількох біологічних засобів нерідко діє на шкідників більш ефективно, ніж кожен в від дельности. Смертність соснового шовкопряда різко зростає, якщо вірус цитоплазматического поліедроза застосовують у поєднанні з препаратами з Вас. thuringiensis.
Ефективна комбінація біологічних і хімічних засобів захисту рослин від комах.
Серед нових засобів захисту рослин - речовини біогенного походження, інгібуючі відкладання яєць комахами або стимулюючі активність природних ворогів комах шкідників: хижаків, паразитів.
Різноманітні засоби захисту рослин від фітопатогенних мікроорганізмів.
1. Антибіотики. Прикладами можуть служити триходермин і трихотецин, віднайдені грибами Trichoderma sp. і Trichotecium roseum. Ці антибіотики використовуються для боротьби з кореневими гнилями овочевих, зернових і технічних культур.
2. Фітоалексинів, природні рослинні агенти, инактивирующие мікробних збудників захворювань. Ці сполуки, синтезовані в тканинах рослин у відповідь на впровадження фітопатогенів, можуть служити високоспеціфічнимі заменіте-лями пестицидів. Фітоалексинів перцю успішно застосовували при фітофторозу. Можуть бути використані також речовини, що стимулюють синтез фитоалексинов в рослинних тканинах.
3. Використання мікробів-антагоністів, які витісняють патогенний вид і пригнічують його розвиток.
4. Імунізація і вакцинація рослин. Вакцинні препарати прагнуть вводити безпосередньо в проростають насіння.
5. Введення в тканини рослин специфічного агента (d-фактора), котрий знижує життєздатність збудника.
Біологічні засоби - важлива складова частина комплексної програми захисту рослин. Ця програма передбачає проведення захисних заходів агротехнічного, біологічного та хімічного плану поряд з використанням стійких сортів рослин. Завданням комплексної програми є підтримка чисельності шкідників рослин на екологічно збалансованому рівні, не завдаючи відчутної шкоди культурним рослинам.
Біологічні добрива. Біологічні (бактеріальні) добрива застосовують для збагачення грунту пов'язаним азотом. Великого поширення набули препарати нітрагін і азотобактерин - клітини бульбочкових бактерій і азотобактера, до яких додають стабілізатори (мелясу, тіомочевину) і наповнювач (бентоніт, грунт). Азотобактерин збагачує грунт не тільки азотом, а й вітамінами і фітогормонами, гиббереллинами і гетероауксинами.
Препарат фосфо-бактерин з Bacillus megaterium перетворює складні органічні сполуки фосфору в прості, легко засвоювані рослинами.
Фосфобактерін також збагачує грунт вітамінами і покращує азотне живлення рослин.
Рослини синтезують ряд сполук, що регулюють їх ріст і розвиток
(фітогормони, біорегулятори). До їх числа належать ауксини, гібереліни, цитокініни. Дозрівання плодів стимулює етилен. Ці біорегулятори знаходять застосування в сільському господарстві. До числа нових, виявлених в останні роки биорегуляторов відносять пептиди, є перспективи їх застосування в сільському господарстві.

Біотехнологія і тваринництво.

Велике значення у зв'язку з інтенсифікацією тваринництва відводиться профілактиці інфекційних захворювань сільськогосподарських тварин із застосуванням рекомбінантних живих вакцин і генноїнженерних вакцин-антигенів, ранній діагностиці цих захворювань за допомогою моноклональних антитіл і
ДНК / РНК-проб.
Для підвищення продуктивності тварин потрібен повноцінний корм.
Мікробіологічна промисловість випускає кормової білок на базі різних мікроорганізмів - бактерій, грибів, дріжджів, водоростей. Багата білками біомаса одноклітинних організмів з високою ефективністю засвоюється сільськогосподарськими тваринами. Так, 1 т кормових дріжджів дозволяє отримати 0,4-0,6 т свинини, до 1,5 т м'яса птахів, 25-30 тис. Яєць і заощадити 5-7 т зерна (Р. С. Ричков,
1982). Це має велике народногосподарське значення, оскільки 80% площ сільськогосподарських угідь у світі відводяться для виробництва корму худобі і птиці.
Одноклітинні організми характеризуються високим вмістом білка - від 40 до 80% і більше. Білок одноклітинних багатий на лізин, незамінною амінокислотою, визначальною його кормову цінність. Добавка біомаси одноклітинних до недостатнім по лізину рослинним кормів дозволяє наблизити їх амінокислотний склад до оптимального. Недоліком біомаси одноклітинних є брак серусодержащих амінокислот, в першу чергу метіоніну. У одноклітинних його приблизно вдвічі менше, ніж у рибній борошні. Цей недолік притаманний і таким традиційним білковим кормів, як соєве борошно. Поживна цінність біомаси одноклітинних може бути значно підвищена добавкою синтетичного метіоніну.
Виробництво кормового білка на основі одноклітинних - процес, не вимагає посівних площ, що не залежить від кліматичних і погодних умов. Він може бути здійснений в безперервному і автоматизованому режимі.
У нашій країні виробляється біомаса одноклітинних, особливо на базі вуглеводневої сировини. Досягнуті успіхи не повинні затуляти проблеми, що виникає при використанні вуглеводнів як субстратів для великомасштабного виробництва білка, - обмеженість їх ресурсів.
Найважливішими альтернативними субстратами служить метанол, етанол, вуглеводи рослинного походження, в перспективі водень.
Очищений етанол на світовому ринку коштує майже вдвічі дорожче метанолу, але етанол відрізняється дуже високою ефективністю биоконверсии. З 1 кг етанолу можна отримати до 880 г дріжджової маси, а з 1 кг метанолу-до 440 м Біомаса з етанолу особливо багата на лізин - до 7%.
Велике значення для тваринництва має збагачення рослинних кормів мікробним білком. Для цього широко застосовують твердофазні процеси.
Перспективними джерелами білка представляються фото-трофние мікроорганізми, особливо ціанобактерії роду Spirulina і зелені одноклітинні водорості з родів Chlorella і Scenedesmus. Поряд зі звичайними апаратами для їх вирощування використовують штучні водойми. Додавання до рослинних кормів біомаси Scenedesmus дозволяє різко підвищити ефективність засвоєння білків тваринами.
Таким чином, існують різноманітні джерела сировини для отримання біомаси одноклітинних. Деякі субстрати (етанол) дають настільки високоякісний білок, що він може бути рекомендований в їжу.
Цианобактерии роду Spirulina здавна використовують в їжу ацтеки в Центральній
Америці і племена, що живуть на озері Чад в Африці.

2. Технологічна біоенергетика

Технологічна біоенергетика - один з напрямків біотехнології, пов'язане з ефективним використанням енергії, що запасається при фотосинтезі.
Це може бути досягнуто шляхом: 1) перетворення біомаси, накопиченої в результаті фотосинтезу в дешеве і висококалорійне паливо - метан та інші вуглеводні, етанол тощо. Д .; 2) модифікації самого процесу фотосинтезу, в результаті якої енергія світла з максимальною ефективністю використовується освіту водню або іншого палива, минаючи стадію фотоасиміляції СО2 і синтезу компонентів клітини. На рівні теоретичних розробок знаходиться ідея безпосереднього перетворення енергії Сонця в електричну (біофотоелектріческіе перетворювачі енергії).
Розглянемо спочатку шлях, який пролягає через використання біомаси, в першу чергу, рослинної, ресурси якої у світі величезні і оцінюються в 100 млрд. Т по сухому речовини в рік. Лише незначна частина її витрачається людством, але і ця частина дає до 14% споживаної в світі енергії.
Біомаса - не тільки поновлюваний і майже дармовий генератор, а й альтернатива тающим запасах корисних копалин.

Отримання етанолу як палива.

Етанол - екологічно чисте паливо, дає при згорянні СО2 і Н2О. Він використовується в двигунах внутрішнього згоряння в чистому вигляді або як 10-20% - ная добавка до бензину (газохол). У Бразилії вже До 1983 р 75% автомобілів працювали на 95%-ном етанолі, а решта - на газохол. В США припускають замінити на етанол 10% споживаного бензину. Широке впровадження етанолу планується в країнах Західної Європи.
На значних посівних площах намічають вирощувати сільськогосподарські культури, призначені для біотехнологічної переробки на етанол. В умовах дефіциту посівних площ виникає проблема, яка вже в наші дні актуальна для Бразилії і виражається дилемою: продовольство або енергія. Виробництво етанолу з рослинної сировини не є безвідходним: на кожен літр спирту при-ходиться 12-14 л стічних вод з високою концентрацією відходів, небезпечних для природних екосистем. Проблема раціональної переробки цих відходів не вирішена.
Класичним Біооб'єкти, використовуваним при отриманні спирту, є дріжджі Saccharomyces cerevisiae. Дріжджі мають ряд недоліків.
1. Конкуренція бродіння і дихання. Субстрат (наприклад, глюкоза) лише частково сбраживается до етанолу. Частина, що залишилася безповоротно втрачається, перетворюючись на результаті дихання в СО2 і Н2О. Процес необхідно вести в анаеробних умовах або застосовувати мутанти дріжджів, втратили мітохондрії і не здатні до дихання.
2. Чутливість до етанолу, яка знижує вихід цільового продукту на одиницю об'єму біореактора. Отримані стійкі до етанолу мутанти, які характеризуються зміненим будовою клітинних мембран.
3. Відсутність ферментів, які каталізують розщеплення крохмалю, целюлози, ксилана. Необхідний попередній гідроліз субстрату або засівши біореактора змішаної культурою, що містить, крім S. cerevisiae, мікроорганізми з відповідною гидролитической активністю.
Бактерія Zymomonas molilis, що застосовувалася центральноамериканскими індіанцями для зброджування соку агави, більш ефективно зброжує цукру і більш стійка до етанолу. Подальше підвищення стійкості Z. mobilis до етанолу досягається додаванням в середу інкубації Mg2 + і ряду нуклео-тидной компонентів.
Термофільні бактерії, продуценти етанолу характеризуються високою швидкістю росту і метаболізму, надзвичайно стабільними ферментами, незвичайної для решти бактерій стійкістю до етанолу (до 15% і більше). Термофіли здатні до биоконверсии полісахаридних субстратів в етанол. Так,
Thermoanaerobium brockii зброжує крохмаль, Clostridium thermocellum - целюлозу, Cl. thermohydrosulfuricum утилізує продукти деградації целюлози з дуже високим виходом спирту. Перспективно застосування екстремально термофільного продуцента спирту Thermoanaerobacter ethanolicus. Планують використання також ацидофільних (оптимум рН 1,5) і галофільних продуцентів спирту.
Підвищення виходу спирту і стабілізація активності його продуцентів можуть бути досягнуті шляхом іммобілізації клітин. Так, ефективний синтез етанолу здійснено із застосуванням клітин Z. mobilis, іммобілізованих на бавовняних волокнах (S. Prentis, 1984).

Отримання метану та інших вуглеводнів.

Отримання метану - важливий шлях утилізації сільськогосподарських відходів. Він виходить у вигляді біогазу - суміші метану

Сторінки: 1 2 3 4 5 6 7 8

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар