1.4. Биогеотехнология

Некоторые микроорганизмы могут катализировать определенные окислительно-восстановительные реакции - окисление Fe и Мп в воде, окисление серосодержащих соединений, окисление-восстанов­ление азотсодержащих соединений. Аэробные бактерии могут выде­лять железо, медь, сульфаты.

Биогеотехнология - экстракция и концентрирование металлов при биологической очистке сточных вод предприятий горнодобываю­щей промышленности и флотационных процессах: выщелачивание бед­ных и отработанных руд, десульфирование каменного угля, окисле­ние пиритов и пиритсодержащих пород.

Извлекать металлы из окружающей среды способны все микроор­ганизмы, поскольку такие металлы, как железо, магний, цинк, медь, молибден и многие другие входят в состав ферментов или пигментов, подобных цитохромам и хлорофиллам. В ряде случаев металлы накапливаются микроорганизмами в значительных количест­вах. В результате метаболических ре­акций, протекающих у микроорганизмов, могут происходить различ­ные превращения металлов: выделяемые в окружающую среду продук­ты метаболизма способны образовывать комплексы с металлами или осаждать их из растворов; некоторые металлы могут переводиться в летучую форму и удаляться из раствора; металлы могут окис­ляться или восстанавливаться.

1.5. Биоэлектроника

В области электроники биотехнология может быть использована для создания улучшенных типов биосенсоров и новых приводящих устройств, называемых биочипы. Биосенсоры (ферментные электро­ды), в которых ферменты используются для индикации ряда ве­ществ, имеются и теперь, но их использование ограничено узким спектром определяемых веществ и температурной нестабильностью. Биотехнология предлагает более совершенные сенсоры на основе ферментов и моноклональных антител.

2. Основные типы биопроцессов

В настоящее время существуют следующие основные типы биоп­роцессов:

• производство биомассы (например, белок одноклеточных);

• клеточных компонентов (ферменты, нуклеиновые кислоты ит.д.);

• метаболитов (химические продукты метаболической активнос­ти),

• включая первичные метаболиты, такие как этанол, молочная кислота;

• вторичных метаболитов;

• односубстратные конверсии (превращение глюкозы во фрукто­зу);

• многосубстратные конверсии (обработка сточных вод, утили­зация лигноцеллюлозных отходов).

2.1. Производство биомассы

Человек традиционно получает белки, жиры и углеводы (основ­ные компоненты пищи) из животных и растительных источников. Уже сегодня эти источники не покрывают все увеличивающиеся потреб­ности человечества. Выяснилось, что белки и жиры микроорганиз­мов с успехом могут заменить белки и жиры традиционного проис­хождения. Преимущества микроорганизмов как продуцентов белка состоит в высоком содержании белка в биомассе и высокой скорос­ти роста микроорганизмов. Кроме высо­кого содержания белка, микробная биомасса содержит также жиры, нуклеиновые кислоты, витамины и минеральные компоненты.

Для получения БОК используют самые разнообразные субс­траты, включая парафины нефти, метан, водород, метанол, этанол, уксусную кислоту, углекислый газ, молочную сыворотку, мелассу, крахмал и целлюлозосодержащие отходы промышленности и сельского хозяйства. Для промышленного использования перспективными явля­ются термофильные (растущие при высоких температурах до 50°С) микроорганизмы.