Вопрос 40. Биотехнология и ее значение для сельского хозяйства, экологии, химической промышленности, геологии

• Современная биотехнология – это наука о генно-инженерных и клеточных методах и технологиях создания и использования генетически трансформированных биологических объектов для интенсификации производства или получения новых видов продуктов различного назначения

• БТ пищевых продуктов

• БТ препаратов для сельского хозяйства

• БТ препаратов и продуктов для промышленного и бытового использования

• БТ лекарственных препаратов

• БТ средств диагностики и реактивов

• выщелачивание и концентрирование металлов

• защита окружающей среды от загрязнения

• деградация токсических отходов

• увеличение добычи нефти

Экология.

• производство биосинтетического этанола (сырье для микробиологической промышленности при получении пищевых и кормовых белков, белково-липидных кормовых препаратов)

• Бразилия (программа Proalcool), производит два вида этилового спирта: негидрированный – используется в качестве добавки к бензину в пропорции 20-24% и не требует изменений в двигателе; гидрированный – используется в качестве топлива и требует специального двигателя, работающего на спирте

• Бразилия – первая страна, начавшая использовать негидрированный спирт в качестве добавки к топливу

• утилизируют сырую нефть и различные нефтепродукты: мазут, дизельное топливо, бензин, керосин, ароматические углеводороды

• в широком диапазоне температур (8-35°С) и рН среды (3.5-10.0) с оптимумом 6.5-7.5

• при высоком уровне загрязнения до 20%, с высоким содержанием тяжёлых алифатических и ароматических углеводородов.

• низкая себестоимость

Сельскохозяйственная БТ

Биологическая азотфиксация:

• бактериальные удобрения, содержащие культуры азотфиксирующих микроорганизмов

• методами генной инженерии выведены мутанты клубеньковых бактерий с повышенной способностью к азотфиксации

• ведутся работы по созданию азотфиксирующих бактерий, способных к симбиозу со злаковыми

Микробные инсектициды:

• для получения используются вирусы, грибы, простейшие, наиболее удобны – спорообразующие бактерии

• Микробные инсектициды высоко специфичны и действуют только на определенные вредные насекомые, оставляя невредимыми полезные

• Патогенность микроорганизмов вызвана действием определенных токсинов, поэтому выработки устойчивости к биопрепаратам у насекомых не происходит

Биогеотехнология обессеривания углей

• использование тионовых бактерий для удаления серосодержащих соединений из углей

• бурые и каменные угли содержат значительные количества серы (10-12 %)

• при сжигании углей содержащаяся в них сера превращается в сернистый газ, который поступает в атмосферу, где из него образуется серная кислота. Из атмосферы серная кислота выпадает на поверхность земли в виде сернокислотных дождей

• использование микроорганизмов для увеличения вторичной добычи нефти:

• нагнетание в нефтяную залежь обогащенной кислородом и минеральными солями воды и микробов

• процессы разрушения нефти аэробными углеводородокисляющими микробами

• накапливается углекислый газ, водород и низкомолекулярные органические кислоты, которые поступают в анаэробную зону нефтяной залежи

• превращаются метанобразующими бактериями в метан

• разрушение нефти и образование газов приводят к разжижению нефти и повышению газового давления в нефтеносном пласте, что сопровождаться увеличением добычи нефти из добывающих скважин

Химическая промышленность.

• Антибиотики, противогрибковые агенты, противоопухолевые лекарства и алкалоиды – фармацевтические соединения, синтез которых осуществляется микробными клетками

• В 1980 г. мировое производство антибиотиков составляло ≈ 25000 т, из них 17000 т – пенициллины, 5000 т – тетрациклины, 1200 т – цефалоспорины и 800 т – эритромицины

• использование метанокисляющих бактерий для снижения концентрации метана в угольных пластах и выработанных пространствах

• метана в пластах – сотни кубометров в 1 т угля

• чем глубже залегает уголь, тем больше метана

• в насыщенный метанокисляющими бактериями участок угольного пласта через скважины компрессором постоянно прокачивается воздух

• в таких условиях бактерии потребляют содержащийся в угле метан, и за счет этого происходит уменьшение исходной газоносности угольного пласта