Биотехнология микроорганизмов

Кафедра «Биотехнология»

Экзаменационный билет № ­

по дисциплине «Биотехнология микроорганизмов»

1. КЕЙС

Для очистки сточных вод дрожжевого производства в городе Бийск в 1995 году было предложено устройство, приведенное на рисунке 1, а для аналогичного производства в городе Чикаго в 1989 году устройство, изображенное на рисунке 2. Что это за устройства? Опишите принципы их действия. Какой метод очистки эффективнее и почему? (14б)

Рисунок 1

1 – регулятор, 2 – отражатель, 3 – напорный трубопровод, 4 – уклон 1:4.

Рисунок 2

2. После решения проблемной ситуации кейса вы можете ответить на следующие вопросы:

Из чего состоит дренажное дно биофильтра? Что служит фильтрующим материалом?

Какие размеры имеют щебеночные биофильтры? (10б)

3. Опишите ряд последовательных процессов в ходе просачивания сточных вод через материал фильтрующего слоя? (6 б)

4.Биопленка, формирующаяся на поверхности фильтрующего слоя биофильтра, представляет собой сложную экологическую систему. Опишите эту систему и приведите её схему по порядку:

Бактерии и грибы образуют нижний трофический уровень………и т.д. (10б)

Лектор ________ Надирова Ж.К. Зав. кафедрой_________Сапарбекова А.А.

Протокол заседания кафедры № 1, от «_28_»__08__2013 г.

Ф.7.03-13

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ЮЖНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. М. АУЕЗОВА

Кафедра «Биотехнология»

Экзаменационный билет №

по дисциплине «Биотехнология микроорганизмов»

1. КЕЙС

Суперштамм, полученный на основе последовательных скрещиваний четырех штаммов Pseudomonas putida (по Д. Хопвуду, 1984).

Биологические методы применимы для очистки природной среды от нефтяных загрязнений, представляющих собой как сточные воды нефтяной промышленности, так и непосредственное загрязнение в результате разлива нефти. Сточные воды нефтяной промышленности очищают биологическими методами после удаления большей части смеси различных углеводородов физическими методами. Для этого применяют аэрируемые системы биоочистки с активным илом, содержащим адаптированное к компонентам нефти сообщество. Скорость деградации зависит от качественного состава и концентрации углеводородов, а также температуры и степени аэрации среды. Наиболее эффективно биодеградация осуществляется, когда нефть эмульгирована в воде. Особую проблему представляют выбросы и аварийные разливы нефти на поверхность почвы. Это приводит не только к загрязнению пахотных земель, но также и источников питьевой воды. В почве содержится много микробных видов, способных деградировать углеводороды, но их активность часто низка, в том числе и в результате дефицита отдельных биогенных элементов. В таких случаях эффективным является внесение в почву так называемых «олеофильных удобрений», в состав которых входят соединения азота, фосфаты и другие минеральные элементы, концентрации которых в почве достаточно низки и лимитируют рост микроорганизмов. После внесения этих соединений в почву концентрация микроорганизмов-деструкторов существенно возрастает, и возрастает скорость деградации нефти.

С помощью генетического конструирования создан «супермикроб», способный утилизировать большинство основных углеводородов нефти . Многие природные штаммы Pseudomonas putida несут катаболические плазмиды, каждая из которых кодирует фермент для расщепления одного класса углеводородов – плазмида OCT обуславливает расщепление октана, гексана, декана; XYL – ксилола и толуола; CAM – камфары, NAH – нафталина. Плазмиды CAM и NAH сами способствуют своему переносу, стимулируя спаривание бактерий.

В результате последовательных скрещиваний был получен «супер­штамм», несущий плазмиды XYL и NAH и гибридную плазмиду, содержащую части плазмид OCT и CAM. Такая мультиплазмидная бактерия растет, утилизируя неочищенную нефть.

На рисунке приведена схема получени суперштамма, полученного на основе последовательных скрещиваний четырех штаммов Pseudomonas putida. Объясните, с какой целью в состав штамма введена гибридная плазмида CAM/OCT. Можно ли эффективно применять такой организм в естественных условиях ? Какая основная проблема при конструировании микроорганизмов на основе природных катаболических плазмид сдерживает их развитие? В каком случае наиболее важна стабильность систем «хозяин-вектор»? (14б)

2. Вставьте пропущенные слова, чтобы получился адекватный текст.

При возвращении микроорганизма с новой ……….. функцией в исходную природную среду ему приходится ………….с хорошо адаптированной к данным условиям среды естественной микрофлорой, сталкиваться с огромным разнообразием источников углерода, в том числе высокотоксичных. .Пока существует большой разрыв между достижениями, полученными в ………. микроорганизмов, и возможностями их ………… применения. Вероятно, в будущем наиболее перспективными для детоксикации …………… будут биологические системы, состоящие из микробиологической консорции индивидуальных организмов и микробных сообществ, полученных методами ………. и ………… инженерии. (10б)

3.В чем причина токсичности и устойчивости галогенсодержащих ксенобиотиков, которые всегда характеризуются высокой токсичностью и плохой деградируемостью? (6 б)

4. Что может произойти ( и произошло в опытах Рейнеке и Кнакмуссу ) при совместном культивировании в хемостате двух культур – P. aeruginosa, содержащей плазмиду pAC25, и культуры, содержащую TOL. Первая плазмида, связанная с катаболизмом галогенированных органических соединений (2,4-ди­хлор­фен­окси­уксусной кислоты), была обнаружена у Alcaligenes paradoxus, затем у других микроорганизмов. (10б)

Лектор ________ Надирова Ж.К. Зав. кафедрой_________Сапарбекова А.А.

Протокол заседания кафедры № 1, от «_28_»__08__2013 г.

Ф.7.03-13

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ЮЖНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. М. АУЕЗОВА

Кафедра «Биотехнология»