Билет 1

1, Биотехноло́гия — интеграция естественных и инженерных наук, позволяющая наиболее полно реализовать возможности живых организмов или их производные для создания и модификации продуктов или процессов различного назначения.Чаще всего применяется в медицине, пищевой промышленности, также для решения проблем в области энергетики, охране окружающей среды, и в научных исследованиях.

Биотехнология в целом представляет собой систему приёмов направленного использования процессов жизнедеятельности живых организмов для получения промышленным способом ценных продуктов.

История биотехнологииВпервые термин «биотехнология» применил венгерский инженер Карл Эреки в 1917 году.Так, в 1814 году петербургский академик К. С. Кирхгоф открыл явление биологического катализа и пытался биокаталитическим путём получить сахар из доступного отечественного сырья (до середины XIX века сахар получали только из сахарного тростника). В 1891 году в США японский биохимик Дз. Такамине получил первый патент на использование ферментных препаратов в промышленных целях: учёный предложил применить диастазу для осахаривания растительных отходов.В 1916—1917 годах русский биохимик А. М. Коленев пытался разработать способ, который позволил бы управлять действием ферментов в природном сырье при производстве табака.Огромный вклад в дело практического использования достижений биохимии внёс академик А. Н. Бах, создавший важное прикладное направление биохимии — техническую биохимию. В производственном отношении основой биотехнологии в процессе её формирования стала микробиологическая промышленность. Перелом был связан с открытием и началом производства антибиотиков.Первый антибиотик — пенициллин — был выделен в 1940 году. Синтезировать антибиотики химически было очень дорого или вообще невероятно трудно, почти невозможно (недаром химический синтез тетрациклина советским учёным академиком М. М. Шемякиным считается одним из крупнейших достижений органического синтеза). И тогда решили для промышленного производства лекарственных препаратов использовать микроорганизмы, синтезирующие пенициллин и другие антибиотики. Так возникло важнейшее направление биотехнологии, основанное на использовании процессов микробиологического синтеза.

2, Рассмотрим виды защиты биотехнологических, процессов от микробов-загрязнителей.

Распространенными процессами фильтрации являются:

• обычная фильтрация; • микрофильтрация; • диализ (обратный осмос). В основе этих методов лежит явление осмоса – диффузия растворенных веществ через полупроницаемую перегородку, представляющую собой мембрану с большим количеством (до1010-1011 на 1 м2) мелких отверстий – пор, диаметр которых не превышает 0,5 мкм. Под мембраной обычно принято понимать высокопористую или беспористую плоскую или трубчатую перегородку, оформленную из полимерных или неорганических материалов и способную эффективно разделять частицы различных видов (ионы,молекулы, макромолекулы и коллоидные частицы), находящиеся в смеси или растворе. Использование мембран позволяет создавать экономически высокоэффективные и малоотходные технологии. К основным мембранным методам разделения жидких систем относятся обратный осмос, ультра- и микрофильтрация. Эти методы характеризуются такими общими чертами, как использование полупроницаемых, т.е. по-разному пропускающих компоненты растворов и суспензий, мембран, применение в качестве движущей силы процессы избыточного давления, способы

борьбы с концентрационной поляризацией.Перспективным направлением использования микрофильтрации является метод культивирования микроорганизмов, который сочетает мембранные

элементы с ферментационным оборудованием, что привело к созданию мембранных биореакторов (МБР).

Под МБР понимается обычный аппарат, в котором конструктивно объединены биореактор для глубинного культивирования клеток и мембранный модуль, обеспечивающий выведение потока бесклеточной культуральной жидкости.Применение мембран в биореакторах основано на принципе

смещения химического равновесия в сторону образования целевого продукта путем удаления этого продукта из реагирующей системы (принцип Ле-Шателье). Для этого регулирующие компоненты приводят в контакт с полунепроницаемой мембраной,обладающей преимущественной проницаемостью для целевых

продуктов. Поскольку принцип Ле-Шателье является универсальным, то с такой точки зрения можно рассматривать не только МБР, в которых нужные вещества получают с помощью

ферментативных химических реакций, но и мембранные ферменты, использующиеся для культивирования микроорганизмов с целью получения продуктов биосинтеза или для накопления

клеточной биомассы.В МБР осуществляется проведение одновременно двух процессов:

- управляемое культивирование микроорганизмов в объеме

биореактора;

- удаление культуральной жидкости (или ее части) и замена

её свежей питательной средой.Благодаря этому становится возможным создание процесса культивирования микроорганизмов, непрерывного по жидкой фазе и периодического по условно твердой фазе – биомассе, что позволяет устранить ряд недостатков, присущих периодическим

способам культивирования.

применение

- Очистка от белка в технологическом цикле - Защита хроматографических колонок - Удаление ДНК и эндотоксинов - Очистка диагностических сывороток, реагентов и буферных растворов - Фильтрация вспомогательных потоков и фильтрация потоков растворов сырья - Осветление и стерилизация потоков компонентов питательных сред для ферментеров - Клеточные культуры и ферментация - Фракционирование плазмы крови - Стерилизующая фильтрация растворов биологических веществ - Ферментация, отделение биомассы - Стерилизующая фильтрация воздуха