- •О. Ю. Сартакова
- •Учебное пособие
- •Содержание
- •1 Основы микробиологии ................................................... 7
- •2 Основы биотехнологии ................................................... 42
- •3 Типовая схема и основные стадии
- •4 Основные понятия биокатализа и53
- •5 Ферментация....................................................................... 65
- •6 Области применения биотехнологии........................... 69
- •Введение
- •1 Основы микробиологии
- •1.1 Общие сведения о микроорганизмах
- •1.2 Распространение микроорганизмов в природе
- •1.3 Морфологическая характеристика отдельных групп микроорганизмов
- •1.3.1 Структура эукариотической клетки
- •Ской мембраны
- •1.3.2 Структура прокариотической клетки
- •1.3.3 Ультрамикробы
- •1.3.4 Бактерии
- •1.3.4.1 Спорообразование у бактерий
- •1.3.4.2 Движение бактерий
- •1.3.4.3 Размножение бактерий
- •1.3.4.4 Питание бактерий
- •1.3.4.5 Типы питания
- •1.3.4.6 Систематика бактерий
- •1.3.5 Актиномицеты
- •1.3.6 Грибы
- •1.3.7 Водоросли
- •1.3.8 Простейшие
- •1.3.9 Коловратки
- •2 Основы биотехнологии
- •2.1 Объекты биотехнологии
- •2.2 Прошлое и настоящее биотехнологии
- •2.3 Перспективы развития биотехнологии
- •2.4 Основные виды биотехнологической деятельности микроорганизмов
- •2.5 Преимущества биотехнологических процессов
- •3 Типовая схема и основные стадии биотехнологических производств
- •4 Основные понятия биокатализа и биотрансформации
- •4.1 Основные группы биотрансформаций
- •4.2 Основные виды реакций биокатализа
- •4.3 Классификация ферментов
- •4.4 Преимущества и недостатки биокаталитических процессов
- •4.5 Основные понятия иммобилизации ферментов
- •4.6 Методы иммобилизации ферментов
- •Го связывания с носителем
- •«Сшивки»
- •4.7 Оценка качества иммобилизованных ферментов и метода иммобилизации
- •4.8 Примеры использования ферментов
- •5 Ферментация
- •5.1 Классификация процессов ферментации
- •Ферментация бывает:
- •5.2 Основные параметры периодической ферментации
- •5.3 Понятие скорости роста
- •5.4 Фазы периодической ферментации
- •5.5 Преимущества и недостатки периодической ферментации
- •6 Области применения биотехнологии
- •6.1 Биотехнологические процессы в решении экологических задач
- •6.2 Примеры блок-схем микробиологической очистки стоков
- •6.3 Биохимические методы очистки воды
- •6.3.1 Микробная ассоциация и технологические условия ме-
- •6.3.2 Очистка воды в аэротенках
- •6.3.3 Очистка воды в биофильтрах
- •6.3.4 Комбинированные сооружения аэробной биохимической очистки воды
- •6.3.5 Процессы нитрификации и денитрификации
- •6.3.6 Методы обработки осадка
- •6.3.7 Аэробная стабилизация осадка
- •6.3.8 Метановое брожение (биометаногенез)
- •6.3.8.1 Этапы метанового брожения
- •Биогаз (сн4, co2 )
- •6.3.8.2 Химизм процесса метанового брожения
- •6.3.8.3 Микробная ассоциация биометаногенеза
- •6.3.8.4 Сырье биометаногенеза
- •6.3.8.5 Технологические режимы и аппаратурное оформление процесса метанового брожения
- •6.4 Биоценозы как индикаторы сапробности водоемов
- •6.5 Применение биотехнологии в медицине
- •6.5.1Антибиотики
- •6.5.2. Гормоны
- •6.5.3 Вакцины, иммунные сыворотки и иммуноглобулины
- •6.5.4 Ферменты
- •6.5.5 Биодатчики в медицине
- •6.6 Применение биотехнологии в энергетике
- •6.6.1 Законы биоэнергетики
- •6.6.2 Биологические мембраны, как преобразователи энергии
- •6.6.3 Характеристика растительного сырья как источника энергии
- •6.6.4 Альтернативные источники энергии и их получение
- •6.7 Производство пищевых продуктов и напитков
- •6.7.1 Биотехнологические процессы в хлебопекарном производстве
- •6.7.2 Биотехнология приготовления пива
- •6.7.3 Производство вина и спиртсодержащих продуктов
- •6.7.4 Биотехнология приготовления кисломолочных продуктов и сметаны
- •6.7.5 Биотехнологические процессы в сыроделии
- •6.7.6 Биотехнология приготовления маргарина
- •6.8 Химическая промышленность и биотехнология
- •6.9 Сельское хозяйство и биотехнология
- •6.10 Биогеотехнология
- •6.10.1Биогидрометаллургия
- •6.10.2 Выщелачивание куч и отвалов
- •6.10.3 Бактериальное выщелачивание in situ
- •6.10.4 Выщелачивание минеральных концентратов
- •6.10.5 Микробиологический способ извлечения золота
- •6.10.6 Биосорбция металлов из растворов
- •6.10.7 Обогащение руд
- •6.10.8 Извлечение нефти
- •6.11 Безопасность биотехнологических процессов
- •Глава 1
- •Главы 2, 3
- •Глава 4
- •Глава 5
- •Глава 6
1.3.5 Актиномицеты
Актиномицеты – лучистые грибы – занимают промежуточное положение между бактериями и грибами. Вегетативное тело их назы- вается мицелием. Нити мицелия образуют гифы диаметром 0,2-1,5 мкм. Типичные актиномицеты имеют одноклеточный разветвлённый мицелий, не содержащий обособленных ядер. Одна часть мицелия об- разуется в питательной среде (субстратный мицелий), а другая вы- ступает над ней (воздушный мицелий). На поверхности воздушного мицелия образуются спороносцы. Размножаются актиномицеты деле- нием мицелия и спорами. К актиномицетам близки микобактерии, представляющие собой одиночные палочковидные клетки, иногда вет- вящиеся. Спор они не образуют. Некоторые представители актиноми- цетов (род Micromonospora) не имеют воздушного мицелия и образуют по одной споре на субстратном мицелии. Основной средой обитания актиномицетов является почва. Они участвуют в трансформации мно- гих органических веществ. Развитие их идёт в присутствии кислорода. Источником питания служат органические вещества. Продукты жизне-
28
деятельности актиномицетов, особенно в условиях затруднённой аэра-
ции, могут вызывать появление запахов и привкусов у воды.
1.3.6 Грибы
Грибы относятся к бесхлорофилловым растениям. Они обитают в почвах, воде, на растениях и животных, на очистных сооружениях. Клетки грибов подобны клеткам других растений, но не содержат пла- стид. У грибов основным систематическим признаком служат органы плодоношения и споры. В водной среде грибы редко образуют органы плодоношения и потому распознавание водных грибов часто затрудни- тельно. Грибы, встречающиеся в пресных водоёмах, имеют мицелий
(грибницу). Он может быть одноклеточным и многоклеточным. Од-
ноклеточные грибы имеют мицелий, представляющий собой одну очень длинную клетку, не разделённую перегородками. В этой клетке содержится большое количество ядер. Такой мицелий называется мно- гоядерным.
У грибов наблюдается многообразие способов размножения. Они могут размножаться простым делением, почкованием, с помощью спор
и половым путём, с помощью обрывков гиф.
Плесневые грибы (Aspergillum и Penicillium) имеют многоклеточ- ный мицелий, размножаются спорами. Грибы, развивающиеся в виде одноклеточных элементов, называются дрожжами (рис.10). Они раз-
множаются чаще всего почкованием, реже делением и с помощью
спор. Резко разграничивать дрожжи от плесени нельзя. Некоторые из них могут расти и в виде дрожжей и в виде нитей с образованием ми- целия. Это зависит от внешних условий среды. Например, низкие тем- пературы благоприятствуют образованию плесени, тогда как некото- рые вещества, входящие в состав питательных сред, и кислород спо- собствуют развитию дрожжеподобных клеток. Существуют различные вещества, например, сивушные масла, ионы кобальта, камфара и др., способствующие переходу из дрожжеподобной формы в мицелярную. Дрожжи и плесени отличаются от простейших наличием толстой твёр- дой клеточной оболочки. У дрожжей оболочка состоит из целлю- лозы, а у плесеней – из хитина и родственных ему веществ. Кроме этого, они отличаются способом питания, отсутствием подвижности, вегетативным способом роста – рост происходит непрерывно независи- мо от размеров, и характерной морфологии. Дрожжи и плесени обла- дают высокой ферментативной активностью, что используется в про- мышленности и санитарной технике. Некоторые виды дрожжей вызы- вают брожение с выходом ценных продуктов, например спиртов, аце-
29
тонов, а другие разрушают органические вещества растительных и жи-
вотных остатков. Плесени используются для получения антибиотиков.
А Б
А. Плесени: 1 – Aspergillus; 2 – Penicillium; Б. Дрожжи
Рисунок 10 – Микроскопические грибы