Физико-химические и биохимические особенности процессов в БТС

В технологической схеме БТС осуществляются последовательно процессы подготовки питательного субстрата и среды для культивирования микроорганизмов, собственно процесс ферментации, обеспечивающий получение биомассы или биологически активных продуктов метаболизма клеток, процессы выделения клеток или клеточных компонентов и получения готового продукта микробиологического синтеза. Часть типовых процессов биотехнологии аналогичны по своим рабочим характеристикам и аппаратурному оформлению процессам химических производств, однако во многих случаях особенности физико-химических и биохимических свойств питательных сред и биологически активных веществ определяют характер технологического и аппаратурного оформления биотехнологических схем. Рассмотрим некоторые из них. [c.45]

Современная химия достигла такого уровня развития, что существует целый ряд ее специальных разделов, являющихся самостоятельными науками. В зависимости от атомарной природы изучаемого вещества, типов химических связей между атомами различают неорганическую, органическую и элементоорганическую химии. Объектом неорганической химии являются все химические элементы и их соединения, другие вещества на их основе. Органическая химия изучает свойства обширного класса соединений, образованных посредством химических связей углерода с углеродом и другими органогенными элементами водородом, азотом, кислородом, серой, хлором, бромом и йодом. Элементоорганическая химия находится на стыке неорганической и органической химии. Эта третья химия относится к соединениям, включающим химические связи углерода с остальными элементами периодической системы, не являющимися органогенами. Молекулярная структура, степень агрегации (объединения) атомов в составе молекул и крупных молекул — макромолекул привносят свои характерные особенности в химическую форму движения материи. Поэтому существуют химия высокомолекулярных соединений, кристаллохимия, геохимия, биохимия и другие науки. Они изучают крупные объединения атомов и гигантские полимерные образования различной природы. Везде центральным вопросом для химии является вопрос о химических свойствах. Предметом изучения являются также физические, физико-химические и биохимические свойства веществ. Поэтому не только интенсивно разрабатываются собственные методы, но и привлекаются к изучению веществ другие науки. Так важными составными частями химии являются физическая химия и химическая физика, исследующие химические объекты, процессы и сопровождающие их явления с помощью расчетного аппарата физики и физических экспериментальных методов. Сегодня эти науки объединяют целый ряд других квантовая химия, химическая термодинамика (термохимия), химическая кинетика, электрохимия, фотохимия, химия высоких энергий, компьютерная химия и др. Только перечень фундаментальных наук химического направления уже говорит об исключительном разнообразии проявления химической формы движения материи и влиянии ее на пашу повседневную [c.14]

В процессах утилизации или обезвреживания отходов используются различные физические, физико-химические, биохимические и другие известные методы, применяемые в химической технологии. Сущность этих методов достаточно хорошо освещена во многих монографиях, учебниках и статьях [26—33]. Специфические особенности и физико-химические свойства отходов, используемых в качестве исходного сырья, требуют адаптации известных методов и приемов применительно к технологии их переработки. [c.40]

В данном разделе электронные вычислительные машины рассматриваются как центральные элементы автоматизированных систем для биотехнологических исследований. Одна из отличительных особенностей управляющих ЭВМ заключается в том, что они взаимодействуют не с человеком-оператором, а непосредственно с физическим объектом и отображают информацию о ходе процесса. Кроме того, она не может самостоятельно выбирать темп работы и должна в реальном масштабе времени реагировать на разнообразные изменения в управляемом процессе. При культивировании микроорганизмов необходимо оптимальное регулирование основных параметров процесса. Для этого следует в эксперименте определять реальную траекторию процесса (набор физико-химических, биохимических параметров) и сравнивать ее в каждый момент времени с выбранной (расчетной), чтобы вовремя ввести необходимую коррекцию. Проведение таких расчетов вручную потребует столько времени, что результаты окажутся уже практически ненужными, а ЭВМ позво- [c.66]

Для природных вод характерна миграция органического вещества 3 виде взвесей, например детрита, состоящего из мельчайших органических и неорганических остатков, образующихся при распаде погибших организмов. Несмотря на относительно невысокое содержание органических соединений, они играют важную роль в физико-химических и биохимических процессах, протекающих в природных водах и в значительной степени определяющих особенности химического состава вод и биологическую продуктивность водоемов. [c.137]

Современная химия углеводов представляет собой сложный комплекс знаний. Она включает вопросы выделения индивидуальных или максимально очищенных, часто очень лабильных соединений из сложных смесей, изучение их строения химическими, биохимическими, физико-химическими, физическими методами, разработку методов синтеза разнообразных соединений, причем особенно сложным и ответственным является стереохимический контроль синтетических реакций и, наконец, глубокое изучение зависимости свойств углеводов от их строения, что создает основы для технического использования огромных ресурсов углеводсодержащего сырья. Изучение биологических свойств углеводов, их функций в биохимических системах необходимо для познания существа важнейших процессов жизнедеятельности и непосредственно связано с прогрессом современной биохимии и молекулярной биологии. [c.8]

Участие молибдена в окислительно-восстановительных биохимических процессах естественно вытекает из его физико-химических свойств, поскольку наряду с другими своими ионами, способными претерпевать окислительно-восстановительные превращения, молибден образует легко переходящие друг в друга соединения Мо(У) и Мо(У1). Кроме того, молибден отличается от других биохимически активных ионов металлов тем, что он образует ряд состояний окисления — Мо(П1), Мо(У) и Мо(У1), которые стабилизируются в водной среде лигандами, распространенными в живых системах. Поэтому естественно ожидать, что этот элемент будет принимать участие в многоэлектронных реакциях переноса электрона, как, например, в процессе фиксации азота. В этих его особенностях может заключаться основная причина выбора именно этого элемента как катализатора биохимических окислительно-восстановительных реакций. [c.261]

Характерная особенность гидролизных производств состоит в том, что для получения разнообразных продуктов из полисахаридов растительных тканей на этих заводах применяют химические, биохимические и микробиологические процессы. Это своеобразие технологии нашло свое отражение в выборе методов анализа и в постановке контроля производства. Наряду с химическими и физико-химическими методами используются биохимические и микробиологические. Контроль за технологическим процессом на гидролизных предприятиях разнообразен, в этом его сложность и отличие от контроля на химических предприятиях, где применяют только химические процессы. [c.4]

Однако подобное определение понятия горение едва ли целесообразно. С одной стороны, множество примеров тихого окисления (и прежде всего как раз биохимическое окисление) никак не подходит под категорию горения. С другой же стороны — и это самое важное — можно подобрать сколько угодно самых различных в химическом смысле реакций, которые протекают со всеми характерными особенностями горения. Водород с хлором могут гореть ярким пламенем, множество эндотермических соединений — распадаться со взрывом и т. д. Пламя распада озона или ацетилена подчиняется тем же законам, что и пламя обычной бензиновой горелки. Очевидно, что характерные особенности процессов горения заложены не в химической природе реагирующих веществ, а в физико-химической обстановке процесса. [c.258]

Некоторая часть органических загрязнений удаляется при механической и физико-химической обработке производственных сточных вод, однако полное их удаление достигается практически только путем биологической очистки этих вод. Биохимический процесс окисления органических веществ при этом протекает в тех же основных фазах, что и при очистке бытовых вод, однако скорость его может быть резко отличной. В большинстве случаев она меньше обычной для бытовых вод, особенно если в числе загрязнителей сточных вод находятся токсичные вещества. [c.247]

Большая научная и практическая ценность этих исследований состоит в том, что водообмен растений в них тесно увязывается не только с анатомическими и морфологическими особенностями растения, но, главным образом, с общими коллоидно-химическими и биохимическими свойствами протоплазмы, со всем сложным комплексом протекающих в последней процессов обмена веществ. Большое влияние на водообмен растений оказывают физико-химические свойства почвы как среды, за счет которой удовлетворяется подавляющая часть используемой растением воды. [c.318]

Предлагаемый вниманию читателя учебник написан известным американским биохимиком Д. Мецлером. Автор поставил перед собой цель дать анализ структур, функций и процессов, характерных для живой клетки, с позиций современной биоорганической химии и молекулярной физики. Он концентрирует внимание на всестороннем рассмотрении протекающих в клетках химических реакций, на ферментах, катализирующих эти реакции, основных принципах обмена веществ и энергии. Впервые приведена классификация химических механизмов ферментативных реакций (нуклеофильное замещение, реакции присоединения, реакции элиминирования, реакции изомеризации и др.). В этом наиболее наглядно проявилась особенность рассмотрения биохимических проблем с позиций биоорганика. Обстоятельно изложены многие вопросы, которым прежде не уделяли должного внимания в курсе биохимии. Это касается в частности количественной оценки сил межмолекулярно-го взаимодействия, принципов упаковки молекул в надмолекулярных структурах (самосборка), кооперативных структурных изменений макромолекул и их комплексов. Приведены основные сведения о структуре и функциях клеточных мембран, об антигенах и рецепторах клеточных поверхностей. Весьма подробно рассмотрены также вопросы фотосинтеза, зрения и ряда других биологических процессов, связанных с поглощением света при этом охарактеризована природа некоторых физических явлений, наблюдаемых при взаимодействии света и вещества. [c.5]

Все живое происходит только от живого. Этот важнейший биологический постулат подтверждается также характерными особенностями физико-химических процессов, протекающих в живых организмах. Так, живые клетки представляют собой изотермические системы органических молекул, способных к самоорганизации, саморегуляции и самовоспроизведению. Протекающие в клетках химические процессы ускоряются за счет биокатализаторов — ферментов, которые синтезируются самими клетками. Самовоспроизведение клеток контролируется генетическим аппаратом, заключенным в самих же клетках. Исключение (по сравнению со свойствами клеток одноклеточных и многоклеточных организмов) составляют вирусы, представляющие собой неживые внеклеточные надмолекулярные структуры, способные к размножению лишь в живых клетках, биохимический аппарат которых они подчиняют для производства новых вирусных частиц. [c.538]

Особенно бурный процесс развития биохимии характерен для последних десятилетий. Этому способствовало в первую очередь прогрессирующее применение в биохимических исследованиях новых физико-химических методов. Исключительную роль в расширении возможностей научного поиска в биохимии сыграло внедрение в практику биохимических работ рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии, газовой, жидкостной, гелевой и капиллярной хроматографии, метода меченых атомов, инфракрасной и ультрафиолетовой спектрофотометрии, флуоресцентного и полярографического анализа, электрофореза, метода молекулярных сит, масс-спектрометрии, разделения веществ в гравитационном поле ультрацентрифугированием, методов дисперсии магнитооптического вращения, магнитного кругового дихроизма, электронного парамагнитного резонанса, ядерного магнитного резонанса и др. [c.5]

В первые годы после этого открытия метод ЭПР применялся в основном физиками для решения частных физических задач. В конце сороковых годов этот метод начал с успехом применяться для исследования тонких деталей электронной структуры парамагнитных ионов в кристаллических решетках разной симметрии. С начала пятидесятых годов началось бурное применение метода ЭПР к решению химических задач. Это связано с тем, что для современной химии имеет чрезвычайно большое значение выяснение структуры и химических свойств парамагнитных частиц, принимающих участие в сложных химических процессах. Это, с одной стороны, парамагнитные ионы металлов переходных групп периодической системы, являющиеся активными центрами огромного числа различных гетерогенных катализаторов и входящие в состав различных металлоорганических комплексов, определяющих активность сложных органических катализаторов, в том числе большинства биологических ферментов. С другой стороны, детальное исследование огромного числа сложных химических реакций в газовой и жидкой фазах, в том числе фотохимических, радиационно-химических и биохимических процессов, привело к представлению о чрезвычайно большой распространенности в химии свободно-радикальных и цепных механизмов. В большинстве случаев, и особенно в случае быстрых процессов, заключение о радикальном характере того или иного процесса в связи с трудностями непосредственного обнаружения, измерения концентраций и установления строения свободных радикалов основывалось на косвенных кинетических данных. Как будет показано ниже, метод ЭПР позволил подойти к решению обеих проблем, которые можно объединить [c.7]

Особенности изучения темы студентами УГНТУ в рамках предмета Экология связано с интегрированным подходом, с определением цепей (сетей) событий, с выявлением основных факторов воздействия, структуры индикаторов и индексов устойчивого развития водоемов (УРВ). Рассматриваются пути миграции нефти в пресной воде в пленочной, эмульгированной, растворенной формах и в виде нефтяных агрегатов, а также разрушение нефти и ее компонентов с учетом пространственно-временного фактора. Показывается действие на них УФ лучей Солнца, биоты, атмосферы, гидросферы, водосборного бассейна. Оно проявляется в виде физических, химических, биохимических, механических процессов. Изучаются процессы самоочищения водоема (пев), которые включают распад, трансформацию, миграцию, утилизацию, а также накопление углеводородного загрязнения (УЗ). Строятся цепи событий - воздействия УЗ на компоненты водоема (его части) и сети воздействия в целом на водоем, как многофакторные функции. Например, в пленочной форме цепь (сеть) событий представляется процессами испарения углеводородов, эмульгирования, растворения углеводородов в воде и некоторых соединений воды в пленке, окисления, биодеградации, седиментации. Процесс эмульгирования, в свою очередь, зависит от физико-химических свойств УЗ, гидрометрических факторов и наличия диспергирующих соединений. Изучаются химические и биохимические ПСВ (разрушение и перераспределение УЗ), связанные с протеканием фотохимических, окислительно-восстановительных, гидролитических реакций в зависимости от компонентного состава нефти и факторов экосистемы. Структура индикаторов (воздействия, состояния, отклика) и индексов (количественное описание индикатор) УРВ рассматривается как взаимосвязанная структура причинно-следствершых связей. [c.175]

Для современной нейрохимии изучение целостного организма является, несомненно, актуальным направлением, так как синтетический подход способствует решению многих кардинальных вопросов современной функциональной нейрохимии, особенно изучению метаболизма целостного организма. Современные физико-химические, биохимические, физиологические и иитоморфологические методы позволяют с большой точностью изучать биохимические процессы на молекулярном, субклеточном, клеточном уровнях. Поэтому следует обратить особое внимание на разработку и усовершенствование методов, которые позволили бы значительно расширить возможности более углубленного изучения биохимических процессов как в целом головном мозгу, так и в его отделах, областях и т. д. [c.11]

Радиоактивный углерод бС широко используется как меченый атом при изучении многих биохимических, химических и физических процессов. Особенно пн-тересно применение радиоактивного углерода бС для определения возраста предметов органического происхождения. (Этот метод был разработан американским физиком В. Либби, за что он был удостоен звания лауреата Нобелевской премии.) Либби было показано, что радиоактивный изотоп углерода образуется в верхних слоях земной атмосферы.при реакции атомов азота tN- с нейтронами, входящими в состав космических лучей. [c.68]

Для переходной зоны в основном характерно загрязнение грунтовых вод, причем как химическое, так и бактериальное [189, 253, 272, 280, 288, 298, 336]. По данным перечисленных вьппе авторов, инфильтрация из свалок в подземные воды находится на уровне 10-22 м /сут с 1 га и при прочих равных условиях зависит от качественно-количественного состава отдельных составляющих бытовых отходов, особенностей их складирования, интенсивности биохимических и физико-химических процессов, протекающих с участием как неорганических, так и органических соединений. В инфильтрат переходят во до- и кислоторастворимые соединения, продукты кислого гидролиза, химического и биохимического окисления и деструкции разного рода веществ. В биохимических процессах принимают участие гетеротрофы, метаногены, метанокисляющие и 238 [c.238]

В специальной литературе имеются попытки С01П0-ставления механизма микробиологического (биохимического, ферментативного) окисления углеводородов с механизмом химического (жидкофазного, эмульсионного) их окисления. Такое сопоставление может быть только приблизительным, поскольку нет еще детальных исследований физико-химических особенностей и кинетики протекания отдельных стадий процесса микробиологического окисления. [c.38]

Изучение радикальных реакций методом ЭПР позволило обнаружить радикалы в целом ряде процессов, протекающих через образование промежуточных продуктов, в частности, радикалы были обнаружены при ферментном окислении различных субстратов (Питте, Ямасаки, Мейзон) при восстановлении красителей, окислении углеводородов, а также в биологическом материале, облученном корпускулярным, ультрафиолетовым или подвергнутом у-облучению. По ширине линий спектра ЭПР можно оценить и концентрацию свободных радикалов, что делает метод ЭПР особенно вал<ным для физико-химических и биохимических исследований, [c.212]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология