Биохимические процессы в биотехнологии

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]

БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДСТВА 6.3.1. Особенности процессов биотехнологии [c.426]

Ряд органических и минеральных веществ сульфитного щелока образует группу ингибиторов биохимических процессов. Главные ее представители — диоксид серы и его соединения, фенольные вещества, муравьиная и ароматические кислоты, фурфурол, цимол. Эти соединения в определенных дозировках оказывают прямое угнетающее действие на используемые в биотехнологии сульфитных щелоков микроорганизмы или, сорбируясь на поверхности клеток, нарушают их взаимообмен с субстратом. [c.221]

Научные представления о биологической очистке воды на первом этапе своего зарождения были чисто технологические. Разумеется, их полезность и в виде биотехнологии не вызывает сомнений. В большинстве изданий, посвященных биологической очистке воды, не рассматривались лежащие в ее основе микроорганизмы — возбудители биохимических процессов. До извест- [c.5]

Влияние значительного числа факторов резко усложняет ведение биохимической очистки в оптимальном режиме. В последнее время наметился определенный прогресс в управлении биохимическими процессами, по-видимому, в связи с бурным развитием биотехнологии и в первую очередь промышленного культивирования микроорганизмов. Тем не менее сложности ведения биотехнологических процессов, в том числе культивирования микроорганизмов активного ила на сточных водах, в ряде случаев не устранены. Особенно это относится к управлению такими сложными процессами, как флокуляция микроорганизмов активного ила, отделение его от воды и последующее сгущение. Определенные преимущества перед другими способами сгущения имеет флотация, применение которой для уплотнения избыточного активного ила получает все большее распространение. При этом флотацию используют, как правило, на первой стадии сгущения активного ила перед его последующим центрифугированием либо фильтрованием. [c.4]

ГЛАВА 11. БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В БИОТЕХНОЛОГИИ [c.377]

Биохимические способы очистки относятся к процессам биотехнологии, они получили широкое распространение в тех отраслях промышленности, где в сточных водах содержится значительное количество разных загрязнений, каждое из которых присутствует в небольших концентрациях. Главным действующим началом биохимической очистки являются микроорганизмы, использующие в качестве питательных веществ и источников энергии органические и неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах. Микроорганизмы разрушают эти соединения до диоксида углерода и воды и создают в процессе минерализации соли азотистой и азотной кислот. [c.118]

С каждым годом все большее число разнообразных процессов микробиологического синтеза реализуется в промышленных условиях, Промышленная биотехнология становится новым перспективным направлением, открывающим необозримые горизонты использования продуктов биосинтеза микроорганизмов в народном хозяйстве. Увеличивается число биохимических заводов и комбинатов по производству уже освоенной продукции микробиологического синтеза — ферментных препаратов, витаминов, кормовых антибиотиков, аминокислот, микробиологических препаратов для борьбы с вредителями растений, кормовых дрожжей и др. Широким фронтом ведутся исследования по получению и технологии производства новых биологически активных препаратов, разрабатываемых с использованием современных достижений молекулярной генетики и генной инженерии. К перспективным задачам промышленной биотехнологии относится также реализация микробиологических процессов, направленных на решение энергетической проблемы, в том числе производство биогаза, топливного этанола, метана, топливного водорода с помощью фотосинтезирующих микроорганизмов и др. [c.3]

Наряду с расширением спектра осваиваемых процессов микробиологического синтеза для промышленной биотехнологии характерно увеличение мощностей биохимических предприятий, их укрупнение с использованием агрегатов большой единичной мощности. Это присуще ведущей отрасли микробиологической промышленности, обеспечивающей выпуск белковой биомассы микроорганизмов с целью ликвидации белкового дефицита в сельском хозяйстве. Использование в качестве субстрата для получения белковой биомассы микроорганизмов новых видов сырья, таких, как и-парафины, природный газ, синтетический этанол, метанол, позволяет создавать предприятия большой единичной мощности до 300 тыс. т и более биомассы в год. Такие биохимические комбинаты представляют собой сложные системы, насыщенные разнообразными технологическими аппаратами, взаимосвязанными между собой и действующими в едином технологическом режиме. [c.3]

Успехи современной биохимии. Биологическая химия изучает различные структуры, свойственные живым организмам, и химические реакции, протекающие на клеточном и организменном уровнях. Основой жизни является совокупность химических реакций, обеспечивающих обмен веществ. Таким образом, биохимию можно считать основным языком всех биологических наук. В настоящее время как биологические структуры, так и обменные процессы, благодаря применению эффективных методов, изучены достаточно хорошо. Многие разделы биохимии в последние годы развивались столь интенсивно, что выросли в самостоятельные научные направления и дисциплины. Прежде всего можно отметить биотехнологию, генную инженерию, биохимическую генетику, экологическую биохимию, квантовую и космическую биохимию и т. д. Велика роль биохимии в понимании сути патологических процессов и молекулярных механизмов действия лекарственных веществ. [c.5]

В учебных планах подготовки инженеров-биотехнологов предусмотрена специальная дисциплина Теоретические основы биотехнологии . Этот предмет предусматривает углубленную подготовку студентов в двух направлениях 1) базируясь на общей инженерной подготовке, использовать результаты лабораторных исследований в создании масштабных производственных процессов 2) базируясь на знаниях общей биологии, неорганической, органической, физической и коллоидной химии, общей биохимии, микробиологии, углубленно рассмотреть биохимические основы синтеза определенного биологически активного соединения и научиться управлять метаболическими процессами живого организма. [c.3]

Особенности конфигурации биореактора, используемого в биотехнологическом процессе, определяются биохимическими и биофизическими свойствами избранного биокатализатора. От его природы зависит также и способ дальнейшей переработки полученного продукта. В этой связи при разработке процесса особое значение приобретает улучшение свойств катализатора методами генетической инженерии, например изменения тех физических параметров, которые определяют его способность работать в определенной среде, специфичность и производительность, а также локализацию синтезируемого продукта (вспомним о внеклеточном образовании некоторых веществ клетками растений). Более подробно роль генетических методов в решении задач биотехнологии разбирается в гл. 7. [c.185]

Основные точки соприкосновения между химической технологией и биотехнологией лежат в области изучения, разработки, проектирования, создания и осуществления процессов микробиологического производства продуктов, качественно превосходящих сырье, из которого они получены. Как и всякая другая технология, биотехнология впитала в себя достижения целого ряда наук, и круг решаемых с ее помощью задач определяется относительным вкладом в нее отдельных дисциплин. Сегодня основная проблема во взаимосвязях между биотехнологией и химической технологией — это четкое определение сфер приложения. В случае микробиологических процессов мы видим две возможности подход, основанный на биохимической технологии, и подход, основанный на физиологии микроорганизмов. Приверженцы химической технологии часто отдавали предпочтение первому из них, но надо сказать, что за последние 25 лет таким путем не удалось разработать способы коренного улучшения микробиологических процессов, которые принесли бы такой же успех, какой был достигнут химическим производством в целом или в нефтеперерабатывающей промышленности на основе принципов химической технологии. Разумеется, по крайней мере частично это можно объяснить консерватизмом ряда производств, основанных на микробиологических процессах, а также несогласованностью и непоследовательностью в их развитии. Основной же причиной является относительно небольшой масштаб упомянутых процессов. Чтобы получить право на независимое существование, биохимическая инженерия должна разработать гораздо более эффективные методы решения проблем, связанных с осуществлением микробиологических процессов и переработкой, что в свою очередь должно выразиться в значительном экономическом эффекте. Из самой сути биотехнологии, опирающейся главным образом на физиологию микроорганизмов, следует, что оптимизацией процессов, микробиологического [c.395]

Описано современное использование биотехнологических методов для защиты окружающей среды. Рассмотрены биоочистка сточных вод, переработка твердых отходов, отходов сельского хозяйства и горнорудной промышленности, применение биотехнологических методов для получения удобрений и пестицидов. Обсуждены микробиологические, биохимические и технологические основы данных процессов, их аппаратурное оформление, выбор и расчет соответствующего оборудования. Показаны дальнейшие перспективы использования биотехнологии для комплексной охраны окружающей среды. [c.4]

Во всех главах этой книги, так или иначе, затрагивается вопрос об использовании удивительной способности биологических систем к узнаванию и выполнению каталитических функций. Быть может, наиболее эффективное применение такие системы могут найти в современной химической промышленности. Мы знаем, что биомасса тоже представляет собой сложную химическую систему, а большинство процессов и продуктов биотехнологии имеют биохимическую природу, будь то производство веществ, используемых как горючее (гл. 2), получение путем брожения продуктов питания и напитков (гл. 3), синтез биополимеров (гл. 5), использование организмов, участвующих в круговороте химических веществ на Земле (гл. 6), применение сложных химических соединений в медицине (гл. 8) или сельском хозяйстве (гл. 9). В этой главе речь пойдет главным образом о принципах, перспективах и технологии получения химической продукции на базе биотехнологии. Основное внимание будет уделено химическим процессам и соединениям, которые в других главах не обсуждаются. [c.132]

Автор старался избегать дублирования прекрасных многотомных учебников по общему курсу биохимии, существующих в настоящее время, многие из которых переведены на русский язык, и для изложения выбрал те разделы биохимии, которые, по его мнению, необходимы для формирования биохимического мышления у читателей, главным образом, студентов химических и микробиологических вузов, специализирующихся в области экологии и биотехнологии. Этим, в частности, объясняется большой удельный вес материалов и множество примеров из области биохимии микроорганизмов, играющих основную роль в биотехнологических процессах. [c.5]

Сахара, представляющие собой в открытоцепной форме по-лиоксиальдегиды, взаимодействуют только с ионами гидросульфита, а в водных растворах диоксида серы и сульфита остаются практически нацело в несвязанном состоянии. Это чрезвычайно важное обстоятельство для разработки биотехнологии сульфитных щелоков, поскольку в одной и той же области значения pH совпадают максимальный переход соединений ЗОг в ионы гидросульфита и оптимальные условия проведения биохимических процессов. [c.244]

Очень высокой специфичностью действия характеризуются ферменты—белковые вещества, являющиеся катализаторами биохимических процессов. Ферменты занимают промежуточное положение между гомогенными и гетерогенными катализаторами, поскольку представляют собой макромолекулы. Так, фермент нитрогеназа, ответственный за фиксацию атмосферного азота клубеньковыми бактериями, имеет молекулярную массу около 350 ООО а.е.м. (примерно в пять раз большую, чем гемоглобин). В организме человека действует несколько десятков тысяч ферментов, катализирующих специфические реакции. 3 современной биотехнологии внедряется широкое использовакт е иммобилизованных, закрепленных на полимерном носпгеле, ферментов. Это позволяет проводить реакции по хорошо отоа-ботанной в про, Ы1[[ленности технологии гетерогенного катализа. [c.53]

Биотехнология — совокупность промышленных методов и приемов дпя производства различных продуктов, в том числе и лекарствежых препаратов, основанных на использовании биохимических процессов и живых организмов (главным образом бактерий, грибов). [c.50]

Существующие ветви биотехнологических субдисциплин (иммунобиотехнология, инженерная энзимология), применительно к конкретным производствам, рассмотрены в соответствующих главах второй части учебника. Например, генно-инженерные противовирусные вакцины включены в главу "Микробная биотехнология", тогда как вирусные вакцины, получаемые на культивируемых клетках и тканях животных организмов, приведены в главе "Зоо-биотехнология". Биохимические процессы на основе инженерной энзимологии рассмотрены на примерах ферментов преимущественно микробного происхождения, поэтому и этот раздел включен в главу 9. [c.374]

Именно этим объясняется существенное изменение структуры и Объема настоящего учебника. Он дополнен шестью новыми главами — о биотехнологии в ветеринарной медицине, биоэнергетике, биоконверсии органических отходов, генетических основах симбиотической азотфик-сации, о биохимических процессах в биотехнологии. Особое место в учебнике отведено научным и правовым вопросам обеспечения биобезопасности в биотехнологии и биоинженерии как важнейшему фактору защиты человека и природной среды, а также быстрейшего преодоления возникшего в обществе непонимания и протестного движения против ускоренного развития и использования ГМО. В целях максимальной адаптации к современному уровню науки и практики значительно дополнен и переработан материал первого издания учебника. [c.12]

Зиачеине биохимии для биотехиолопш. Биохимические процессы лежат в основе очень многих технологических производств пищевой, медицинской и микробиологической промышленности. В настоящее время технологические процессы, осуществляемые с помощью живых организмов или их компонентов, называют биотехнологией. В этом смысле биохимия составляет фундаменталь-но-научную основу биотехнологии, и биохимические знания абсолютно необходимы для разработки рациональной схемы соответствующего производства. [c.9]

Курс Биохимия и общая молекулярная биология является фундаментальным в системе подготовки специалистов-биотехнологов и базируется на знаниях в области общей биологии, неорганической и органической лимии, химии биологически активных веществ. В рамках курса даются расширенные представления о глубинных биохимических превращениях, идущих в клетке, позволяющих понять и с большей эффективностью использовать эти процессы в биотехнологии как на уровне целых клеток, так и на уровне систем макромолекул. Это особенно актуальным делает вопрос усвоения программного курса студентами-биотехнологами. [c.44]

Разработка научно обоснованных режимных параметров подготовки к биохимической переработке столь сложной системы, как сульфитный щелок, требует знания химизма протекающих на разных стадиях биотехнологии процессов между компонентами сульфитного щелока. В этом параграфе будут рассмотрены главные из них. Ряд процесов, идентичных с биотехнологией древесных гидролизатов, описаны в курсах соответствующих дисциплин. [c.243]

Из сказанного следует, что названия "биологическая технология, или биотехнология и "биохимическая технология тождественны, так как биологические процессы, используемые в технике и промышленном производстве, базирзпотся на биохимической основе [c.23]

Биотехнология как наука базируется на использовании биологических процессов в технике и промьппленном производстве (см главу 1) Эти процессы (от лат pro essus — продвижение) — как совокупность последовательных действий специалистов направлены на достижение соответствующих результатов при эксплуатации биообъекта(-ов) Говоря о процессах в биологической технологии, нельзя путать их с процессами в химической технологии Так, главным компонентом первых является какой-либо биообъект (вирус, бактерия, гриб, растительные или животные клетки, биомолекулы) Такие объекты отсутствуют в химической технологии Другой пример с высокими температурами, которые, как правило, неприемлемы в биотехнологии, но часто используются в химической технологии Наконец, многостадийность и высокие давления также являются атрибутами (от лат atnbuuo — придаю, наделяю) химической технологии, а не биотехнологии Однако биохимические и химические реакции следуют принципу ле Шателье, согласно которому равновесие системы смещается в направлении уменьшения эффекта произведенного воздействия [c.229]

Получение ФАВ немыслимо без использования современных методов выделения, разделения и очистки веществ, которые лежат в основе тонкой физико-химической биотехнологии (ТФХБТ). Именно на этих методах основано получение ФАВ из природных источников. Получение биохимических и лекарственных препаратов из н ивотного и растительного сырья включает процессы экст-тракции, осаждения, кристаллизации, ионного обмена, хроматографии и др. При этом до последнего времени получение таких препаратов, как нанример инсулин из поджелудочной железы животных и алкалоиды из растений, представляло собой систему многих, иногда десятков стадий, процессы длились днями и даже неделями. [c.7]

Из высокочистых веществ для научных исследований применяют главным образом сверхчистые вещества, насчитывающие около 300 наименований, в том числе более 200 неорганических соединений. К ним относятся соединения для особо ответственных исследований (например, определение структуры и свойств веществ) и сверхтонкого анализа следов примесей, стандартные вещества, используемые как эталоны, продукты для отработки модельных процессов в различных областях новой техники, легируюлше добавки для электроники, электротехники, оптики, прешфаты для биохимических и диагностических исследований и др. Сверхчистые вещества нередко используют в промышленности на начальной стадии разработки процессов при выпуске головного образца. Поскольку сверхчистые вещества необходимы для наиболее приоритетных областей научного поиска, в перспективе следует ожидать роста их ассортимента для электроники, волоконной оптики, космической техники и материаловедения, биотехнологии и т.п., дальнейшего повышения уровня их чистоты и дифференциации на подгруппы по назначению. [c.87]

Для описания биотехнологических процессов на различных уровнях организации используются разнообразные языки (как естественный, так и искусственный). Биотехнология занимается изучением живых систем различной степени сложности. Причем, для описания разнообразных явлений наряду с естественным языком используются биохимический, морфологический, физикохимический, генетический, энергетический и физиологический языки. Эти языки применяются на различных уровнях организации живой материи клеточном, тканевом, популяционном, биоценотическом. [c.14]

Работы великого французского ученого Луи Настера (1822-1895) заложили фундамент практического использования достижений микробиологии и биохимии в традиционных биотехнологиях (пивоварение, виноделие, производство уксуса) и ознаменовали начало нового, научного периода развития биотехнологии. Для этого периода характерно развитие промышленной биотехнологии, в особенности ферментационных процессов в промышленных масштабах. Были разработаны стерильные процессы производства путем ферментации ацетона, глицерина. Интенсивно изучаются основные группы микроорганизмов - возбудителей процессов брожения, исследуются биохимические особенности данных процессов. После открытия Александром Флемингом пенициллина разрабатываются процессы и аппараты ддя глубинного культивирования продуцентов, что резко удешевило производство данного антибиотика, и он стал доступным для широкого использования в клинической практике во время второй мировой войны. [c.10]