|
|
ОМиБ ответы на вопросы.. Основы микробиологии и биотехнологии Вопросы к билетам
Ответы к зачету по дисциплине
«Основы микробиологии и биотехнологии»
Вопросы к билетам
1
|
Определение биотехнологии. Что входит в круг задач биотехнологии. Отличие от сельского хозяйства.
|
Биотехноло́гия — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.
Задачи:
создание новых биологически активных веществ и лекарственных препаратов для медицины (интерферонов, инсулина, гормона роста человека, моноклональных антител и т. д.), повышающих качество жизни людей и позволяющих осуществлять раннюю диагностику и лечение тяжелых заболеваний;
создание микробиологических средств защиты растений от болезней и вредителей;
создание новых, с заданными свойствами, высокопродуктивных и устойчивых к неблагоприятным факторам внешней среды сортов и гибридов сельскохозяйственных растений, полученных методами генетической и клеточной инженерии;
новых методов биоинженерии для эффективной профилактики, диагностики и терапии основных болезней сельскохозяйственных животных;
новых технологий получения хозяйственно ценных продуктов для использования в пищевой, химической, микробиологической и других отраслях промышленности;
технологий глубокой и эффективной переработки сельскохозяйственных, промышленных и бытовых отходов; использования сточных вод и газовоздушных выбросов для получения биогаза и высококачественных удобрений; производства дешевых и эффективных энергоносителей (биотоплива).
Отличие биотехнологии от сельского хозяйства, применении достижений генной инженерии и инженерной энзимологии, создание и применение ГМО.
|
2
|
Живые системы в биотехнологии (какие организмы или их части используются в биотехнологии).
|
К биологическим объектам, используемым в биотехнологии, относятся «одноклеточные и субклеточные единицы (в том числе генетически измененные), культивируемые клетки тканей растений и животных, способные к самовоспроизведению». В биотехнологии преимущественно используются микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы), клетки растений и животных, а также биологически активные вещества специального назначения (например, иммобилизованные ферменты, катализирующие синтез и распад полимеров).
|
3
|
Систематика эукариот
|
Эукарио́ты или я́дерные, — домен (надцарство) живых организмов, клетки которых содержат ядро. Все организмы, кроме прокариот (бактерий и архей), являются ядерными. Животные, растения, грибы, а также группы организмов под общим названием протисты — все являются эукариотическими организмами. Они могут быть одноклеточными и многоклеточными, но все имеют общий план строения клеток.
Эукариотические клетки в среднем намного крупнее прокариотических, разница в объёме достигает тысяч раз. Клетки эукариот включают около десятка видов различных структур, известных как органеллы, из которых многие отделены от цитоплазмы одной или несколькими мембранами. Ядро — это часть клетки, окружённая у эукариот двойной мембраной (двумя элементарными мембранами) и содержащая генетический материал: молекулы ДНК, «упакованные» в хромосомы. Ядро обычно одно, но бывают и многоядерные клетки.
Существует несколько вариантов деления надцарства эукариот на царства. Первыми были выделены царства растений и животных. Затем было выделено царство грибов. Также некоторые авторы выделяют царства протистов или простейших и хромистов.
|
4
|
Систематика прокариот (бактерии и археи)
|
I отдел – Gracilicutes (объединяет все бактерии, которые имеют клеточную стенку, характерную для Грамотрицаткльных бактерий):
1 класс - Scotobacteria (Scotos – темнота). Скотобактерии – нефотосинтезирующие бактерии, не способные к фотосинтезу (спирохеты, спириллы, псевдомонады, азотобактерии, ризобии, метилококки, ацетобактерии, кишечная палочка, нитрифицирующие бактерии (нитробактер), серобактерии (тиобациллы), миксобактерии, риккетсии и хламидии).
2 класс - Oxyphotobacteria. Оксифотобактерии – фотосинтез сопровождается выделением кислорода (цианобактерии (сине-зеленымые водоросли).
3 класс – Anoxyphotobacteria. Аноксифотобактерии – фототрофные бактерии с бескислородным типом фотосинтеза (включает фототрофные бактерии с бескислородным типом фотосинтеза).
II отдел - Firmicutes (отнесены Грамположетельные бактерии):
1 класс – Firmibacteria (кокки (спор не образуют), лактобактерии, клостридии, бациллус, споросарцины).
2 класс – Tallobacteria (коринеформные бактерии, коринебактерии, микобактерии – неподвижные, нокардии, актиномицеты).
III отдел – Tenericutes (объединяет особые формы бактерий, лишенные настоящей клеточной стенки):
Класс Mollicutes – Микоплазмы.
Археи
Археи отличаются от бактерий составом ряда клеточных компонентов (клеточной стенки, мембранных липидов) и физиологических свойств. Они обнаруживаются в местах с экстремальными условиями, аналогичными условиям архейской эры.
IV отдел – Mendosicutes.
Царство Архебактерии включает один Класс Архебактерии, разделенный на 5 групп:
Метаногены;
Аэробные сероокисляющие археи (сульфолобус);
Анаэробные серовосстанавливающие археи (термопротеи);
Галобактерии;
Термоацидофильные микоплазмы.
|
5
|
Систематика бактерий
|
I отдел – Gracilicutes (объединяет все бактерии, которые имеют клеточную стенку, характерную для Грамотрицаткльных бактерий):
1 класс - Scotobacteria (Scotos – темнота). Скотобактерии – нефотосинтезирующие бактерии, не способные к фотосинтезу (спирохеты, спириллы, псевдомонады, азотобактерии, ризобии, метилококки, ацетобактерии, кишечная палочка, нитрифицирующие бактерии (нитробактер), серобактерии (тиобациллы), миксобактерии, риккетсии и хламидии).
2 класс - Oxyphotobacteria. Оксифотобактерии – фотосинтез сопровождается выделением кислорода (цианобактерии (сине-зеленымые водоросли).
3 класс – Anoxyphotobacteria. Аноксифотобактерии – фототрофные бактерии с бескислородным типом фотосинтеза (включает фототрофные бактерии с бескислородным типом фотосинтеза).
II отдел - Firmicutes (отнесены Грамположетельные бактерии):
1 класс – Firmibacteria (кокки (спор не образуют), лактобактерии, клостридии, бациллус, споросарцины).
2 класс – Tallobacteria (коринеформные бактерии, коринебактерии, микобактерии – неподвижные, нокардии, актиномицеты).
III отдел – Tenericutes (объединяет особые формы бактерий, лишенные настоящей клеточной стенки):
Класс Mollicutes – Микоплазмы.
|
6
|
Роль живых систем в биотехнологии. Какие процессы, необходимые человеку в производстве, осуществляют живые системы?
|
Биотехноло́гия — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.
Следовательно, роль живых систем в биотехнологии очень важна.
Процессы, осуществляемые живыми организмами:
Брожение;
Спиртовое брожение;
Молочное брожение;
Масляно-кислое брожение;
Метановое брожение.
|
7
|
Сходство и различие процессов и аппаратов биотехнологического производства и химических технологий.
|
Хими́ческая технология — наука о наиболее экономичных и экологически обоснованных методах химической переработки сырых природных материалов в предметы потребления и средства производства.
В основе химической технологии лежит создание новых материалов или усовершенствование уже известных с помощью химических законов, а в основе биотехнологии лежит использование живых организмов и биологических процессов в производстве.
|
8
|
Особенности применения в биотехнологии одноклеточных продуцентов (бактерии, дрожжи), мицелиальных (грибы, водоросли, нитчатые бактерии (актиномицеты, цианобактерии), клеточных культур животных тканей.
|
Бактерии:
Высокая скорость роста бактерий и синтеза белка, способность усваивать разнообразные органические соединения или трансформировать их, синтезировать многие экзогенные полезные для человека продукты, а также возможность изменения генома бактерий, определили широкое их использование в биотехнологии для получения продуктов и препаратов разного назначения.
Дрожжи:
В настоящее время они используются в пищевой и хлебопекарной промышленности, для получения этанола, при производстве вина, пива, при переработке отходов пищевой промышленности, мелассы, молочной сыворотки и др.
Мицелиальные:
Характерной особенностью грибов является их способность синтезировать активные гидролитические экзоферментные комплексы, осуществляющие расщепление сложных природных целлюлозосодержащих, белоксодержащих, кератинсодержащих и др. полимеров. Именно эти физиолого-биохимические особенности грибов определяют их глобальную роль в природе и широкое использование в биотехнологии.
Находят применение в биотехнологии и одноклеточные водоросли. Chlorella vulgaris используется для получения кормовой биомассы в южных странах с интенсивной солнечной радиацией (Япония, Латинская Америка и др.).
Ниточные бактерии:
Цианобактерии способны фиксировать молекулярный азот атмосферы и развиваться в экстремальных условиях. Они распространены в озерах и других водоемах, в почве, на рисовых полях, на скальных породах. Цианобактерии принимают участие в первичном почвообразовательном процессе. В основном это свободноживущие формы, но есть и симбионты.
Клеточные культуры:
Использование клеточных культур открывает широкие возможности для развития новых направлений биотехнологии. Так, например, эукариотические белки с регуляторными свойствами, предназначенные для медицинского применения, возможно получить только при использовании эукариотов.
На основе культуры клеток животных разработаны методы получения моноклональных антител (антитела, полученные из одного клона лимфоцитов и связывающие только один белок). Этот метод позволяет получать антитела против определенных антигенов, которые используются в медицине для ранней и быстрой диагностики различных заболеваний человека, в том числе и онкологических.
|
9
|
Способы культивирования, применяемые в биотехнологии
|
Культивирование биообъекта осуществляется разными способами:
• глубинное - периодическое или непрерывное культивирование; в аэробных или анаэробных условиях;
• твердофазное;
• поверхностное культивирование;
• культивирование биообъекта в иммобилизованном виде.
|
10
|
Цветовая классификация биотехнологии
|
"красная" биотехнология – биотехнология, связанная с обеспечением здоровья человека и потенциальной коррекцией его генома, а также с производством биофармацевтических препаратов (протеинов, ферментов, антител);
"зеленая" биотехнология - направлена на разработку и создание генетически модифицированных (ГМ) растений, устойчивых к биотическим и абиотическим стрессам, определяет современные методы ведения сельского и лесного хозяйства;
"белая" - промышленная биотехнология, объединяющая производство биотоплива, биотехнологии в пищевой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности;
"серая"- связана с природоохранной деятельностью, биоремедиацией;
"синяя" биотехнология – связана с использованием морских организмов и сырьевых ресурсов.
"черная" (или темная, dark) биотехнология, связанная с военными целями и терроризмом;
"фиолетовая" биотехнология, связанная с патентованием биотехнологических открытий и разработок, а именно со всеми вопросами интеллектуальной собственности;
"золотая" биотехнология, посвященная вопросам биоинформатики и нанобиотехнологиям;
"коричневая" биотехнология, связанная с биотехнологическим решением проблем пустынных и аридных территорий (пространственная и геомикробиология).
|
11
|
Основные направления биотехнологии
|
Основные направления биотехнологии:
Сельскохозяйственная биотехнология (Это направление охватывает растениеводство, животноводство и ветеринарию. Использование биотехнологии в с/х ориентировано на: стабильное развитие с/х производства; решение проблемы продовольственной безопасности; получение высококачественных, экологически чистых продуктов питания; · переработку отходов с/х производства; · восстановление плодородия почв.);
Медицинская биотехнология (выделяют 2 типа медицинских биотехнологий: диагностические и лечебные. Современная биотехнология изучает процессы на молекулярном и клеточном уровнях. И прежде всего, биотехнологии нашли широкое применение в диагностике заболеваний.);
Экологическая биотехнология (Поэтому основными направлениями экологической биотехнологии следует считать: · расширение спектра и объема применяемых в растениеводстве, животноводстве и других отраслях биопрепаратов вместо синтетических; · ремедиация окружающей среды путем активного извлечения и деструкции загрязняющих элементов (пестициды, тяжелые металлы, нефть и нефтепродукты); · утилизация ила сточных вод, твердых коммунальных отходов; · нитрификация, восстановление структуры, гумуса почв путем разработки и промышленного применения безопасных для здоровья людей, животных и растений биологических технологий.);
Промышленная биотехнология (Это получение в промышленных масштабах ферментов, антибиотиков, аминокислот микробного происхождения, производство в качестве инсектицидов и удобрений микробной биомассы, производство кормового белка, этанола, биогаза, витаминов, органических кислот, полисахаридов, получение белков человека, гормонов, биологически активных веществ на основе технологии рекомбинантных ДНК);
Генная инженерия;
Клеточная инженерия;
Пищевая биотехнология.
|
12
|
Генная инженерия как направление биотехнологии
|
Генная инженерия – это направление биотехнологии, основано на выделении нужного гена из генома одного организма и введении его с помощью микроорганизмов в геном другого организма.
Для осуществления переноса генов (или трансгенеза) от одного вида организмов в другой, часто очень далекий по своему происхождению, необходимо выполнить несколько сложных операций:
выделение генов (отдельных фрагментов ДНК) из клеток бактерий, растений или животных. В отдельных случаях эту операцию заменяют искусственным синтезом нужных генов;
соединение (сшивание) отдельных фрагментов ДНК любого происхождения в единую молекулу в составе плазмиды;
введение гибридной плазмидной ДНК, содержащей нужный ген, в клетки хозяина;
копирование (клонирование) этого гена в новом хозяине с обеспечением его работы.
|
13
|
Преимущества и риски при использовании генетически модифицированных организмов.
|
Преимущество:
Повышенная устойчивость к вредителям и болезням;
Повышенная стрессоустойчивость;
Более быстрый рост;
Повышение питательных свойств;
Производство лекарственных средств и вакцин;
Устойчивость к гербицидам;
Более вкусная еда.
Риски:
Опасность ГМО и неожиданные побочные эффекты;
Проблемы с маркировкой генетически модифицированных продуктов;
Снижение разнообразия видов;
Экологический ущерб;
Воздействие на немодифицированные культуры;
Чрезмерное использование гербицидов, как следствие вреда ГМО.
| |
|
|
Скачать 51.42 Kb.