ОМиБ ответы на вопросы.. Основы микробиологии и биотехнологии Вопросы к билетам

• Название: Основы микробиологии и биотехнологии Вопросы к билетам
• Дата: 15.10.2022
• Размер: 51.42 Kb.
• Имя файла: ОМиБ ответы на вопросы..docx
• Тип: Документы; #735643
• страница: 3 из 3

Биофармацевтика — это отрасли промышленности и научных исследований, основанные на технологиях получения сложных макромолекул, идентичных существующим в живых организмах, с использованием методов рекомбинантных ДНК, гибридизации и культивирования клеток для последующего использования в терапевтических или профилактических целях.

Антибиотическая промышленность наиболее развитая отрасль биотехнологии.

Антибиотики это не только вещества, действующие против болезнетворных микроорганизмов, но это еще и вещества полученные с помощью микроорганизмов- продуцентов.

• 
  Природные;
  
• 
  Синтетические:
  
• 
  Полусинтетические.
  

20

Биотехнологии, связанные с получением новых пищевых продуктов

С помощью пищевой биотехнологии в настоящее время получают такие пищевые продукты, как пиво, вино, спирт, хлеб, уксус, кисломолочные продукты, сырокопченые и сыровяленые мясные продукты, и многие другие. Кроме того, пищевая биотехнология используется для получения веществ и соединений, используемых в пищевой промышленности: это лимонная, молочная и другие органические кислоты; ферментные препараты различного действия – протеолитические, амилолитические, целлюлолитические; аминокислоты и другие пищевые и биологически активные добавки.

Биотехнология позволяет улучшить качество, питательную ценность и безопасность как сельскохозяйственных культур, так и продуктов животного происхождения, составляющих основу используемого пищевой промышленностью сырья.

21

Биотехнологии в пищевой промышленности

Микробы (не болезнетворные) являются основой многих пищевых продуктов, и биотехнология играет важную роль в производстве продуктов.

Вино, пиво, квас известны с незапамятных времен, хотя роль микроорганизиов в их технологии стала ясна лишь в прошлом веке.

Кисломолочные продукты. Эти продукты биотехнологии также известны с древности, причем разные народы в качестве молочных заквасок использовали различные микроорганизмы.

Уксус также известен довольно давно, т.к. под действием уксусно-кислотных бактерий вино превращалось в винный уксус. Сейчас уксус делают из спирта.

Сыр и восточные блюда из сои также получают с использованием микробиологических заквасок.

Глутаминовая кислота (глутамат). Синтезируется микроорганизмами и в виде белого порошка добавляется в пищу для усиления аромата мясных, рыбных, грибных изделий. Непременный компонент сухих супов и консервированных продуктов.

Пищевые консерванты. Консерванты – это вещества, добавляемые в продукты для увеличения срока их хранения. Без применения консервантов в консервах часто развиваются опасные микробы, продуцирующие токсины, способные вызывать смертельные отравления.

И т.д.

22

Биотехнологии, связанные решением экологических задач (экобиотехнология). Биодеградация ксенобиотиков

Экологическая биотехнология – это специфическое применение биотехнологических методов для решения проблем окружающей среды, таких, как:

- переработка отходов,

- очистка воды,

- устранение загрязнений

Экологическая биотехнология — это новейший подход к охране и сохранению окружающей среды при совместном использовании достижений биохимии, микробиологии, генетической инженерии и химических технологий.

Круг проблем, решаемых экобиотехнологией, включает:

- разработку и совершенствование методологии комплексного химико-биологического исследования экосистем вблизи источников техногенных воздействий;

- разработку технологий и рекомендаций по рекультивации почвы, биологической очистке воды и воздуха и биосинтезу препаратов, компенсирующих вредное влияние изменения окружающей среды на людей и животных.

- применение микроорганизмов для переработки отходов жизнедеятельности человека.

Биодеградация ксенобиотиков

Биодеградация ксенобиотиков:

Под биодеградацией понимается процесс разрушения отходов, попавших в окружающую среду, с помощью микроорганизмов. Биодеградация ксенобиотиков (синтетических веществ, чуждых природе) в почве и воде происходит медленно. Этот процесс зависит от ряда факторов: химической природы ксенобиотика; физико-химических условий среды, действующих как на ксенобиотик, так и на микроорганизмы; способности микроорганизмов использовать ксенобиотик как субстрат. В почве на этот процесс значительное влияние оказывают температура, кислотность и кислородный режим.

Выявлено, что имеющиеся в почве микробные ассоциации обладают способностью к разрушению ряда ксенобиотиков, причем способность к биодеградации у ассоциации микроорганизмов может быть выше, чем у чистых культур одного вида микроорганизмов.

Пример: Биодеградация нефтяных загрязнений на почве и в воде. При аварийных разливах нефти используют биотехнологические способы восстановления загрязнённых территорий, которые обрабатывают специально выращенными нефтеокисляющими микроорганизмами, внося различные добавки для их азотистого и фосфорного питания, что позволяет утилизировать углеводороды нефти, превращая их в биомассу микроорганизмов и диоксид углерода

23

Биогеотехнологии

Биогеотехнология – это процесс, в котором микроорганизмы (их метаболиты) применяют для получения металлов из горных пород, руд или растворов вод.

Биогеотехнология – это:

• 
  бактериальное выщелачивание (Это получение химических элементов из горных пород, руд при помощи микробов. Этот процесс производят с использованием растворов серной кислоты, а также растворов с ионами железа, органическими кислотами и другими соединениями;
  
• 
  обогащение руд (Одним из перспективных направлений биогеотехногии является обогащение руд. Для этих целей используют сульфатредуцирующие бактерии, с помощью которых возможна как разработка новых процессов, так и значительное усовершенствование старых.);
  
• 
  биосорбция металлов из растворов. (В раствор с металлами добавляются суспензия микроорганизмов. Происходит поверхностное связывание металлов, образование комплекса металл-микроорганизмы. Биомасса с сорбируемым металлом отделяется от суспензии одним из методов разделения.)
  

24

Агробиотехнологии

Сельское хозяйство обширная отрасль, ее можно подразделить на отрасли: растениеводство и животноводство. Биотехнология имеет все достижения, чтоб помогать обеим отраслям.

Животноводство: вакцины, антибиотики, кормовой белок, кормовые витамины, ростовые вещества, силостные вакцины (для сохранения скошенной травы и усиление ее питательных качеств), пробиотики.

Растениеводство: антибиотики для растений, ростовые вещества для растений, ферамоны, бактериальные удобрения, без вирусная рассада.

25

Запрещенные биотехнологии получения оружия массового поражения (какие микроорганизмы используются в качестве биологического оружия, как доставляются противнику)

Биологическое оружие — это патогенные микроорганизмы или их споры, вирусы, бактериальные токсины, заражённые люди и животные, а также средства их доставки (ракеты, управляемые снаряды, автоматические аэростаты, авиация), предназначенные для массового поражения живой силы противника, сельскохозяйственных животных, посевов сельскохозяйственных культур, а также порчи некоторых видов военных материалов и снаряжения.

В качестве биологических средств могут быть использованы следующие возбудители болезней:

Для поражения людей:

1. 
   бактерии чумы, туляремии, бруцеллеза, сибирской язвы, холеры, сапа и др.;
   
2. 
   вирусы натуральной оспы, желтой лихорадки, венесуэльского энцефаломиелита лошадей и др.;
   
3. 
   риккетсии сыпного тифа, пятнистой лихорадки Скалистых гор, Ку-лихорадки и т. д.;
   
4. 
   грибки кокцидиомикоза, покардиоза и др.
   

Для поражения животных - возбудители ящура, чумы крупного рогатого скота, чумы свиней, туляремии, сибирской язвы, сапа, африканской лихорадки свиней, ложного бешенства и др.

Для уничтожения растений:

1. 
   возбудители хлебных злаков, фитофтороза картофеля, пирикуляриоза риса, позднего увядания кукурузы и других культур;
   
2. 
   насекомые - вредители сельскохозяйственных растений.
   

26

Риски биотехнологических производств (технические риски. биологические риски)

Технический риск – вероятность отказа технических устройств с последствиями определённого вида и уровня за определённый период функционирования опасного производственного объекта. Технический риск выражает вероятность аварии или катастрофы в результате аварий машин, механизмов, технологических процессов.

Основной источник биотехнологического риска – это эмиссия «биологического фактора» во внешнюю среду в процессе реализации биотехнологических схем. Основные источники эмиссии биотехнологических производств:

• 
  аэрозоль газовоздушных выбросов от ферментационного оборудования стадий отделения и сгущения биомассы, содержащий живые клетки;
  
• 
  аэрозоль от сушильных установок, содержащий инактивированные клетки;
  
• 
  аэрозоль на стадиях выделения из культуральной жидкости экзометаболитов;
  
• 
  продукты биосинтеза организмов на стадиях их выделения из биомассы;
  
• 
  сточные воды производств, содержащие живые, инактивированные клетки и продукты их метаболизма.
  

Критерием биориска является наличие чужеродной генетической информации и (предполагаемых) продуктов её реализации.

27

Контроль биотехнологического производства (санитарный контроль, контроль продукции, контроль воздействия производства на окружающую среду)

Санитарный контроль:

Санитарная микробиология изучает санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды, пищевых продуктов и напитков, и разрабатывает санитарно-микробиологические нормативы и методы индикации патогенных микроорганизмов в различных объектах и продуктах.

Большинство биотехнологических процессов осуществляется в асептических условиях при периодическом культивировании микроорганизмов с применением защиты от проникновения посторонних микроорганизмов.

Микробиологический контроль таких производств включает:

• 
  Контроль чистоты и активности посевного материала;
  
• 
  Контроль стерильности подготовленной питательной среды для культивирования;
  
• 
  Контроль стерильности поступающего на все стадии технологического процесса воздуха;
  
• 
  Контроль микробиологической чистоты готового продукта.
  

Контроль продукции:

Микробиологическую характеристику качества готового продукта:

• 
  определение общей обсемененности (это количество микроорганизмов в 1 см3).
  
• 
  определение живых клеток продуцента.
  

Контроль воздействия производства на окружающую среду:

Биологический аэрозоль, сопровождающий биотехнологические производства, является основным источником «биологического фактора». Под биологическим аэрозолем понимают такой аэрозоль, в котором дисперсионной фазой являются частицы, несущие на себе инактивированные или жизнеспособные клетки микроорганизмов и пыль растений.

При санитарно-гигиенических исследованиях воздушной среды определяется количество клеток культуры-продуцента, общая обсемененность микроорганизмами и их групповой состав, количество белка, а также содержание других химических веществ. Целью такого исследования является:

• 
  Выявление источников загрязнения воздушной среды;
  
• 
  Определение состава организованных выбросов, общеобменной вентиляции и неорганизованных выбросов производства;
  
• 
  Определение зависимости степени загрязнения воздуха среды от особенностей технологического процесса, оборудования и эффективности коллективных средств защиты;
  
• 
  Разработка и осуществление мероприятий по улучшению условий труда работающих, предупреждение загрязнения окружающей среды.
  

Критерием оценки санитарно-микробиологического состояния воздуха рабочей зоны служит предельно допустимая концентрация (ПДК) или ориентировочно безопасный уровень воздействия (ОБУВ) используемого в производстве штамма.

Основными санитарно-гигиеническими характеристиками воздуха на биотехнологических производствах являются концентрации производственного штамма, посторонней микрофлоры и видовой состав последней.

28

Риски биотехнологических производств, не связанные с использованием патогенных или токсикогенных микроорганизмов (проблемы утилизации отходов, воздействие на иммунную систему человека).

Отходы

Отходами биотехнологического производства могут быть клетки (ткани) и культуральные жидкости после извлечения из них нужных метаболитов. Нет полной информации о количестве отходов всех биопроизводств в мире. Например, на одну тонну лимонной кислоты образуется 150-200 кг сухого мицелия.

Отходы биотехнологических производств относятся к типу разлагающихся в природных условиях под действием различных факторов (биологических-минерализация с участием м/организмов, химических-окисление, физико-химических-благодаря комплексному воздействию, например, лучистой энергии, химических веществ).

Отходы биотехнологических производств подразделяются на твердые и жидкие.

Плотные отходы в биотехнологических производствах представляют собой - микробную массу, отделяемую от культурольного фильтра:

- шламы;

- растительную биомассу, после экстракции из нее действующих веществ;

- некоторые тканевые культуры млекопитающих;

- осадки сточных вод (ил)

Подсчитано, что в коммунальных очистных сооружениях сточные воды от одного горожанина образуют за год около 500 литров ила.

В пивоварении плотными отходами являются дрожжевые клетки (0,40 кг на 1 гл пива), солодовая и хмельная дробина, белковый осадок из сепараторов. За счет того, что белковый осадок , хмельная дробина содержит горечи, их не могут использовать в качестве добавок к кормам животных, поэтому их либо ожигают (перептобельно) либо передают на биологическое обезвреживание.

В спиртовом производстве отходом является барда, состав которой зависит от качества используемого сырья (картофель, зерно). Высушенная барда используется в качестве добавок к корму. Количество плотных отходов действует на выбор метода их обеззараживания. Так, патогенные микробы должны быть обезврежены полностью. Эффективный способ - сжигание. Если отходом является биомасса клеток стрептомицетов, их достаточно убить нагревом, далее их можно уже использовать в качестве добавок к кормам, в качестве удобрений. Но здесь необходимо исключить их сенсибилирующее действие. В аэробных очистных сооружениях, где происходит обезвреживание отходов, лимитирующими факторами выступают качество и площадь биопленки, состоящий из микро-макрофлоры и фауны. При этом необходимо убедиться, что привносимые плотные

отходы, которые богаты органическими веществами не приведут к ухудшению работы аэротенков.

Жидкие отходы в биотехнологических производствах достаточно разнообразны по своему составу. Это объясняется неполным использованием биообъектами компонентов, входящих в состав питательных сред; присутствием растворителей, используемых для экстракции конечных продуктов; наличием веществ, секретируемых клетками. Жидкие отходы дрожжевых заводов, где производят дрожжи на мелассном сусле, содержат органические и минеральные вещества: этанол, углеводы, общий азот, зольные элементы. Отходы, образующиеся от 1000 т мелассы, соответствуют бытовым стокам города с населением около 0.5 млн. жителей. Подобные жидкие отходы подвергают микробиологической обработке. Сточные воды отдельных предприятий неравноценны. Одни могут быть названы условно чистыми, поскольку они почти не отличаются от потребляемой в производствах природной воды (конденсаты, вода из теплообменников). Другие воды являются загрязненными неорганическими и органическими примесями, которые попадают от сырья, загрязненного при транспортировке; от оборудования. Отличительной особенностью биотехнологических процессов, основанных на выделении метаболитов из культуральных жидкостей, является неравновесное соотношение целевого продукта и жидкости. В подобных производствах количество жидких отходов больше, чем плотных.

Газообразные отходы в процессах биологической технологии немногочисленны в ассортименте. Энергетическим субстратом для биообьектов является углеводы. В аэробных и анаэробных условиях из них образуется диоксид углерода. Выделяющийся диоксид углерода улавливается и утилизируется в пищевой промышленности в качестве хладагента. Отработанный воздух биотехнологических процессов не должен поступать в атмосферу без очистки и обезвреживания. Отработанный воздух представляет собой высокодисперсный аэрозоль, в котором дисперсной фазой оказываются капельки жидкости и м/организмы. Они легко переносятся воздушными потоками и на большие расстояния и неисключено неблагоприятное воздействие на людей. Отработанный воздух должен быть термически обработан и только после этого подвергаегся фильтрационной очистке.

Имунная система

Антибиотики - вещества, подавляющие рост живых клеток, чаще всего прокариотических или простейших.

Антибио́тикорезисте́нтность (от антибиотик и резистентность) — фено́мен устойчивости штамма возбудителей инфекции к действию одного или нескольких антибактериальных препаратов, снижение чувствительности (устойчивость, невосприимчивость) культуры микроорганизмов к действию антибактериального вещества.

Устойчивость (или резистентность) к антибиотикам может развиваться в результате естественного отбора посредством случайных мутаций и/или благодаря воздействию антибиотика. Микроорганизмы способны переносить генетическую информацию устойчивости к антибиотикам путём горизонтального переноса генов. Кроме того, антибиотикорезистентность микроорганизмов может быть создана искусственно методом генетической трансформации. Например, внесением искусственных генов в геном микроорганизма