Изучение вопросов биотехнологии в курсе химии средней школы
3. Изучение нового материала
Витамины – группа низкомолекулярных природных органических соединений, абсолютно необходимых для гетеротрофных организмов (что это за организмы?). Автотрофные организмы обладают способностью к синтезу витаминов. (под запись)
Антибиотики – низкомолекулярные регуляторы обычно природного происхождения, способные подавлять рост живых клеток.
Итак, в процессе
роста организмы вырабатывают различные низкомолекулярные (какие ещё вы знаете?) продукты (метаболиты). Они подразделяются на первичные (абсолютно необходимы) и вторичные (не требующиеся для выживания).
низкомолекулярные метаболиты | |
первичные (структурные единицы биополимеров, витамины, органические кислоты) |
вторичные (антибиотики, пигменты, токсины) |
Таким образом, вторичные метаболиты повышают адаптационные возможности организмов.
масса организма I – первичные метаболиты
II – вторичные (синтезируются
на завершающей стадии роста)
время роста
К каким метаболитам вы отнесете аминокислоты, углеводы? Почему?
В норме обмен веществ в клетке осуществляется по принципу строжайшей экономии. Задача биотехнолога состоит в обеспечении сверхсинтеза одного из продуктов метаболизма, что обеспечивается следующими методами:
1) Изменение генетической программы организма:
а) селекция – направленный отбор организмов со скачкообразным изменением генома. Но для возникновения мутации интересующий нас ген должен удвоиться ~107 раз.
б) искусственный мутагенез – химический, УФ, радиационный.
2) Нарушение регуляторных систем организма: (на доске)
Ф Ф' А Б С
блокировка фермента конечным метаболитом |
Если Д (тоже блокирует Ф) – антиметаболит С, т.е. Д не включается в обмен, то на среде с Д выживают организмы с дефектами регуляции. |
Сегодня мы рассмотрим также производство кормового белка как прообраз современного управляемого биосинтеза аминокислот, витаминов и антибиотиков.
В соответствии с нормами питания человек должен ежедневно получать с пищей 60–120 г. полноценного белка (содержащего все незаменимые аминокислоты). Незаменимые аминокислоты наиболее сбалансированы в белках семян сои, также риса и гороха. В белках зерна пшеницы мало лизина, метионина и изолейцина.
Особый интерес представляет использование микроорганизмов в качестве источника белка и витаминов:
1) использование разнообразных сред для культивации (вплоть до отходов производства);
2) высокая интенсивность роста
удвоение белковой массы: крупный рогатый скот – 5 лет,
свиньи – 4 месяца,
дрожжи – 1–6 часов;
3) повышенное содержание незаменимых аминокислот;
4) относительная простота влияния на процессы синтеза.
Дрожжевые клетки способны использовать жидкие фракции углеводородов нефти (10–30ºС). В России первый завод по производству кормовых дрожжей из жидких парафинов нефти вступил в действие в 1971 году. При выращивании в среду добавляют также минеральные соли, витамины и воду. Полученная высушенная дрожжевая масса гранулируется и используется как белково-витаминный концентрат (БВК), содержащий до 60% белковых веществ.
Хорошим субстратом для выращивания кормовых дрожжей является молочная сыворотка – отход при переработке молока, а также низшие спирты. Хороший резерв пищевого белка и витаминов – остаточные пивные дрожжи. Организм человека усваивает свыше 90% питательных веществ, содержащихся в них.
Известно также более 30 видов бактерий, которые могут быть применены в качестве источника полноценного белка. Например, водородоокисляющие бактерии способны накапливать в клетках до 80% сырого протеина (среда 75% Н2, 20% О2, 5% СО2).
Используются также одноклеточные водоросли (Chlorella, Seenedesmus). Обычно их выращивают в естественных условиях южных регионов в бассейнах открытого типа (70 т/га в год).
Микопротеин – белок грибного происхождения. Среда культивации – глюкозный сироп (гидролизат кукурузного крахмала).
4. Заключение
Итак, острота проблемы глобального перенаселения, сокращение с/х площадей в результате роста городов и деградации земель выводит нас на новый виток развития биотехнологии, а именно, крупномасштабное использование микроорганизмов для наработки белково-витаминной продукции.
УРОК №5 по теме «Производство аминокислот, витаминов и антибиотиков»
Задачи:
1. Образовательная: изучить примеры некоторых производств аминокислот, витаминов и антибиотиков. Другие промышленно важные процессы эры управляемого биосинтеза: производство лимонной и молочной кислот.
2. Развивающая: а) развитие познавательного интереса учащихся в процессе ознакомления с материалом;
б) формирование логического мышления;
в) формирование умений и навыков умственного и практического труда.
3. Воспитательная: а) в целях формирования диалектического мировоззрения показать использование человеком природных систем для получения некоторых БАВ;
б) воспитание мотивации к обучению в связи с важностью биотехнологических методов в современной химической промышленности.
Ход урока:
1. Организация класса
Какие компоненты используются при получении БВК?
2. Актуализация знаний
На предыдущем уроке мы познакомились с возможными путями обеспечения сверхсинтеза одного их продуктов метаболизма (какими?), а сегодня попытаемся рассмотреть конкретные производства.
3. Изучение нового материала
I. Производство аминокислот
Среди соединений, полученных биотехнологическими методами, аминокислоты занимают первое место по объему производства (500 тыс. т/год).
Белковые аминокислоты можно получить:
1) гидролизом природного белоксодержащего сырья, но кислотное воздействие разрушает некоторые аминокислоты;
2) химическим синтезом, в ходе которого получается трудноразделимая смесь целевого продукта и его аналогов;
Другие рефераты на тему «Педагогика»:
- Педагогические приемы коррекции по снижению тревоги у детей с умственной отсталостью
- Теоретические основы познавательного развития дошкольников художественной деятельностью
- Сетевые технологии изучения иностранных языков
- Коррекционная работа по развитию речи у дошкольников с нарушением интеллекта
- Формирование потребностно-мотивационной сферы личности для построения личной стратегии здравотворчества
Поиск рефератов
Последние рефераты раздела
- Тенденции развития системы высшего образования в Украине и за рубежом: основные направления
- Влияние здоровьесберегающего подхода в организации воспитательной работы на формирование валеологической грамотности младших школьников
- Характеристика компетенций бакалавров – психологов образования
- Коррекционная программа по снижению тревожности у детей младшего школьного возраста методом глинотерапии
- Формирование лексики у дошкольников с общим недоразвитием речи
- Роль наглядности в преподавании изобразительного искусства
- Активные методы теоретического обучения