Изучение вопросов биотехнологии в курсе химии средней школы
3) микробиологическим синтезом, который обеспечивается возобновляемым сырьем и характеризуется строгостью чистоты получаемого продукта. Более 60% производимых аминокислот получают именно этим методом.
Промышленное производство аминокислот стало возможным после открытия способности некоторых микроорганизмов выделять в культурную среду значительные количества какой-либо аминокислоты (1955). C
orynebacterium glutamicum был способен, кроме того, к сверхсинтезу глутамина, и в 1956 году этот микроорганизм был использован при организации первого в мире производства глутаминовой кислоты (НООС-СН2-СН2-СН(NH2) COOH). Сейчас на глутамат натрия приходится 300 тыс. т/год, т.е. 60% производства аминокислот. Японцы называют глутамат натрия «солью вкуса», т.е. он значительно продлевает вкусовые ощущения.
Лизина производится 100 тыс. т/год. Данная аминокислота H2N(CH2)4CH(NH2) COOH – незаменимый компонент питания с/х животных. В клетках микроорганизмов лизин служит конечным продуктом разветвлённого метаболического пути, и эффекта накопления в среде целевой аминокислоты добиваются путем блокирования процессов, ведущих к синтезу побочных продуктов. Получаемые мутанты дефектны по ферменту разветвления метаболического пути, в результате чего накапливается только лизин. В качестве питательной среды используют молочную сыворотку или гидролизаты крахмала.
Некоторые аминокислоты синтезируют из предшественников, полученных химически и модифицированных ферментной системой организма (триптофан получают из антраниловой кислоты).
II. Производство витаминов
В настоящее время микробиологически синтезируют лишь особо сложные по строению витамины (В2, В12, β-каротин, D). Остальные либо синтезируют химическим путем, либо выделяют из природных источников.
Витамин В2 (рибофлавин) вплоть до 30-х годов 20 века выделяли из природного сырья (1г из 1т моркови и 6г из 1т печени трески). В 1935 году был обнаружен активный продуцент рибофлавина – гриб Eremothecium, способный давать с 1т питательной среды 25 кг витамина. Отбор мутантов ведут по устойчивости к аналогу витамина В2.
Витамина В12 из 1т печени трески можно было выделить лишь 15 мг. В настоящее время витамин В12 синтезируется только микробиологическим путем с использованием актиномицетов и одноклеточных водорослей.
β-каротин можно выделить из ряда растительных объектов: 1т моркови содержит 0,06 мг витамина, в то время как биомасса гриба Blaneslea накапливает β-каротин в количестве 8 мг/г.
III. Получение органических кислот
Объем мирового производства лимонной кислоты НООССН2С(ОН) (СООН) СН2СООН – 400 тыс. т/год. Данное производство относится к старейшим микробиологическим процессам: 1893 г. – год основания. Используют культуру гриба Aspergillus niger. Условиями высокого выхода лимонной кислоты является хорошая аэрация и дефицит фосфата в среде.
Одновременно с лимонной было налажено аналогичное производство молочной кислоты при участии молочнокислых бактерий Lactobacillus.
IV. Получение антибиотиков
Вспомните, что такое антибиотики? Думаю, важность получения соединений данной группы нет необходимости доказывать.
В 1940 году было известно всего 6 антибиотиков, а в настоящее время описано свыше 12 000 соединений, из которых в клинике используется около 200 (остальные токсичны).
Биосинтез антибиотиков осуществляется:
1) добавлением в питательную среду подходящего предшественника (фенилуксусная кислота стимулирует биосинтез бензилпенициллина);
2) использованием блокированных мутантов, у которых отсутствует определенное звено в цепи реакций, ведущих к синтезу антибиотика. Следовательно, можно получить аналоги антибиотиков и модифицировать их химически (бензилпенициллин, ампицилин).
4. Вывод
Пока человек лишь приближается к моделированию природных биохимических процессов, а пока изыскивает новые пути использования существующих.
УРОК №6 по теме «Применение ферментов»
Задачи:
1. Образовательная: знакомство с иммобилизованными ферментами. Промышленное применение иммобилизованных ферментов.
2. Развивающая: а) развитие познавательного интереса;
б) формирование логического мышления в ходе знакомства с методами иммобилизации ферментов;
в) формирование умений и навыков умственного и практического труда.
3. Воспитательная: а) в целях формирования диалектического мировоззрения показать использование катализаторов белковой природы;
б) воспитание мотивации к обучению при акцентировании на современности и важности данной методики работы с ферментными препаратами.
Ход урока:
1. Организация класса
Какими способами можно получить белковые аминокислоты? Попытайтесь написать реакцию гидролиза белка в общем виде.
2. Актуализация знаний
Всем хорошо известно, что в морской воде много растворенного кислорода, но, тем не менее, его использование затруднено, и при погружении приходится использовать дополнительные источники кислорода. А что, если гемоглобин, выделенный из крови, использовать в качестве посредника между морской водой и газовой средой дыхательного аппарата?! Более того, модель «гемогубки» уже предложена и, возможно, в ближайшем будущем будут сконструированы эффективные искусственные жабры. Сегодня на уроке мы попытаемся разобраться, каким образом можно «направить в нужное русло» тот или иной фермент.
3. Изучение нового материала
Ферменты сохраняют свои уникальные свойства (какие?) и вне клеток, поэтому их традиционно широко применяют в практике.
Применение ферментов
Фермент |
Химико-биологический процесс |
Область применения |
Амилазы |
Гидролиз крахмала до мальтозы и глюкозы |
Спиртовая промышленность, хлебопечение, получение глюкозы |
Глюкоизомераза |
Глюкоза фруктоза |
Кондитерская промышленность |
Липазы |
Гидролиз жиров и масел |
Пищевая и медицинская промышленность |
Пептидогидролазы |
Гидролиз белка |
Получение аминокислот, производство сыра, выделка кожи, медицина |
Целлюлазы |
Гидролиз целлюлозы до глюкозы |
Производство этанола, глюкозо-фруктозных сиропов |
Сахараза |
Гидролиз сахарозы |
Сиропопроизводство |
Другие рефераты на тему «Педагогика»:
- Формы активного обучения биологии
- Особенности изучения темы "Алгоритмы" в начальной школе с применением компьютерных обучающих программ
- Имиджелогия образования
- Реализация здоровьесберегающего подхода при работе с детьми старшего дошкольного возраста с задержкой психического развития
- Беспризорность и преступность
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