Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Саратовский государственный аграрный университет
имени Н. И. Вавилова»
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ
Учебное пособие
Саратов 2012
УДК 574:60
ББК 28.080:28.4
Рецензенты:
Заведующая лабораторией биотехнологий ГНУ НИИСХ РАСХН,
доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник <...> Направлено на формирование у студентов знаний об основных закономерностях
биотехнологических процессов, на применение этих знаний для защиты
окружающей среды, для решения экологических проблем. <...> В данном пособии раскрываются основные биотехнологические
методы, применяемые для защиты окружающей среды, которые включают
в себя биоремедиацию, основные законы микробного синтеза, методы
генетической инженерии, биотехнологические процессы утилизации
отходов. <...> ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОВРЕМЕННОЙ
БИОТЕХНОЛОГИИ
Развитие биотехнологии и ее место в современной науке
Среди ученых нет единого точного определения понятия
«биотехнология». <...> Современная
биотехнология далеко ушла от той науки о живой материи, которая
зародилась в середине прошлого века. <...> В биотехнологии широко используются генетическая и клеточная
инженерия, культивирование тканей многоклеточных организмов,
иммунокоррекция, манипуляция с половыми клетками и др. <...> Ее задачи — создание биореакторов,
аэрирующих устройств, оборудования для стерилизации питательных сред
и воздуха, разработка контрольной и измерительной аппаратуры, а также
масштабирование и моделирование биотехнологических процессов. <...> С развитием
биотехнологии поднялась на новый уровень фармацевтическая
промышленность, возрастает роль биотехнологии в защите окружающей
среды. <...> Учение о
моноклональных
антителах
—
важный
раздел
современной
биотехнологии. <...> В современной биотехнологии в соответствии со спецификой сфер ее
применения целесообразно <...>
Экологическая_биотехнология_учебное_пособие.pdf
УДК 574:60
ББК 28.080:28.4
Рецензенты:
Заведующая лабораторией биотехнологий ГНУ НИИСХ РАСХН,
доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник
Т.И. Дьячук
Заведующий кафедрой «Микробиология, вирусология и иммунология»,
доктор биологических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ»
А.А. Щербаков
Экологическая биотехнология: учебное пособие / Сост.: И.А. Сазонова //
ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2012. – 106 с.
Учебное пособие по дисциплине «Экологическая биотехнология»
предназначено для студентов очной и заочной форм обучение направлений
подготовки 240700.68 «Биотехнология», «Биоэкология» и других направлений
биологического профиля. Пособие содержит теоретический и графический
материал по основным вопросам экологической биотехнологии, рассмотрены
вопросы использования микроорганизмов для защиты окружающей среды.
Направлено на формирование у студентов знаний об основных закономерностях
биотехнологических процессов, на применение этих знаний для защиты
окружающей среды, для решения экологических проблем.
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………………………3
Экологические аспекты современной биотехнологии ………………...........................4
Развитие биотехнологии и ее место в современной науке………………………………..4
Мировая экологическая ситуация…………………………………………………………...6
Роль биотехнологии для сельского хозяйства………………………………………………8
Типовые процессы экологической биотехнологии……………………………………12
Биодеградация токсичных веществ, компостирование…………………………………..12
Биоочистка и детоксикация отходов……………………………………………………… 15
Биоремедиация. Биовыщелачивание……………………………………………………….15
Микробиологические процессы в задачах экологической
биотехнологии …………………………………………………………………………….. 20
Принцип минимума………………………………………………………………................20
Формирование экологических ниш для окислительных и восстановительных
процессов……………………………………………………………………………….........21
Кинетика микробиологических процессов………………………………………………. 23
Моделирование роста микроорганизмов…………………………………………………..26
Иммобилизация…………………………………………………………………………….. 27
Материальный и энергетический баланс микробиологического
процесса ……………………………………………………………………………………..31
Стехиометрия роста микроорганизмов и математическое моделирование……………..31
Теория экономического коэффициента ………………………………………...................32
Материально-энергетический баланс клеточного метаболизма .………………………35
Генетическая инженерия. Экологические последствия………………………………36
Понятие генетической инженерии, векторы……………………………………...............36
Генетическая инженерия растений………………………………………………………...40
Трансгенные организмы. Экологические проблемы……………………………………..45
Биологическая фиксация азота……………………………………………………………..47
Биоконверсия растительных материалов и отходов………………….........................51
Переработка растительных и пищевых отходов…………………………………………..51
Биоконверсия лигноцеллюлозных объектов……………………………………................52
Компосты из органических отходов……………………………………………………….57
Пищевая биотехнология…………………………………………………..........................60
Безотходные производства………………………………………………………………….60
Производство макромицетов…………………………………………………….................63
Метаногенез…………………………………………………………………………………71
Метаногенные бактерии, характеристика, особенности…………………….……………71
Технологическая схема метаногенеза. Механизм метаногенеза…………………………72
Биогазовые установки и использование их в мире……………………………………….75
Использование биотехнологии в сельском хозяйстве для решения экологических
проблем……………………………………………………………………………………...77
Биотехнологические методы в растениеводстве………………………………………….77
Биологические методы и препараты для борьбы с вредителями и болезнями
сельскохозяйственных растений и животных…………………………………………….79
Биологическая очистка сточных вод…………………………………………………....85
Технологическая схема очистки промышленных сточных вод………………………….85
Принцип действия аэробных систем биоочистки. Микроорганизмы…………………..87
Виды биореакторов и их применение……………………………………………………..90
Процессы биоочистки в аэротенке ………………………………………………………..91
Прогрессивные технологии биоочистки…………………………………………………..94
Биоремедиация и биотестирование……………………………………………………...96
Стр.105
Понятие биоремедиации, ее принципы…………………………………………………...96
Биоремедиация атмосферы…………………………………………………………………96
Биоремедиация почвы………………………………………………………………………98
Биоремедиация нефтяных загрязнений……………………………………………………99
Вопросы для самоконтроля…………………………………………………………… 101
Библиографический список……………………………………………………………..103
Содержание………………………………………………………………………………..105
Стр.106