Тема 14. Проблемы отходов биотехнологических производств

Роль микроорганизмов в охране окружающей среды от загрязнений. Экологические проблемы общего и частного характера в биотехнологических производствах. Количество и качество биотехнологических производств. Обезвреживание отходов биотехнологических производств. Утилизация отходов биотехнологических производств. Получение альтернативных источников энергии на основе использования отходов животноводческих комплексов и растениеводства.

 

Вопросы для подготовки к зачету и экзамену

1. 1. Предмет, история развития, цели и задачи микробиологии. Общие свойства микроорганизмов.

2. Особенности строения прокариотической клетки. Основные органеллы клетки, их функции.

3. Особенности строения эукариотической и животной клетки. Их функции.

4. Морфологическая характеристика высших протистов (водоросли, грибы).

5. Морфологическая характеристика низших протистов (бактерии, вирусы).

6. Элементарный состав клетки. Зольные элементы.

7. Органические компоненты клетки. Роль воды и микроэлементов в жизнедеятельности микроорганизмов.

8. Основные пути поступления питательных веществ в клетку.

9. Углеродное и азотное питание у микроорганизмов.

10.Условие зольных элементов. Дополнительное питание.

11.Особенности ферментативного катализа.

12.Структура, механизм действия и свойства ферментов.

13.Активация и инактивация ферментов. Классификация ферментов.

14.Основные типы дыхания у микроорганизмов. Химизм дыхания.

15.Представление о росте и развитии микроорганизмов. Зависимость роста микроорганизмов от определенных условий.

16.Экспоненциальная кривая роста и время генерации. 4 фазы роста микроорганизма.

17.Рост бактерии в статической и непрерывной культуре.

18.Культивирование микроорганизмов в хемостатах и турбидостатах. Методы культивирования микроорганизмов.

19.Подразделение питательных средств по составу, назначению и физическому состоянию.

20.Методы определения количества клеток микроорганизма. Выделение чистых культур микроорганизма.

21.Природа и передача генетической информации. Нецеленаправленный характер мутации у бактерий.

22.Основные механизмы переноса генетического материала: трансформация, трансдукция и коньюгация.

23.Ацетонобутиловое брожение.

24.Получение органических кислот.

25.Молочнокислое брожение.

26.Пропионовокислое брожение.

27.Бродильные процессы получения органических кислот.

28.Процессы аммонификации органических азотсодержащих веществ. Химизм разложения белковых веществ.

29.Интенсивность процессов нитрификации и денетрификации. Фиксация молекулярного азота.

30.Основные задачи биотехнологии. Периоды возникновения развития биотехнологии и разделы биотехнологии.

31.Значение асептики в биотехнологическом процессе. Пути защиты биотехнических производств от микробов-контаментантов.

32.Основные стадии биотехнологического процесса: предферментация, ферментация, постферментация.

33.Подразделение биотехнолгических процессов.

34.Особенности управления биотехнологическими процессами.Принципы технического оснащения биопроизводств.

35.Основные методы культивирования клетки растений. Способы выращивания клеток животных.

36.Получение биогаза и удобрений на основе использования растений.

37.Основные способы получения вирусных препаратов и интерферона.

38.Промышленное значение микробных ферментов, их применение.

39.Сущность генетической инженерии. Подразделение генетической инженерии.

40.Этапы рДНК-биотехнологии.

41.Предмет, история развития, цели и задачи микробиологии. Общие свойства микроорганизмов.

42.Технологическая схема получения уксуса. Химизм процесса.

43.Получение лимонной кислоты.

44.Способы и технология получения аминокислот.

45.Технологические способы получения микробных препаратов.

46.Санитарно-микробиологическая оценка питьевой воды и промышленных стоков.

47.Оценка степени загрязненности поверхностных водоемов. Зоны загрязненности.

48.Аэробные биохимические процессы в очистке сточных вод.

49.Физико-химическая, микробиологическая, химическая характеристика активного ила и биопленки.

50.Анаэробные биохимические процессы в очистке сточных вод.

51.Микробиологическая характеристика анаэробного ила.

52.Проблемы обезвреживания и утилизации отходов в биотехнологическом производстве.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Выполнение конрольной работы по дисциплине «Основы микробиологии и биотехнологии» является важным этапом самоподготовки студента заочной формы обучения. В процессе самостоятельного изучения дисциплины студент приобретает навыки самостоятельной работы со специальной литературой

К выполнению контрольной работы следует подходить творчески, качество ее оценивается по тому, насколько правильно и самостоятельно студент дает ответы на поставленные вопросы, как использует рекомендованную литературу. Студент должен показать умение анализировать и обобщать изученный материал. Ответы должны быть полными по существу и краткими по форме, без переписывания материала учебника. В качестве самопроверки предлагается студенту ответить на предложенные тестовые вопросы.

Студент-заочник должен внимательно ознакомиться с программой по дисциплине, изучить перечень предлагаемой литературы, ответить на вопросы и приступить к выполнению контрольной работы.

Работа должна быть выполнена в сроки установленные учебным планом и графиком. К сдаче экзамена по дисциплине студент-заочник допускается после получения зачета по контрольной работе.

Вариант контрольной работы определяется преподавателем. Контрольная работа выполняется в обычной ученической тетради, страницы тетради нумеруются. На каждой странице следует оставлять поля шириной 4-5 см для замечаний преподавателя. Рекомендуемый минимальный объем 12 страниц. Работа должна быть выполнена аккуратно, четким, разборчивым почерком, чернилами одного цвета. Сокращения слов в тексте не допускаются.

Первой страницей контрольной работы является титульный лист. На титульном листе указывается название учебного заведения, тема выбранной работы, сведения об авторе (Ф.И.О., факультет, курс, номер группы), сведения о руководителе (должнось, ученая степень, Ф.И.О.), дата и место написания работы.

 

ТРЕНИНГ –ТЕСТЫ

1. К прокариотам относятся организмы…

1) клетки которых не имеют оформленного ядра;

2) одноклеточные организмы;

3) клетки которых содержат одно или несколько ядер.

2. Процесс ферментации может осуществляться методом…

1) только поверхностного культивирования;

2) только глубинного культивировании;

3) поверхностного и глубинного культивирования;

4) выше перечисленных

3. … - это клеточные белки, обладающие способностью катализировать различные биохимические реакции называют:

1) энзимы;

2) пигменты;

3) липиды;

4) лигазы

4. Скопление шаровидных бактерии кубической формы из восьми клеток расположенных в два яруса один над другим – это …

1) вибрионы;

2) сарцины;

3) стафилоккоки;

4) микрококки

5. Приведенная реакция С₆Н₁₂О₆-2С₂Н₁₂О₃ относится к процессу … брожения.

1) молочнокислого;

2) пропионовокислого;

3) спиртового;

4) маслянокислого.

6. Микробное число воды – это.

1) число кишечных палочек в 1 л исследуемой воды;

2) количество микроорганизмов в 1 мл исследуемой воды;

3) наименьшее количество воды, в котором определяется 1 кишечная палочка;

4) количество микроорганизмов в 1 л исследуемой воды

7. Процессы присущи генетической инженерии по условиям проведения относятся к … процессам

1) одноступенчатым;

2) двухступенчатым;

3) тремступенчатым;

4) многоступенчатым

8. По способу питания бактерии являются …

1) авторофами;

2) миксотрофами;

3) гетеротрофами;

4) автотрофами и гетеротрофами

9. Азотфиксация- это …

1) расщепление органических веществ бактериями с выделением аммиака;

2) процесс биологического превращения бактериями аммонийных солей в нитраты;

3) связывание азота воздуха и перевод его в соединения доступные живым организмам;

4) процесс превращения бактериями аммиака в аммонийные соли и нитраты

10. Стадия биологической очистки сточных вод происходит в …

1) песколовках;

2) аэротенках;

3) усреднителях;

4) первичных отстойниках

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

Вариант 1

1. Особенности строения ядерного аппарата у бактерий, дрожжей и мециальных грибов.

2. Чем отличаются дрожжевые клетки от бактериальных по форме, величине, строению и формам размножения.

3. Рассмотрите различные формы изменчивости и способы получения новых практически ценных форм микроорганизмов. Приведите примеры.

4. Что такое «иммобилизированные» клетки. При каком культивировании применяют иммобилизированные культуры. Приведите примеры производств, где применяют иммобилизированные клетки микроорганизмов.

5. Назовите основные принципы технического оснащения биопроизводств.

 

Вариант 2

1. Чем отличаются бактерии от дрожжей и мицеальных грибов по морфологическим признакам?

2. Опишите способы культивирования микроорганизмов. Приведите примеры.

3. Какие микроорганизмы можно обнаружить в чистой и загрязненной воде?

4. Охарактеризуйте стадию основной ферментации. Какими 2-мя способами осуществляется ферментация?

5. Как рассчитывается общая продуктивность процесса для периодического и непрерывного культивирования?

Вариант 3

1. Опишите автотрофный тип питания микроорганизмов. Укажите источники азота и углерода для автотрофов. Приведите примеры.

2. Рассмотрите химический состав структурных элементов клеток микроорганизмов.

3. Как определяется объемная продуктивность биотехнологического процесса?

4. Накопительные культуры микроорганизмов и методы их получения.

5. Как влияет концентрация растворенных в среде веществ на развитие разных групп микроорганизмов.

Вариант 4

1. В чем заключается явления наследственности и изменчивости микроорганизмов?

2. Дайте характеристику ацетонобутилового брожения, его возбудителей.

3. Сущность геномной инженерии. Приведите примеры естественной геномной инженерии.

4. На какие группы разделяются микроорганизмы в зависимости от их отношения к температуре? Влияние высоких и низких температур на их жизнедеятельность

5. Опишите поверхностный способ культивирования микроорганизмов. Приведите примеры.

Вариант 5

1. Опишите процессы размножения у различных групп микроорганизмов.

2. Какая структура участвует в снабжении клетки энергией у бактерий, мицеальных грибов и дрожжей?

3. Опишите процесс получения чужеродной ДНК.

4. Рассмотрите историю развития микробиологии и роль отечественных ученых в ее развитии.

5. Тепловые процессы в ферментаторах.

 

Вариант 6

1. Накопительные культуры микроорганизмов и методы их поучения.

2. Какие типы взаимоотношений распространены между организмами?

3. Аэробные процессы очистки сточных вод.

4. Химизм спиртового брожения. Общие условия спиртового брожения. Основные возбудители и их характеристика.

5. Размеры, строение и химический состав вирусов и бактериофагов. Их значение.

Вариант 7

1. Питательные среды и их классификация.

2. Органические элементы клетки микроорганизмов и их функции.

3. Рассмотрите процессы образования органических кислот. Дайте характеристику возбудителей, отметьте значение процессов.

4. Укажите факторы, определяющие интенсивность поступления питательных веществ в клетку.

5. Аппаратурное оснащение фитобиотехнологических производств.

Вариант 8

1. Приведите типы биологического окисления. В чем состоит различие химизма дыхания и брожения?

2. Дайте характеристику молочнокислого брожения и его возбудителей. Практическое использование молочнокислого брожения.

3. Назовите основные источники сырья, используемые в биотехнологии.

4. Что такое процессы окисления? Полное и неполное окисление веществю Охарактеризуйте процессы.

5.Технология получения кормовой микробной биомассы..

Вариант 9

1. Каково значение микроорганизмов в круговороте углерода в природе.? Дайте характеристику основных процессов и возбудителей.

2. Что такое энергетический и констуктивный обмен у микроорганизмов?

3. Производство аминокислот микробным синтезом.

4. Пропионовокислое брожениеи его возбудители. Основы применения, пропионовыкислых бактерий.

5. Анаэробные процессы биологической очистки сточных вод.

Вариант 10

1. Влияние внешних фактро на рост и развитие микроорганизмов.

2. Какие микроскопические методы применяют при изучении морфологии микроорганизмов?

3. Конструктивные особенности ферментаторов (биореаторов), для выращивания микроорганизмов

4. Передача генетического материала микроорганизмами: коньюгация, трансформация, трансдукция.

5. Экологические проблемы утилизации биотехнологических отходов.

 

 

 

Список рекомендуемой литературы

 

1. Жарикова Г.Г. Микробиология продовольственных товаров. Санитария и гигиена / Г.Г. Жарикова.- М.: Академия, 2005.- 299 с.

2. Красноштанова А.А. Основы биотехнологии / А.А. Красноштанова, И.А. Крылов, Е.С. Бабусенко.- М.: Из-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2001.- 39 с.

3. Асонов Н.Р. Микробиология / Н.Р. Ассонов.- М.: Колос, 2002.- 351 с.

4. Гусев М.А. Микробиология / М.А. Гусев, Л.А. Минеева.- М.: Академия.- 461 с.

Дополнительная литература

1. Воробьева А.А. Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии / А.А. Вороьева, Ю.С. Кривошеина.- М.: Мастерство.- 2001.- 223 с.

2. Воробьева А.А. Микробиология / А.А. Воробьев, А.С. Быков, Е.П. Пашков.-М.: Медицина, 1998.

3. Блинов Е.П. Основы биотехнологии / Е.П. Блинов.- СПб.: Наука, 1995.- 599 с.

4. Шагель Г.Г. История микробиологии / Г.Г. Шагель.- Из-во УРСС, 2002.

5. Градова Н.Б. Лабораторный практикум по общей микробиологии //Н.Б. Градова, Е.С. Бабусенки.- М.: ДеЛи принт. 2001.- 129 с.

6. Домарадскй И.В. Основы биотехнологии / И.В. Домарадский, А.В. Ермалаев.- СПб.: Высшая школа, 1995.- 600 с.

7. Коренова Т.С. Сельскохозяйственное значение утилизации промышленных отходов / Т.С. Коренова, Л.Л. Гольфарб // Водоснабжение и санитарная техника,1998.- №6.- С.8-10.

8. Сельскохозяйственная биотехнология / Под ред В.С. Шевелухи.- М.: Высшая школа, 2003.- 470 с.

 

Периодические издания

 

1. Биотехнология.

2. Вестник Российской Академии наук.

5. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии.

6. Микробиология.

7. Прикладная биохимия и микробиология.

 

Составитель: Абдюкова Гузалия Мазгаровна