Курс л
Изолиране и пречистване на биотехнологични продукти
UDC 631.147 (075.8) LBC 28.072 i 7
A to r y - с a s t и in и t e l и:
Катедра по биохимия и биофизика на Международния държавен екологичен университет на името на A.D. Сахарова (ръководител на катедрата
Кандидат на биологичните науки, доцент S.B. Бокут); Доцент в катедрата по биотехнология и биоекология на Белоболгарския университет
Държавен технологичен университет, кандидат на биологичните науки, доцент N.A. Белясова
Изолиране и пречистване на биотехнологични продукти.
B63 Методическо ръководство / автор: D.A. Новиков - Минск.: БГУ, 2014.
Курсът на лекциите съдържа основните въпроси, свързани с характеристиките на основните биотехнологични процеси, използвани за производството на широк спектър от биологично активни вещества, както и
основни методи за изолиране, пречистване и фракциониране на биотехнологични продукти. Обръща се внимание на създаването на документация за биотехнологични продукти; основните продукти на биотехнологичното производство, техните характеристики, методи за контрол и области на приложение.
Предназначен за студенти от Биологическия факултет на Беларуския държавен университет, специалност 01 01 „Биология“, направление 01 Биотехнология.
UDC 631.147 (075.8) LBC 28.072 i 7
ГЛАВА 1. Биотехнологични процеси в фолк
1.1. Обща характеристика на биотехнологичните процеси
1.2. Класификация на биотехнологичните продукти
1.3 Обща схема на биотехнологично производство
1.4. Лабораторен правилник
ГЛАВА 2 Основни принципи на производството на протеини
2.1 Използване на микроорганизми за производство на протеини
2.1.1 Използване на дрожди за производство на протеини
2.1.2 Използване на бактерии
2.1.3Използване на водорасли
2.1.4 Използване на гъби
2.2. Методи за пречистване на протеини
2.2.1 Приготвяне на екстракт
2.2.2. Разрушаване и извличане на клетки
2.2.3. Извличане на оптимизация и изясняване
2.2.4. Методи, използвани при пречистването на протеини и ензими,
свързани с частици
ГЛАВА 3. Производство на аминокиселини
3.1. Биотехнология за синтез на аминокиселини и тяхното пречистване.
3.2. Получаване на аминокиселини с помощта на имобилизирани
клетки и ензими.
3.3. Получаване на оптични изомери на аминокиселини чрез
използването на ацилази на микроорганизми.
ГЛАВА 4. Производство на витамини
4.1. Обща характеристика на витамините
4.2. Получаване на водоразтворими витамини
4.3. Получаване на мастноразтворими витамини
ГЛАВА 5. Производство на органични киселини
ГЛАВА 6. Източници на липиди и основни методи
6.1. Промишлено производство на липиди.
6.2. Практическо използване на липидите.
ГЛАВА 7. Получаване на нуклеотиди и нуклеинови киселини.
ГЛАВА 8. Получаване на захари и полизахариди.
8.1. Полизахариди на цитоплазмата и мембранните структури.
8.2. полизахариди на клетъчната стена.
8.3. извънклетъчни полизахариди.
8.4. Използването на полизахариди.
8.5. Промишлено производство на полизахариди
ГЛАВА 9. Получаване на антибиотици
9.1. Принципи на получаване на антибиотици.
9.2. Използването на антибиотици.
ГЛАВА 10. Получаване на меланини.
ГЛАВА 11. Основни принципи за получаване на алкалоиди.
ГЛАВА 12. Получаване на ферментационни продукти
12.2. Получаване на продукти от ферментация на пропионовата киселина
12.3. Ацетон бутилова ферментация
12.4. Алкохолна ферментация.
ГЛАВА 13пречистване на хормонални препарати
13.2. Препарати за щитовидна жлеза
13.3. Хипофизни препарати
13.4. Хормон на растежа
13.5. Получаване на индустриално важни стероиди
ГЛАВА 14. Биотехнология за производство на ензими
14.1 Обхват и източници на ензими
14.2 Избор на щам и условия на култивиране
14.3 Технология за култивиране на микроорганизми–
производители на ензими и изолиране на ензими
14.4. Изолиране и стабилизиране на ензими.
14. 5. Приложение на ензими на микроорганизми
ГЛАВА 15. Получаване на хранителни добавки.
ГЛАВА 16
ГЛАВА 17. Получаване на антисеруми
17.1. Имуногенност на антигена
17.2. Получаване на имунен антисерум
17.3. Изолиране и пречистване на антитела.
ГЛАВА 18 Използване на биотехнологични продукти за
опазване на околната среда.
18.1 Производство на биогаз
18.2 Производство на биоетанол
18.3 Пречистване на отпадъчни води
Биотехнологията като наука е най-важният раздел на съвременната биология, който, подобно на физиката, се превърна в края на 20 век. един от водещите приоритети в световната наука и икономика.
Скокът в изследванията на биотехнологиите в световната наука се случи в годините, когато новите методологични и методологични подходи осигуриха прехода към тяхното ефективно използване в науката и практиката и се появи реална възможност да се извлече максимален икономически ефект от това. Според прогнозите още в началото на 21 век биотехнологичните продукти ще представляват една четвърт от цялото световно производство.
У нас за година също беше постигнато значително разширяване на работата и внедряване на резултатите от тях в производството. През този период в страната се развива и активно прилага първият националенпрограма по биотехнологии, създадени са междуведомствени биотехнологични центрове, обучени са квалифицирани кадри, организирани са биотехнологични лаборатории и отдели в изследователски институции и университети.
Въпреки това, в бъдеще вниманието към проблемите на биотехнологиите в страната отслабна и тяхното финансиране беше намалено. В резултат на това развитието на биотехнологичните изследвания и тяхното практическо използване в Беларус се забави, което доведе до изоставане от световното ниво, особено в областта на генното инженерство.
Що се отнася до по-съвременните биотехнологични процеси, те се основават на рекомбинантни ДНК методи, както и на използването на имобилизирани ензими, клетки или клетъчни органели. Съвременната биотехнология е наука за клетъчните методи и технологии за създаване и използване на генетично трансформирани биологични обекти за интензифициране на производството или получаване на нови видове продукти за различни цели.
Сред основните направления на съвременната биотехнология специално място заема разделът, свързан с практическото приложение на различни продукти от биотехнологични процеси в отраслите на националната икономика, медицината и ветеринарната медицина, козметичната и хранително-вкусовата промишленост, опазването на околната среда и др.
В този курс от лекции се разглеждат общите принципи на осъществяване на биотехнологични процеси, има запознаване с основните обекти на биотехнологичните процеси и областите на приложение на биотехнологичните продукти, основните методи за промишлено производство на пречистени биологично активни вещества от биотехнологичен произход, редица мащабни промишлени биотехнологични производства с използване на микроорганизми.
Микробиологичната индустрия в момента използвахиляди щамове различни микроорганизми. В повечето случаи те се подобряват чрез индуцирана мутагенеза и последваща селекция. Това позволява мащабен синтез на различни вещества.
Някои протеини и вторични метаболити могат да бъдат получени само чрез култивиране на еукариотни клетки. Растителните клетки могат да служат като източник на редица съединения - атропин, никотин, алкалоиди, сапонини и др. Клетките на животните и човека също произвеждат редица биологично активни съединения. Например клетките на хипофизата - липотропин, стимулант за разграждането на мазнините, и соматотропин, хормон, който регулира растежа.
Създадени са непрекъснати култури от животински клетки, които произвеждат моноклонални антитела, широко използвани за диагностициране на заболявания. В биохимията, микробиологията и цитологията безспорен интерес представляват методите за имобилизиране както на ензими, така и на цели клетки на микроорганизми, растения и животни. Във ветеринарната медицина широко се използват биотехнологични методи като култивиране на клетки и ембриони, ин витро оогенеза и изкуствено осеменяване. Всичко това показва, че биотехнологиите ще станат източник не само на нови хранителни продукти и лекарства, но и на получаване на енергия и нови химикали, както и на организми с желани свойства.
В това ръководство се разглеждат основните принципи за получаване, пречистване на биологично активни съединения като протеини, аминокиселини, витамини, органични киселини, липиди, нуклеотиди и нуклеинови киселини, захари и полизахариди, антибиотици, алкалоиди, различни ферментационни продукти, хормонални лекарства, ензими, хранителни добавки, антисеруми и др., както и основните насоки на тяхното практическо използване.
ГЛАВА 1. Биотехнологични процеси в националната икономика.
1.1. Общхарактеризиране на биотехнологични процеси
Биотехнологията е използването на клетъчни култури от бактерии, дрожди, животни и растения, чийто метаболизъм и биосинтетични способности осигуряват производството на специфични вещества. Или по-кратко определение, биотехнологията е производство с помощта на дивата природа или технологията на живите.
Биотехнологията възниква в пресечната точка на няколко биотехнологични науки, като генетика, бактериология, вирусология, молекулярна биология, микробиология, биохимия и растениевъдство. Важна роля изигра откриването на методи за модифициране на ДНК и прехвърлянето й от един организъм в друг.