НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ БИОРЕСУРСОВ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ БИОРЕСУРСОВ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ЮЖНЫЙ ФИЛИАЛ НАЦИОНАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА БИОРЕСУРСОВ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ УКРАИНЫ «КРЫМСКИЙ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет лесного, садово-паркового и охотничьего хозяйства

Кафедра биотехнологий, генетики и физиологии растений

для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе № 2 по дисциплине

для студентов заочной фомы обучения направлений

6.030504 «Экономика предприятий», 6.030601 «Менеджмент организаций», 6.030508 «Финансы и кредит», 6.030509 «Учет и аудит»

генетики и физиологии растений Зильберварг И.Р.

к.с.-х.н., ассистентом кафедры биотехнологий,

генетики и физиологии растений Ивановой-Ханиной Л.В.

Рекомендовано к изданию на заседании кафедры биотехнологий, генетики и физиологии растений (протокол № 3 от «20» ноября 2012 г.)

Рассмотрено и рекомендовано к изданию ученым советом факультета лесного, садово-паркового и охотничьего хозяйства (протокол № 4 от «14» декабря 2012 г.)

Баглаева Л.Ю., доцент кафедры виноделия и технологии бродильных производств

Хлевная Г.С., доцент кафедры фитодизайна и ботаники

Макрушин Н.М. – заведующий кафедрой биотехнологий, генетики и физиологии растений, доктор с.-х. наук, член-корр. НААН Украины

Данные методические материалы предназначены для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе № 2 в рамках смыслового модуля «Биоконверсия (биотрасформация) сельскохозяйственных, бытовых и промышленных отходов» и зачетной работе по дисциплине «Экобиотехнология» для студентов заочной фомы обучения направлений 6.030504 «Экономика предприятий», 6.030601 «Менеджмент организаций», 6.030508 «Финансы и кредит», 6.030509 «Учет и аудит».

Тема № 5. Микробиологическаяпереработка органических отходов. Биоконверсия растительного сырья в топливо (получение биогаза, биоэтанола, биодизеля)…………………………6

1. Микробиологическаяпереработка органических отходов……6

1.1. Переработка растительного сырья и углеводсодержащих отходов в белок одноклеточных организмов……………………………6

1.2. Силосование………………………………………………...8

1.3. Компостирование…………………………………………...9

2. Биоконверсия растительного сырья в топливо (получение биогаза, биоэтанола, биодизеля)………………………………………..10

2.1. Основные этапы получения метана из органических соединений биомассы. Состав биогаза. Пути интенсификации процесса метаногенеза. Сырье для получения биогаза. Получение и использование биогаза. Основные параметры биогазовых установок, их виды……………………………………………………………………10

2.2. Экобиотехнологический процесс получения биоэтанола………………………………………………………………..14

2.3. Технология получения биодизеля, сырье для получения, биодизельные установки. Использование биодизеля в качестве топлива для автомобилей и с/х техники………………………………..17

Тема № 6. Вермикомпостирование…………………………….22

1. Биологические основы вермикультуры, вермикомпост (биогумус), вермисток (гумисол)……………………………………….22

2. Вермитехнология: общие принципы разведения калифорнийского красного червя (содержание, кормление)…………25

3. Агроэкологическая характеристика копролита (биогумуса)………………………………………………………………29

Тема № 7. Микробиологические биопрепараты для сельского хозяйства…………………………………………………….32

1. Роль микробиоллогических препаратов в сельском хозяйстве………………………………………………………………….32

2. Энтомопатогенные препараты……………………………..33

3. Бактерии, стимулирующие рост растений………………..38

4. Биоудобрения. Производство и применение, в том числе препаратов – азотфиксаторов и препаратов, улучшающих снабжение растений фосфором………………………………………………………40

5. Биологические средства защиты растений на основе антибиотиков……………………………………………………………..46

Тема № 8. Экобиотехнологические аналитические системы…………………………………………………………………..49

1. Биосенсоры, их конструкционные особенности……………..49

2. Биохимические методы анализа на основе микробных ферментов………………………………………………………51

3. Использование микроорганизмов и тканей живых организмов в качестве биосенсоров………………………………………..53

4. Применение биосенсоров……………………………………..54

Тестовые задания……………………………………………………….57

СПМСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………….77

Микробиологическаяпереработка органических отходов. Биоконверсия растительного сырья в топливо (получение биогаза, биоэтанола, биодизеля)

1. Микробиологическаяпереработка органических отходов.

1.1.Переработка растительного сырья и углеводсодержащих отходов в белок одноклеточных организмов.

Биоконверсия растительного сырья в топливо (получение биогаза, биоэтанола, биодизеля).

2.2. Экобиотехнологический процесс получения биоэтанола.

2.3. Технология получения биодизеля, сырье для получения, биодизельные установки. Использование биодизеля в качестве топлива для автомобилей и с/х техники.

1. Микробиологическаяпереработка органических отходов

Силосование, заквашивание, консервирование кормов без доступа воздуха; наиболее распространённый способ заготовки сочных кормов. Силосование известно в Европе (Швеции, на территории Прибалтики) с XVIII в. Позже его стали применять в Германии для консервирования свекловичного жома. Во 2-й половине XIX в. распространилось во Франции, где выращивали кукурузу на зеленый корм, затем в США, Великобритании, Швейцарии. У нас (В России и на Украине) силосование стали применять в конце XIX в. (сначала консервировли ботву сахарной свёклы и жом, затем клевер, люцерну, луговые травы, кукурузу, кормовые корнеплоды и т. п.).

Работа по силосованию складывается из следующих операций:

- скашивание растительной массы (или уборка корнеплодов, бахчевых и других культур), ее транспортировка;

- измельчение, загрузка в силосные сооружения, уплотнение и укрытие (без доступа воздуха);

Изоляция силосной массы от доступа воздуха прекращает развитие в ней аэробных бактерий и плесневых грибов, и образовавшаяся в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий молочная кислота, подкисляя корм (оптимальная величина pH=4,2), подавляет анаэробные гнилостные, масляно-кислые и другие процессы.

Источником питания молочнокислых бактерий служит сахар, поэтому содержание его в корме определяет его силосуемость. Легкосилосуемые растения – кукуруза, подсолнечник, однолетние и многолетние злаковые травы, их смеси с бобовыми травами, кормовая капуста, корнеплоды и их ботва, бахчевые и др.; трудносилосуемые – травы бобовых, ботва картофеля и др.; несилосуемые — крапива, сочная ботва помидоров, тыквы и др. Процесс силосования регулируют подбором сырья по силосуемости. К трудносилосуемой массе добавляют различные химические вещества, предотвращающие развитие нежелательных микробиологических процессов.

Избыточное количество сахара в силосуемой массе сбраживается дрожжами с образованием спирта и углекислоты. Влажность сырья не должна превышать 75% (при большей влажности добавляют сухие корма), температура – 35-37°С. При сильном разогревании теряется большое количество питательных веществ, разрушаются витамины.

Измельчение растительного сырья вызывает обильное выделение клеточного сока, вследствие чего углеводы лучше используются молочнокислыми бактериями, быстрее накапливается молочная кислота. Измельченную массу легче смешивать с др. кормами, уплотнять, вынимать из хранилищ и раздавать животным.

Силосуют зелёные растения в период, когда они дают наибольшее количество питательных веществ и не загрубели.

Компосты (нем. kompost, итал. composta, от лат. compositus — составной) — органические удобрения, получаемые в результате разложения различных органических веществ под влиянием деятельности микроорганизмов.

Компостирование. При компостировании в органической массе повышается содержание доступных растениям элементов питания (азота, фосфора, калия и других), обезвреживаются патогенная микрофлора и яйца гельминтов, уменьшается количество целлюлозы, гемицеллюлозы и пектиновых веществ (которые вызывают переход растворимых форм азота и фосфора почвы в менее усвояемые растениями органические формы), удобрение становится сыпучим, что облегчает внесение его в почву.

Сырье для приготовления компостов: навоз, торф, навозная жижа, птичий помёт, льняная и конопляная костра, древесная листва, стебли подсолнечника, кочерыжки кукурузы, непригодные корма, городской мусор, фекалии, осадки сточных вод, отходы кожевенных заводов, боен и другие. Распространены компосты торфонавозные (соотношение компонентов 1: 0,25-1), торфожижевые и торфофекальные (1: 0,5-1), навозноземляные (до 30 % земли), навозно-фосфоритные (1-2 % фосфоритной муки) и др.

Компосты применяют под все культуры, примерно в тех же дозах, что и навоз (15-40 т/га). Вносят их по пару, т.е. разбрасывают по свежевспаханому полю, например перед посадкой картофеля, под зяблевую вспашку и перепашку, в лунки при посадке рассады. По удобрительным свойствам компосты не уступают навозу, а некоторые из них (например, торфонавозные с фосфоритной мукой) превосходят его.

Брожение. Известный с давних времён способ получения этанола — спиртовое брожение органических продуктов, содержащих углеводы (виноград, плоды и ягоды и т. п.) под действием ферментов дрожжей и бактерий. Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, риса, кукурузы, и прочих. Реакция эта довольно сложна, её схему можно выразить уравнением:

В результате брожения получается раствор, содержащий не более 15 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путем дистилляции.

В промышленных масштабах этиловый спирт получают из сырья, содержащего целлюлозу (древесина, солома), которую предварительно гидролизуют. Образовавшуюся при этом смесь пентоз и гексоз подвергают спиртовому брожению.

Этанол является менее «энергоплотным» источником энергии чем бензин (это касается только смесей с высоким содержанием этанола; пробег машин работающих на Е85 (смесь 85 % этанола и 15 % бензина; буква «Е» от английского Ethanol) на единицу объёма топлива составляет примерно 75 % от пробега стандартных машин. Обычные автомобильные ДВС не могут работать на Е85, хотя прекрасно работают на Е10. На «настоящем» этаноле могут работать только так называемые машины «Flex-Fuel» (автомобиль с многотопливным двигателем). Эти автомобили также могут работать на обычном бензине (небольшая добавка этанола всё же требуется) или на произвольной смеси того и другого. Бразилия является лидером в производстве и использовании биоэтанола из сахарного тростника в качестве топлива. Автозаправки в Бразилии предлагают на выбор либо Е20 (иногда Е25) под видом обычного бензина, либо «acool» Е100, азеотроп этанола (96 % С₂Н₅ОН и 4 % (по весу) воды). Пользуясь тем, что этанол дешевле бензина, недобросовестные заправщики разбавляют Е20 азеотропом, так что его концентрация может негласно доходить до 40 %. Также все современные поршневые танковые двигатели являются многотопливными.

Е5, Е7, Е10 — смеси с низким содержанием этанола (5, 7 и 10 весовых процентов, соответственно), наиболее распространённые в наши дни. В этих случаях добавка этанола не только экономит бензин путём его замещения, но и позволяет удалить вредную оксигенирирующую добавку МТБЭ (метил –трет-бутиловый эфир).

Е85 — смесь 85 % этанола и 15 % бензина. Стандартное топливо для т. н. «Flex-Fuel» машин, распространённых, в основном в Бразилии и США, и в меньшей степени — в других странах. Из-за более низкой энергоплотности продаётся дешевле, чем бензин.

Е95 — смесь 95 % этанола и 5 % топливной присадки. Компания Scania начала разрабатывать дизельный двигатель для автобуса, работающий на 95 % этаноле в середине 80-х годов. Создана программа испытаний городских автобусов с двигателями, работающими на 95 % этаноле — BEST (BioEthanol for Sustainable Transport).

Е100 — формально 100 % этанол, однако в силу того, что этанол гигроскопичен, получение и использование этанола без остаточной концентрации воды невыгодно. Поэтому в большинстве случаев под Е100 подразумевают стандартную азеотропную смесь этанола (96 % С₂Н₅ОН и 4 % воды, (по весу); 96,5 % и 3,5 % в объёмных процентах). Путём обычной дистилляции невозможно получить более высокую концентрацию этанола.

Растительное масло переэтерифицируется метанолом, реже или этанолом или изопропиловым спиртом (приблизительно в пропорции на 1 т масла 200 кг метанола + гидроксид калия или натрия) при температуре 60 °С и нормальном давлении.

Для получения качественного продукта необходимо выдержать ряд требований:

1. После прохождения реакции переэтерификации содержание метиловых эфиров должно быть выше 96 %.

2. Для быстрой и полной переэтерификации метанол берется с избытком, поэтому метиловые эфиры необходимо очистить от него.

3. Использовать метиловые эфиры в качестве топлива для дизельной техники без предварительной очистки от продуктов омыления недопустимо. Мыло засорит фильтр и образует нагар, смолы в камере сгорания. При этом сепарации и центрифугирования недостаточно. Для очистки необходима вода или сорбент.

4. Заключительный этап — сушка метиловых эфиров жирных кислот. Так как вода приводит к развитию микроорганизмов в биодизеле и способствует образованию свободных жирных кислот, вызывающих коррозию металлических деталей.

5. Хранить биодизель более 3 месяцев не рекомендуется — разлагается.

Применяется на автотранспорте в чистом виде и в виде различных смесей с дизельным топливом. В США смесь дизельного топлива с биодизелем обозначается буквой B; число после буквы означает процентное содержание биодизеля. В2 — 2 % биодизеля, 98 % дизельного топлива. В100 — 100 % биодизеля.

Применение смесей не требует внесения изменений в двигатель.

Сырьём для производства биодизеля служат жирные, реже — эфирные масла различных растений, водорослей, также применяется отработанное растительное масло, животные жиры, рыбий жир и т. д.

В 2004 году около 80 % европейского биодизеля было произведено из рапсового масла, при этом примерно треть урожая рапса в 2004 года было использовано именно для производства биотоплива.

В странах Евросоюза биодизель начал производиться в 1992 году. К концу первой половины 2008 года в странах Евросоюза было построено 214 заводов по производству биодизеля суммарной мощностью 16 млн. тонн биодизеля в год. В июле 2010 года в странах Евросоюза работали 245 заводов по производству биодизеля суммарной мощностью 22 млн. тонн.

В США на октябрь 2004 года установленные мощности составляли примерно 567 млн. литров в год (150 млн. галлонов). В середине 2008 года в США работали 149 заводов суммарной мощностью примерно 7,669 млрд. литров в год (2029 млн. галлонов). Строилось 10 заводов суммарной мощностью примерно 808,9 млн. литров в год (214 млн. галлонов).

В Канаде в конце 2006 года работали 4 завода суммарной мощностью примерно 196,5 млн. литров год (52 млн. галлонов).

1. Биологические основы вермикультуры, вермикомпост (биогумус), вермисток (гумисол).

2. Вермитехнология: общие принципы разведения калифорнийского красного червя (содержание, кормление).

3. Агроэкологическая характеристика копролита (биогумуса).

Вермикомпостирование – биотехнологический метод, заключающийся в переработке различных органических отходов с помощью дождевых, калифорнийских и других кольчатых червей.

Подготовленный субстрат проходит стадию ферментации, во время которой погибают яйца и личинки гельминтов, а также семена сорной растительности.

Ферментацию можно проводить как в естественном, так и в ускоренном режиме. При естественном режиме процесс протекает 6-7 мес. в зависимости от вида органических отходов. В условиях ускоренного режима эти сроки сокращаются до 1-3 мес. Для ускорения ферментации органические отходы укладывают в бурты, в которые затем нагнетают по трубам горячий пар температурой 50-60 °С. Субстрат, лишенный возможности саморазогреваться, расстилают слоем толщиной 20-30 см и шириной 1,0-1,5м, увлажняют до 70-80 % полной смачиваемости. Далее выстаивают 10-15 сут. После этого заселяют червями в количестве 1,5-2,5 тыс. особей на 1 м². Для сохранения влажности субстрата его накрывают резаной соломой или мешковиной.

В процессе ферментации происходят химические реакции, в результате которых мочевая и гиппуровая кислоты, содержащиеся в навозе, разлагаются, переходя в углекислый аммоний, который распадается на аммиак, диоксид углерода и воду:

Итоговым результатом пригодности базового субстрата является «проба 50 червей». Если при заселении субстрата (взятого в небольшом количестве) 50 червями при дневном или сильном искусственном освещении они сразу же уходят в глубь органического материала и находятся там в течение суток, то субстрат готов для зачервления. Если черви выползают, то субстрат непригоден для вермикультивирования и требует проверки. Скорость разложения субстрата под действием червей в 2-3 раза больше, чем скорость созревания навоза.

Д ождевой червь не имеет никаких органов защиты, поэтому может подвергаться нападению любых животных: крыс, мышей, змей, жаб, птиц. Особенно опасны кроты. Поэтому при разведении червей следует использовать различные ограждения, например сетку (металлическую), которая предохранит от попадания внутрь ложа названных врагов. Сетку устанавливают по бокам ложа или других мест, в которых выращивают люмбрицид.

Определенную угрозу представляют также мокрицы, моль, муравьи, так как питаются главным образом жирами и сахарами, содержащимися в корме, и таким образом составляют конкуренцию червям.

Среди паразитов дождевых червей отмечаются мухи, особенно Polenia rudis. Еще один опасный вредитель червей – нематоды.

На территории СНГ биотехнологическое производство выпускает такие группы энтомопатогенных препаратов:

· 1. Бактериальные препараты на основе Bacillus thuringiensis – энтобактерин-3, дендробациллин, инсектин, токсобактерин и др.

· 2. Грибной препарат боверин на основе гриба Beauveria bassiana.

· 3. Препараты на основе вирусов ядерного полиэдра (вирин-ЭНШ, вирин-ЭКС и др.).

Наиболее распространены среди промышленно выпускаемых микробных патогенов бактериальные препараты. Они обладают высокой вирулентностью по отношению к насекомым-вредителям, безопасны для окружающей флоры и фауны, быстро и эффективно воздействуют на вредителей и др.

Все микробные патогены выпускаются в виде смачивающих порошков, паст, реже – гранул, эмульсии спор и кристаллов. При непосредственном применении предполагается использование различных добавок в виде растворителей, прилипателей, способствующих повышению их эффективности.

Из всех энтомопатогенных бактерий наиболее исследованы грамположительные бактерии Bac.thuringiensis. Она не только разрушает насекомое, попадая внутрь, но и продуцирует ряд токсичных продуктов, среди которых выделяют 4 компонента:

- α-экзотоксин, или фосфолипаза С – продукт растущих клеток бактерий. Токсическое действие фермента – индуцируемый им распад незаменимых фосфолипидов в ткани насекомого, что приводит к его гибели;

- β-экзотоксин – накапливается в культуральной жидкости при росте клеток. Его действие в конечном итоге приводит к прекращению синтеза РНК. По сравнению с другими токсинами действует медленнее. По наблюдениям, β-экзотоксин – мутаген, поражающий генетический аппарат особей;

- γ-экзотоксин – малоизученный компонент, неидентифицированный фермент (или группа ферментов);

- δ-эндотоксин – параспоральный кристаллический эндотоксин. Образуется в процессе споруляции бактерии в противоположной от формирующейся споры части бактерии. На завершающей стадии спорообразования токсин приобретает форму 8-гранного кристалла. Доказано, что кристаллический белок в кишечнике восприимчивых насекомых распадается на молекулы протоксина. Протоксин под действием протеиназ распадается на токсические фрагменты. Различие в восприимчивости некоторых видов насекомых к действию кристалла, по-видимому, связано с присутствием специальных кишечных протеаз, осуществляющих гидролиз кристаллов in vivo. Такими протеазами обладают не все насекомые, отсюда и избирательность действия δ-токсина. Чтобы насекомое погибло, кристаллы должны попасть в его организм. После поглощения кристаллов гусеницы перестают питаться. Первичным местом действия δ-токсина является средний отдел кишечника.

В зависимости от реакции на кристаллы насекомые делятся на три группы:

· реакция на препарат в целом: гибель в результате прорастания спор и последующего размножения бактерий.

Бактерии Bac. thuringiensis антагонистичны к 130 видам насекомых. Эффективнее против листогрызущих вредителей.

Препараты на основе различных вариаций Bac. thuringiensis: энтобактерин, инсектин, алестин, экзотоксин, токсобактерин, дендробациллин, битоксибациллин и др.

Промышленное производство энтомопатогенных бактерий заключается в глубинном культивировании в ферментерах (ферментаторах). Технология производства включает все стадии, типичные для любого биотехнологического производства. Температуру культивирования на всех стадиях поддерживают постоянной (28-30^оС), продолжительность ферментации составляет 35-40 часов. Используют дрожже-полисахаридную среду, содержащую в процентах: кормовые дрожжи – 2-3; кукурузную муку – 1-1.5; кашалотовый жир – 1. Перед началом культивирования рН составляет около 6.3, к концу ферментации – повышается до 8.0-8.5, что может привести к разрушению кристаллов на более мелкие фрагменты и затруднить их выделение. Чтобы предотвратить это, культуральную жидкость перед переработкой подкисляют до 6.0-6.2. Культивирование заканчивают при степени споруляции 90-95% и титре спор не менее 10⁹ в 1 мл. После сепарации культуральной жидкости получают пасту влажностью 85% с выходом около 100 кг в 1 м³ культуральной жидкости и титром порядка 20*10⁹ спор в 1 г. Фугат можно употребить для приготовления питательной среды, но не более 1-2 раз, так как в культуральной жидкости накапливаются вещества, ингибирующие развитие культуры. Фугат находит свое применение в качестве сырья при производстве кормовых дрожжей, что обеспечивает сокращение промышленных стоков и снижает расход воды. Пасту перемешивают в течение получаса для однородного распределения спор и кристаллов и отбирают пробы на проверку титра, влажности, вирулентности, наличия фага.

Конечный продукт – смачивающий порошок или стабилизированная паста.

Препарат предназначен для борьбы с садово-огородными вредителями, эффективен против 60 видов насекомых. Применяют путем опрыскивания растений водной эмульсией в период активного роста вредителя. Основная масса вредителей погибает в течение 2-10 дней. На 1 га расходуют: для овощных культур 1-3 кг, садовых – 3-5 кг.

Азотобактерин – бактериальное удобрение, содержащее свободноживущий почвенный микроорганизм Azotobacter chroococcum, способный фиксировать до 20 мг атмосферного азота на 1 г использованного сахара. Внесенные в качестве удобрения в почву бактерии также выделяют биологически активные вещества (никотиновую и пантотеновую кислоты, пиридоксин, биотин, гетероауксин, гиббереллин и др.). Эти вещества стимулируют рост растений. Кроме того, продуцируемые Azotobacter фунгицидные вещества из группы анисомицина угнетают развитие некоторых нежелательных микроскопических грибов в ризосфере растения.

Все виды Azotobacter строгие аэробы, чувствительны к содержанию в среде фосфора и развиваются лишь при высоком его содержании в питательной среде. Азотфиксирующая способность культуры подавляется аммиаком (содержание в среде связанного азота угнетает азотфиксацию). Стимулируют процесс фиксации азота соединения молибдена.

Нитрогеназная азотфиксирующая система представляет собой мультиферментный комплекс, содержащий не связанное с геном железо, молибден и SH-группы.

Микробиологическая промышленность выпускает несколько видов азотобактерина: сухой, почвенный и торфяной. Технология получения сухого азотобактерина имеет много общего с технологией производства сухого нитрагина. Сухой азотобактерин – активная культура высушенных клеток азотобактера с наполнителем. В 1 г препарата содержится не менее 0.5 млрд. жизнеспособных клеток. Культуру микроорганизма выращивают методом глубинного культивирования на среде, содержащей те же компоненты, что и при культивировании клеток Rhizobium. Дополнительно вводят только сульфаты железа и марганца, а также сложную соль молибденовой кислоты, рН 5.7-6.5.

Процесс ферментации проводят до стационарной фазы развития культуры, так как в этой фазе биологически активные вещества выделяются из клетки и остаются в культуральной жидкости. Биологически активные вещества могут также полностью или частично теряться при высушивании, однако жизнеспособные клетки быстро восстанавливают способность их продуцировать. Высушенную культуру стандартизируют, фасуют в полиэтиленовые пакеты по 0.4-2 кг и хранят при температуре 15^оС не более 3 месяцев.

Почвенный и торфяной азотобактерин представляют собой активную культуру азотобактера, размноженную на твердой питательной среде, и содержат в 1 г не менее 50 млн. жизнеспособных клеток. Для их приготовления берут плодородную почву или разлагающийся торф с нейтральной реакцией среды. К просеянному субстрату добавляют 2% извести и 0.1% суперфосфата. По 500 г полученной смеси переносят в бутыли емкостью по 0.5 л, увлажняют на 40-60% по объему водой, закрывают ватными пробками и стерилизуют. Посевной материал готовят на агаровых средах, содержащих 2% сахарозы и минеральные соли. Когда агар полностью покрывается слизистой массой коричневого цвета, полученный материал стерильно смывается дистиллированной водой и переносится на приготовленный субстрат. Содержимое бутылок тщательно перемешивают и термостатируют при 25-27^оС. Культивирование продолжают до тех пор, пока бактерии не размножатся до необходимого количества. Полученный препарат сохраняет свою активность в течение 2-3 месяцев.

Использовать азотобактерин рекомендуется только на почвах, содержащих фосфор и микроэлементы. Азотобактерин применяют для бактеризации семян, рассады, компостов. При этом урожайность увеличивается на 10-15%. Семена зерновых опудривают сухим азотобактерином из расчета 100 млрд. клеток на 1 гектарную порцию семян. Картофель и корневую систему рассады равномерно смачивают водной суспензией бактерий. Для получения суспензии 1 гектарную норму (300 млрд. клеток) разводят в 15 литрах воды. При обработке почвенным или торфяным азотобактерином семена перемешивают с увлажненным препаратом и для равномерного высева подсушивают. Корневую систему рассады смачивают приготовленной суспензией.

Биосенсоры применимы в процессах контроля содержания ксенобиотиков в природных и искусственных водоемах, почве, живых организмах; при диагностике заболеваний человека и животных, а также физиологического состояния живых организмов; в процессах микробиологического производства различных веществ и т.д.

Самым распространенным в настоящее время является амперометрический биосенсор на основе иммобилизованной глюкозоксидазы для определения сахара в крови. Исторически этот биосенсор является самым "древним". В настоящее время для определения глюкозы создано наибольшее число различных биосенсоров, что связано с необходимостью контроля содержания сахара в биологических жидкостях, например в крови, при диагностировании и лечении некоторых заболеваний, прежде всего диабета.

С помощью биосенсоров можно решить и обратную задачу: при некоторой определенной концентрации субстрата оценивать активность фермента по величине измеряемого сигнала (потенциала, тока и т. д.). Из описания работы фермента следует, что измеряемый сигнал зависит не только от концентрации субстрата, но и от каталитической активности биологического преобразователя, то есть фермента. Такое использование биосенсоров позволяет измерить активность большого числа ферментов, например в крови. Оценка активности ферментов, связанных с сердечной деятельностью, таких, как аспартамаминотрансфераза, креатинкиназа, позволяет в клинических условиях оценивать глубину инфаркта миокарда. Измерения активности фермента амилазы используются в педиатрии.

Биосенсор in vivo – датчик зондового типа, который вводится, либо прикрепляется к телу для непрерывного определения (без добавления реагентов) концентрации веществ, представляющих интерес для выявления патологии или терапии.

1. Какие из перечисленных технологий можно отнести к биотехнологиям?

Б – переработка мусора с помощью микроорганизмов и получение органических удобрений;

В – химическое производство азотной кислоты;

Г – использование препаратов азотфиксирующих бактерий в растениеводстве;

2. К биологическим факторам плодородия почв относят:

Д – симбиоз высших растений и водорослей или бактерий.

Г – накапливаться в депонирующих органах животных (печень, почки и т.д.).

6. Какие организмы используют для биоремедиации загрязненных почв?

7. Биологические энтомопатогенные препараты могут быть:

В – природных соединений, азота, фосфора и калия;

Г – азотфиксирующих, фосфорных и других стимулирующих рост растений бактерий.

В – свободноживущие и симбиотические клубеньковые бактерии.

10. Какие вещества вырабатывают микроорганизмы стимулирующие рост растений?

1. Какие из перечисленных технологий можно отнести к биотехнологиям?

В – использование растений для ремедиации почв;

2. К биологическим факторам плодородия почв относят:

А – химическое разложение органических молекул в лабораторных условиях;

Б – химический синтез полимерных соединений;

В – превращение соединений в новые продукты с помощью микроорганизмов;

Г – разрушение сложных, загрязняющих окружающую среду, веществ в результате деятельности живых систем.

4. Плазмиды (внехромосомные генетические элементы) присутствуют в клетках:

5. Микробиологическая трансформация может происходить только при условии:

А – высушивания субстрата с трансформируемым веществом;

Б – подогрева субстрата с трансформируемым веществом до температуры 40-50 ^оС;

В – достаточной влажности субстрата с трансформируемым веществом.

А – активации почвенных микроорганизмов, деградирующих полютанты;

В – снятии загрязненного слоя почвы и очистки ее за пределами места загрязнения;

Г – создании биопрудов и гидроботанических площадок на месте загрязнения;

Д – очистке без удаления загрязненной почвы из района загрязнения.

А – препараты на основе свободноживущих азотфиксирующих бактерий;

Г – препараты на основе клубеньковых бактерий;

8. Бактериальные энтомопатогенные препараты производят на основе:

9. Цитокинины – это регуляторы роста растений, которые:

А – ингибируют все физиологические процессы в растении;

Д – синтезируются, в большей части, в корнях;

Е – синтезируются, в большей части, в побегах и листьях.

10. Какие вещества вырабатывают микроорганизмы стимулирующие рост расте

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: