Сигнально-коммуникативные молекулы - феромоны
Сигнально-коммуникативные молекулы распространены в воздухе, на воде.
Они передают сигналы от одного организма к другому (в надорганизационных системах (структурах)). Они влияют на поведение реципиента, они влияют на само развитие реципиента. Эти вещества в целом называются феромонами, что означает в переводе приносить, управлять.
2.1. Феромоны – ремизеры.Они вызывают немедленный поведенческий эффект, например, сигнал тревоги.
2.2. Феромоны-праймеры. Они вызывают длительный физиологический эффект в воспринимаемом организме, например, вещества, регулирующие особи насекомых к определенной касте.
Классификация феромонов:
1. По взаимодействию между видами животных.
1.1.анеомоны (они дают выгоду донору, именно тому, кто вырабатывает феромоны)
1.2.кайромоны (они дают выгоду тому, кто их воспринимает)
2. По практическому использованию феромонов
2.1.феромоны-ловушки ( вместо инсектицидов и ядохимикатов)
2.2.феромоны-микроорганизмы, которые также выделяют феромоны, например, при процессе коньюгирования, когда идет сближение донора и реципиента. Если заингибировать этот процесс, то можно уменьшить коньюгацию, а это принципиально важно при таком явлении, как госпитальные инфекции.
Биотехнологические аспекты фармацевтического производства
Биотехнологическое производствро наукоемкое производство и высоко эффективное производство, что влечет за собой значительное уменьшение количества отходов такого производства. При этом мало расходуется природных ресурсов, сам процесс является мало энергозатратным (мало энергоемким). Так потребление ресурсов (энергии) составляет всего 0,6-1% от всей промышленности, потребление воды 0,01%, выброс вредных веществ в атмосферу 0,00…%.
|
|
|
Этапы биотехнологического процесса
• подготовительные операции
• биосинтез в ферментере
• выделение и очистка вещества
Направление совершенствования биотехнологического производства:
1. Совершенствование биосинтеза в ферментере приведет к уменьшению потребления энергии, уменьшению выброса вредных веществ. Это достигается выбором продуцента.
2. Замена дефицитных сред на недефицитные, а также использование недефицитных реактивов (например, китовый жир используется как пеногаситель (детергент), но он дефицит, так как был принят запрет на отстрел китов и стали выпускать синтетические пеногасители).
3. Работа с иммобилизованными биообъектами.
4. Совершенствование выделения и очистки; уменьшение количества используемых органических растворителей и введение мембранной технологии; соблюдение правил GMP. Идеальное производство – это безотходное производство, что на практике получить невозможно. Реально иметь только малоотходное производство.
|
|
|
Проблема биотехнологии в экологическом плане
I. Уничтожение твердых отходов (мицелия, биомассы продуцента).
II. Очистка жидких отходов (отходов от культуральной жидкости)
III. Ликвидация газообразных отходов.
I. Уничтожение твердых отходов
Известно, что при отделении мицелия фильтрованием получают сотни тонн мицелия в год. В нем имеются и остатки целевого продукта. В настоящее время:
1. Мицелий подсушивают и отвозят на городские свалки (самый примитивный путь утилизации).
2. Помещают мицелий в грунтовые ямы на бетонный пол, перемешивают с почвой и оставляют на несколько лет – почвенные микроорганизмы перерабатывают мицелий (этот путь утилизации удобный, но не перспективный). Бетонный пол делают для того, чтобы после закладки мицелия дождевые воды не вымывали бы вещества из мицелия и они не попадали бы в грунтовые воды.
Более современные пути утилизации:
1. Мицелий можно стерилизовать, перемешивать и добавлять в корм сельско-хозяйственных животных (в нашей стране не используется)
2. Мицелий можно добавлять в строительные материалы (например, в кирпич) – при этом увеличивается его прочность (как перспектива)
|
|
|
3. Из мицелия можно извлекать определенные фракции и использовать для определенных целей (например, из продуцента тетрациклина можно извлечь общую липидную фракцию и использовать ее как детергент вместо китового жира)
II. Очистка жидких отходов
Рис. 1.1- этап. Культуральная жидкость подается в первый отстойник с отсосом.
2- этап. Жидкость подается в аэротенк. Аэротенк – это большой железобетонный бассейн, на дне которого уложены трубы, по которым непрерывно подается воздух из внешней среды.
Во внешнем воздухе имеется смесь микроорганизмов (биоценоз). Они окисляют органические вещества до СО2 и Н20, при этом количество органических веществ уменьшается на 80-90%. Биоциноз формируется сам по себе (из всех микроорганизмов, попавших вместе с воздухом из внешней среды, активно размножаются только те микроорганизмы, пищей для которых служат органические вещества, находящиеся в стоках). Эти микроорганизмы называют активным илом. Он состоит из нескольких десятков видов микроорганизмов:
- 70% относятся к роду Pseudamonas
- 20% относятся к роду Bacterium- споровые грамположительные палочки
- 10% относится к роду Bacillus и грамотрицательные кокки.
|
|
|
3- этап. Сточные воды из аэротенка подаются во второй отстойник.
Во втором отстойнике происходит осаждение активного ила. Часть ила из отстойника вновь подают в аэротенк, а часть высушивают и используют как удобрение.
4- этап. Сточные воды подаются на биофильтры. Биофильтры составляют блок доочистки. Биофильтры – это пленки, расположенные перпендикулярно течению жидкости. В них вмонтированы штаммы-деструкторы (разрушители), полученные методом генной инженерии (они насыщены плазмидами и окислительными ферментами). Иногда эти штаммы добавляют в аэротенк (в качестве «закваски»). Однако, в аэротенке эти штаммы нельзя держать постоянно, так как они будут постепенно терять способность к деструкции(штаммы - это всего лишь искусственно созданный организм). В настоящее время в продаже имеются коммерческие «закваски» под фирменными названиями «Термобал», «Липобал», применяемые для окисления жиров. Приблизительная доза этих препаратов: 100 грамм на 1000 м3жидких отходов.
Использование термина «фильтр» для описания этой системы водоочистки во многих отношениях неудачно, поскольку механизм обезвреживания примесей здесь связан не с их механическим удерживанием, а с теми же самыми последовательными процессами связывания и биологического окисления, которые реализуются в системах с активным илом.
Подлежащие очистке сточные воды контактируют прежде всего с верхней частью неподвижного слоя, толщина которого составляет обычно от одного до трех м; сточные воды подают непрерывно через расположенные над неподвижным слоем насадки сопла или периодически с помощью вращающегося разбрызгивателя (рис. 2.). И в том и в другом случае скорость потока сточных вод должна быть достаточно низкой, чтобы слой насадки не оказался под водой. Для обеспечения нужной скорости переноса кислорода поступающие в систему сточные воды должны обтекать покрытую слизью насадку достаточно тонким слоем, не препятствующим дыханию аэробных организмов, находящихся на наружной поверхности пленки микроорганизмов.
Рис. 2. Биологический капельный фильтр:1 – вращающийся разбрызгиватель сточных вод; 2 – насадка; 3 –трубопровод для подачи сточных вод; 4 – дренаж; 5 – бетонная ограждающая стена;6 – отверстия для поступления воздуха
В отличие от процессов с участием активного ила, обычно требующих принудительной аэрации, через биологический фильтр воздух циркулирует благодаря естественной конвекции. Движущей силой конвекции является разность температур, создающаяся в фильтре за счет биологического окисления загрязняющих веществ, присутствующих в сточных водах; отверстия для поступления воздуха и связанные с ними вентиляционные трубопроводы (расположенные внутри фильтра) обеспечивают поступление воздуха в нижние и промежуточные слои насадки.
Возникновение и развитие анаэробных областей в толще пленки микроорганизмов приведут к формированию газовых пузырьков, которые, в свою очередь, вызовут частичное отделение пленки от носителя.
Образовавшиеся таким путем и унесенные из биологического фильтра потоком воды организмы часто называют гумусом; последний, необходимо отделять в отстойнике, установленном непосредственно после биологического фильтра. С другой стороны, в результате этого процесса регулируется толщина пленки микроорганизмов, среднее значение которой зависит от множества факторов. В правильно эксплуатируемом биологическом фильтре толщина пленки микроорганизмов обычно составляет около 0,35 мм.
Недостатком высоконагружаемых биологических фильтров является вымывание большого количества гумуса, который необходимо отделять в отстойнике.
Для того чтобы понять принцип работы биологического фильтра, полезно проследить за происходящими в фильтре превращениями в пространстве и времени. Предположим, что мы перемещаемся внутри фильтра сверху вниз вместе с каплей жидкости. По мере движения через неподвижный слой насадки состав жидкости изменяется во времени, что обусловлено поглощением разных компонентов различными микроорганизмами. По мере изменения состава жидкой среды в ней поочередно развиваются преимущественно определенные виды микроорганизмов, что, в свою очередь, приводит к изменению ее состава и затем к замене одной доминирующей популяции другой.
Теперь перенесем наблюдения в фиксированную в пространстве систему координат. То, что раньше представлялось нам как изменения в капле во времени, теперь будет иметь характер распределения в рабочем пространстве фильтра, эксплуатируемого в стационарном состоянии. Организмы, наиболее приспособленные к утилизации питательных веществ сточных вод, доминируют в верхней части слоя насадки; здесь же изобилуют прочно связанные с насадкой грибы и свободно плавающие ресничные. В нижней части фильтра преобладают стебельчатые ресничные и нитрифицирующие бактерии. Среди обитателей биологических фильтров можно обнаружить и высших животных, из которых наиболее многочисленны популяции червей и личинок насекомых. Эти животные питаются организмами слизистого слоя, растущими на насадке фильтра; регулирование численности их популяций является важным фактором при управлении работой фильтра.
Разделение организмов в пространстве биологического фильтра позволяет каждому виду полностью адаптироваться к соответствующему окружению. По этой причине, в частности, низко нагружаемые биологические фильтры обычно обеспечивают большую прозрачность и большую степень нитрификации очищенной воды, чем системы с активным илом. Кроме того, опыт эксплуатации водоочистных станций показал, что по сравнению с системами с активным илом биологические фильтры менее чувствительны к пиковым нагрузкам токсичных веществ. В то же время, как показано в табл. 6.1, в некоторых отношениях системы с активным илом превосходят биологические фильтры. Предпочтение той или иной системе водоочистки можно отдать. Только после тщательного изучения характеристик сточных вод.
5- этап. Хлорирование.
III. Ликвидация газообразных отходов.
Ликвидация газообразных отходов: проводится на колонках с катализатором при температуре – 3000 0С (происходит сжигание отходов до СО2).
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 796; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!