Методическое пособие для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе №1 по дисциплине экобиотехнология для студентов заочной фомы обучения направлений 030504 «Экономика предприятий»


НазваниеМетодическое пособие для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе №1 по дисциплине экобиотехнология для студентов заочной фомы обучения направлений 030504 «Экономика предприятий»
страница1/9
Дата публикации08.04.2013
Размер1.16 Mb.
ТипМетодическое пособие
userdocs.ru > География > Методическое пособие
  1   2   3   4   5   6   7   8   9


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
Методическое пособие

для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе № 1 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»

Симферополь 2012
Методические указания подготовлены:
к.б.н., доцентом кафедры биотехнологий,

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.)

Рецензенты:

Баглаева Л.Ю., доцент кафедры виноделия и технологии бродильных производств
^ Хлевная Г.С., доцент кафедры фитодизайна и ботаники
Ответственный за выпуск:
Макрушин Н.М. – заведующий кафедрой биотехнологий, генетики и физиологии растений, доктор с.-х. наук, член-корр. НААН Украины
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………6

Тема № 1. Введение. Биотрансформация (биоконверсия), биодеструкция (биодеградация) и биодоступность органических ксенобиотиков……………………………………………………………7

1. Задачи и содержание курса. Связь со специальными и общетехническими дисциплинами. История вопроса…………………..7

2. Современное экологическое состояние земельных ресурсов, необходимость альтернативного биологического земледелия. Сельскохозяйственные системы безотходного экологически чистого производства…………………………………………………………….11

3. Биотрансформация (биоконверсия), биодеструкция (биодеградация) и биодоступность органических ксенобиотиков. Понятие биотрансформации, биодеструкции и биодоступности…….15

4. Микроорганизмы – деструкторы. Генетические основы создания рекомбинантных микроорганизмов – деструкторов органических ксенобиотиков……………………………………………16

5. Факторы окружающей среды и биодоступность ксенобиотиков. Особенности микробиологической трансформации отдельных классов органических ксенобиотиков. Биотрансформация ксенобиотиков водорослями и растениями…………………………….17

Тема № 2. Биотрансформация загрязнений неорганической природы. Биодеструкция природных и синтетических полимерных материалов………………………………………………24

  1. Биотрансформация загрязнений неорганической природы………………………………………………………………..24

1.1. Биотрансформация соединений азота……………………25

1.2. Биотрансформация металлов. Биотрансформация соединений серы……………………………………………….26

1.3. Транслокационная миграция тяжелых металлов и радионуклидов в растения…………………………………….35

1.4. Накопление загрязнений гидробионтами………………..39

  1. Биодеструкция природных и синтетических полимерных материалов…………………………………………………………….40

2.1. Разложение природных полимеров………………………40

2.2. Биодеградация ксенобиотиков лигнолитическими микроорганизмами…………………………………………….41

2.3. Биодеградация синтетических полимерных материалов. Проблема создания биодеградируемых пластиков………….41

Тема № 3. Биологическая очистка промышленных и природных загрязненных водных сред………………………………48

  1. Характеристика сточных вод; требования к их очистке…48

  2. Классификация методов биологической очистки сточных вод…………………………………………………………………………49

  3. Общие принципы очистки сточных вод и организации очистных сооружений……………………………………………………50

  4. Аэробная биологическая очистка сточных вод…………..52

  5. Анаэробная биологическая очистка сточных вод………..53

  6. Биологическая очистка природных водоемов. Биопруды и гидроботанические площадки…………………………………………...55

Тема № 4. Биоремедиация почв. Биологическая очистка и дезодорация газовоздушных выбросов……………………………....59

  1. Основные современные подходы к методам и технологиям биологической очистки почв. Биоремедиация in situ. Биоремедиация ex situ…………………………………………………………………………59

  2. Биологическое удаление тяжелых металлов и радионуклидов……………………………………………………………62

  3. Фиторемедиация……………………………………………63

  4. Биологические основы очистки и дезодорации газов. Методы биодезодорации………………………………………………..65

Тестовые задания………………………………………………..70

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………..90
ВВЕДЕНИЕ
Экологическая биотехнология занимает особое место в комплексе наук биотехнологического профиля и биотехнологических процессов. Это связано не только с обострением проблем охраны окружающей среды и потребностью рационально использовать природные ресурсы, но и с проблемами недостатка в Мире продуктов питания для человека, кормов для животных, качественных медицинских препаратов.

Направления развития экологической биотехнологии включают:

- утилизацию сельскохозяйственных, бытовых и промышленных отходов;

- очистку стоков и газо-воздушных выбросов;

- деградацию ксенобиотиков;

- ремедиацию (восстановление) почв;

- получение эффективных и нетоксичных препаратов для борьбы с болезнями и вредителями культурных растений и домашних животных;

- создание альтернативных и безвредных для окружающей среды способов воспроизводства пищи;

- оздание лекарственных препаратов;

- альтернативные методы получения различных видов топлива;

- добычи полезных ископаемых из малоперспективных или выработанных месторождений.

В настоящее время процесс подготовки специалистов для сельского хозяйства должен включать теоретические и практические знания в области экологических биотехнологий.

Данные методические материалы предназначены для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе № 1 в рамках смыслового модуля «Биотехнология и ее использование в решении экологических проблем. Биодеградация (биодеструкция) ксенобиотиков.» 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 № 1

Введение. Биотрансформация (биоконверсия), биодеструкция (биодеградация) и биодоступность органических ксенобиотиков
План:

1. Задачи и содержание курса. Связь со специальными и общетехническими дисциплинами. История вопроса.

2. Современное экологическое состояние земельных ресурсов, необходимость альтернативного биологического земледелия. Сельскохозяйственные системы безотходного экологически чистого производства.

^ 3. Биотрансформация (биоконверсия), биодеструкция (биодеградация) и биодоступность органических ксенобиотиков. Понятие биотрансформации, биодеструкции и биодоступности.

4. Микроорганизмы – деструкторы. Генетические основы создания рекомбинантных микроорганизмов – деструкторов органических ксенобиотиков.

5. Факторы окружающей среды и биодоступность ксенобиотиков. Особенности микробиологической трансформации отдельных классов органических ксенобиотиков. Биотрансформация ксенобиотиков водорослями и растениями.
^ 1. Задачи и содержание курса. Связь со специальными и общетехническими дисциплинами. История вопроса

Биотехнологии, связанные с охраной окружающей среды, биодеструкцией и утилизацией отходов, а также получением биотоплива, именно экобиотехнология – это самое перспективное направление современной высокой технологии.

^ Задачи дисциплины «Экобиотехнология»:

- изучить понятия и термины, используемые во всех направлениях экологической биотехнологии;

- ознакомиться с видами продуктов и препаратов экобиотехнологических производств;

- получить практические навыки использования экобиотехнологических процессов в разных отраслях сельскохозяйственного производства;

- научиться планировать, рассчитывать и организовывать экобиотехнологическое производство.

^ Связь со специальными и общетехническими дисциплинами.

Изучению дисциплины «Экобиотехнология» предшествует комплекс наук (высшая математика, химия (органическая, неорганическая, биологическая), почвоведение, физиология растений, микробиология, растениеводство, общая биология, генетика, экология и др.). Экобиотехнология прикладная наука, использующая научные знания, полученные в разных областях.

^ История развития биотехнологии.

Нельзя отделить развитие экобиотехнологии как науки от развития биотехнологии в целом. Биотехнология формировалась и эволюционировала по мере формирования и развития человеческого общества, развитие ее, условно, можно разделить на 4 периода:

^ 1. Эмпирический период или доисторический – самый длительный, охватывающий примерно 8000 лет, из которых более 6000 лет до н.э. и около 2000 лет н.э. Древние народы того времени интуитивно использовали приемы и способы изготовления хлеба, пива, сыра и кисломолочных продуктов, вина, шампанского, квашеной капусты, медовых алкогольных напитков, силоса которые теперь мы относим к разряду биотехнологических.

Таким образом, народы исстари пользовались на практике биотехнологическими процессами, ничего не зная о микроорганизмах.

^ 2. Этиологический период в развитии биотехнологии охватывает вторую половину XIX в. и первую треть XX в. (1856-1933 гг.). Он связан с выдающимися исследованиями великого французского ученого Л. Пастера (1822-95) – основоположника научной микробиологии.

Пастер установил микробную природу брожения, доказал возможность жизни в бескислородных условиях, создал научные основы вакцинопрофилактики и др.

В 1859 г. Л. Пастер впервые приготовил жидкую питательную среду.

В 1881 г. Р. Кох предложил метод культивирования бактерий на стерильных ломтиках картофеля и на агаризованных питательных средах. И, как следствие этого, удалось доказать индивидуальность микробов и получить их в чистых культурах. Более того, каждый вид мог быть размножен на питательных средах и использован в целях воспроизведения соответствующих процессов (бродильных, окислительных и др.).

^ Среди достижений 2-го периода особо стоит отметить следующие:

- 1856 – чешский монах Г. Мендель открыл законы доминирования признаков и ввел понятие единицы наследственности;

- 1869 – Ф. Милер выделил «нуклеин» (ДНК) из лейкоцитов;

- 1883 – И. Мечников разработал теорию клеточного иммунитета;

- 1892 – Д. Ивановский открыл вирусы;

- 1893 – В. Оствальд установил каталитическую функцию ферментов;

- 1902 – Г. Хаберланд показал возможность культивирования клеток растений в питательных растворах;

- 1912 – Ц. Нейберг раскрыл механизм процессов брожения;

-1913 – Л. Михаэлис и М. Ментен разработали кинетику ферментативных реакций;

- 1926 – X. Морган сформулировал хромосомную теорию наследственности;

- 1928 – Ф. Гриффит описал явление «трансформации» у бактерий;

- 1932 – М. Кнолль и Э. Руска изобрели электронный микроскоп.

В этот период было начато изготовление прессованных пищевых дрожжей, а также продуктов их метаболизма – ацетона, бутанола, лимонной и молочной кислот, во Франции приступили к созданию биоустановок для микробиологической очистки сточных вод.

Тем не менее, накопление большой массы клеток одного возраста оставалось исключительно трудоемким процессом. Вот почему требовался принципиально иной подход для решения многих задач в области биотехнологии.

^ 3. Биотехнический период – с 1933 г. по 1972 г.

В 1933 г. А. Клюйвер и А.Х. Перкин опубликовали работу «Методы изучения обмена веществ у плесневых грибов», в которой изложили основные технические приемы, а также подходы к оценке получаемых результатов при глубинном культивировании грибов. Началось внедрение в биотехнологию крупномасштабного герметизированного оборудования, обеспечивающего проведение процессов в стерильных условиях.

Особенно мощный толчок в развитии промышленного биотехнологического оборудования был отмечен в период становления и развития производства антибиотиков (время второй мировой войны 1939-1945 гг., когда возникла острая необходимость в противомикробных препаратах для лечения больных с инфицированными ранами).

Все прогрессивное в области биологических и технических дисциплин, достигнутое к тому времени, нашло свое отражение в биотехнологии:

- 1936 – были решены основные задачи по конструированию, созданию и внедрению в практику необходимого оборудования, в том числе главного из них – биореактора (ферментера);

- 1942 – М. Дельбрюк и Т. Андерсон впервые увидели вирусы с помощью электронного микроскопа;

- 1943 – пенициллин произведен в промышленных масштабах;

- 1949 – Дж. Ледерберг открыл процесс конъюгации у Е. coli;

- 1950 – Ж. Моно разработал теоретические основы непрерывного управляемого культивирования микробов;

- 1952 – У. Хейс описал плазмиду как внехромосомный фактор наследственности;

-1953 – Ф. Крик и Дж. Уотсон расшифровали структуру ДНК.

- 1960 – С. Очоа и А. Корнберг выделили белки, которые могут «сшивать» или «склеивать» нуклеотиды в полимерные цепочки, синтезируя тем самым макромолекулы ДНК. Один из таких ферментов был выделен из кишечной палочки и назван ДНК-полимераза;

- 1961 – М. Ниренберг прочитал первые три буквы генетического кода для аминокислоты фенилаланина;

- 1962 – X. Корана синтезировал химическим способом функциональный ген;

-1969 – М. Беквит и С. Шапиро выделили ген lac-оперона (лактозного оперона) у Е. coli;

- 1970 – выделен фермент рестриктаза (рестриктирующая (разрезающая) эндонуклеаза).

^ 4. Геннотехнический период начался с 1972 г., когда П. Берг создал первую рекомбинацию молекулы ДНК, тем самым, показав возможность направленных манипуляций с генетическим материалом бактерий.

Естественно, что без фундаментальной работы Ф. Крика и Дж. Уотсона по установлению структуры ДНК было бы невозможно достигнуть современных результатов в области биотехнологии.

^ Создание новых методов исследований явилось необходимой предпосылкой развития биотехнологии в 4-ом периоде:

- 1975 – Г. Келлер и Ц. Мильштейн описали метод получения моноклональных антител;

- 1977 – М. Максам и У. Гилберт разработали метод анализа первичной структуры ДНК путем химической деградации, а Дж. Сэнгер – путем полимеразного копирования с использованием терминирующих аналогов нуклеотидов;

- 1981 – разрешен к применению в США первый диагностический набор моноклональных антител;

- 1982 – поступил в продажу человеческий инсулин, продуцируемый клетками кишечной палочки; разрешена к применению в Европейских странах вакцина для животных, полученная по технологии рекомбинантных ДНК; разработаны генно-инженерные интерфероны, фактор некротизации опухоли, интер-лейкин-2, соматотропный гормон человека и др;

- 1986 – К. Мюллис разработал метод полимеразной цепной реакции (ПЦР);

- 1988 – началось широкомасштабное производство оборудования и диагностических наборов для ПЦР;

- 1997 – клонировано первое млекопитающее (овечка Долли) из дифференцированной соматической клетки.

^ Наиболее важные достижения биотехнологии в 4-ом периоде:

1. Разработка интенсивных процессов (вместо экстенсивных) на основе направленных, фундаментальных исследований (с продуцентами антибиотиков, ферментов, аминокислот, витаминов).

2. Получение суперпродуцентов.

3. Создание различных продуктов, необходимых человеку, на основе генноинженерных технологий.

4. Создание необычных организмов, ранее не существовавших в природе.

5. Разработка и внедрение в практику специальной аппаратуры биотехнологических систем.

6. Автоматизация и компьютеризация биотехнологических производственных процессов.
2. Современное экологическое состояние земельных ресурсов, необходимость альтернативного биологического земледелия. Сельскохозяйственные системы безотходного экологически чистого производства

Земельный фонд Украины (60,4 млн. га) характеризуется высоким уровнем освоенности. Распаханность территории составляет около 56 %, чего нет ни в одной стране мира. Для сравнения в США этот показатель 27 %, во Франции – 42 %, в ФРГ – 33 %. В среднем на одного жителя Украины приходится 0,81 га сельскохозяйственных угодий и 0,65 га пашни. Высокий уровень развития производительных сил и благоприятные почвенно-климатические условия для ведения сельского хозяйства обусловили интенсивное использование земель. Только 8% территории страны находится в естественном состоянии (болота, озера, горные массивы, покрытые и непокрытые лесом). В Украине все пригодные для землепользования территории уже введены в различные сферы хозяйственной деятельности.

Одновременно имеют место значительные потери угодий и отвод земель для несельскохозяйственных нужд. На смену земель, выбывших из оборота, осваивались места раскорчеванных многолетних насаждений, сенокосы, пастбища, осушенные заболоченные и переувлажненные угодья, рекультивированные территории. Качественный состав пахотных земель при этом ухудшился, так как из обращения были выведены более плодородные земли.

Вследствие экстенсивного развития сельского хозяйства происходит интенсивное развитие эрозионных процессов, уплотнение пахотного слоя почвы, снижение его плодородия, ослабления устойчивости природных ландшафтов Украины. Состояние почв в целом находится на грани истощения. Это обусловлено длительным экстенсивным использованием земельных угодий, и особенно пашни не компенсированное равнозначными мероприятиями по воспроизводству плодородия почв.

Вследствие нерационального применению средств химизации сельского хозяйства в почвах накапливаются остатки минеральных удобрений и пестицидов. Ежегодно используется свыше 4 млн. т минеральных удобрений, что в пересчете на душу население составляет почти 85 кг.

Анализ состояния земельных ресурсов показывает, что в результате интенсификации земледелия и бесконтрольного применения средств химизации качество почв постоянно ухудшается, а плодородие их снижается.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9

Похожие:

Методическое пособие для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе №1 по дисциплине экобиотехнология для студентов заочной фомы обучения направлений 030504 «Экономика предприятий» iconМетодическое пособие для самостоятельной подготовки к модульной контрольной...
Южный филиал национального университета биоресурсов и природопользования украины «крымский агротехнологический университет»
Методическое пособие для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе №1 по дисциплине экобиотехнология для студентов заочной фомы обучения направлений 030504 «Экономика предприятий» iconМетодические указания для самостоятельной подготовки к практическим...
Южный филиал национального университета биоресурсов и природопользования украины «крымский агротехнологический университет»
Методическое пособие для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе №1 по дисциплине экобиотехнология для студентов заочной фомы обучения направлений 030504 «Экономика предприятий» iconКонспект лекций по курсу: «Политология» для студентов дневной и заочной...
«Социология и социальная работа» для студентов всех специальностей и направлений подготовки дневной и заочной форм обучения. Данная...
Методическое пособие для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе №1 по дисциплине экобиотехнология для студентов заочной фомы обучения направлений 030504 «Экономика предприятий» iconВопросы к модульной контрольной работе №1 по дисциплине «Психология»...
...
Методическое пособие для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе №1 по дисциплине экобиотехнология для студентов заочной фомы обучения направлений 030504 «Экономика предприятий» iconМетодические рекомендации для самостоятельной подготовки студентов...
Методические рекомендации для самостоятельной подготовки студентов дневной и заочной форм обучения
Методическое пособие для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе №1 по дисциплине экобиотехнология для студентов заочной фомы обучения направлений 030504 «Экономика предприятий» iconМетодические указания к самостоятельной работе по дисциплине «Международная экономика»
Методические указания к самостоятельной работе по дисциплине «Международная экономика» (для студентов дневного и заочного отделения,...
Методическое пособие для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе №1 по дисциплине экобиотехнология для студентов заочной фомы обучения направлений 030504 «Экономика предприятий» iconСборник задач для проведения практических занятий по дисциплинам: «Экономика предприятий»
«Экономика предприятий», «Экономика организаций», «Экономика фирмы» для студентов всех форм обучения
Методическое пособие для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе №1 по дисциплине экобиотехнология для студентов заочной фомы обучения направлений 030504 «Экономика предприятий» iconПо органической химии
Методическое пособие предназначено для организации самостоятельной работы студентов. В нем приведены контрольные вопросы, отражающие...
Методическое пособие для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе №1 по дисциплине экобиотехнология для студентов заочной фомы обучения направлений 030504 «Экономика предприятий» iconМетодическое пособие для студентов очной, очно-заочной и заочной...
Методическое пособие для студентов очной, очно-заочной и заочной формы обучения  для дистанционного изучения курса «оценка риска...
Методическое пособие для самостоятельной подготовки к модульной контрольной работе №1 по дисциплине экобиотехнология для студентов заочной фомы обучения направлений 030504 «Экономика предприятий» iconУчебное пособие для подготовки к экзаменам Киров
Учебное пособие предназначено для студентов юридических факультетов. Может использоваться в качестве основы для подготовки к экзаменам...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница