Научно-образовательный комплекс по кредитной технологии обучения Методические указания (стр. 1 из 7)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ИННОВАЦИОННЫЙ ЕВРАЗИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Научно-образовательный комплекс
по кредитной технологии обучения
Методические указания
к практическим работам
по дисциплине Основы биотехнологического производства
для студентов 3 курса специальности
050701 «Биотехнология»
ПАВЛОДАР 2009 год
УТВЕРЖДЕНО
Директор Инженерной Академии
Док. вет. наук, проф. _________ Е.Б. Никитин
«___» _______________ 2009 г.
Автор: ст.преподаватель _____________ В.Ш. Ахметова
Кафедра «Прикладная биотехнология»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ РАБОТАМ
по дисциплине Основы биотехнологического производства
для студентов специальности
050701 «Биотехнология»
для очной формы обучения
на базе среднего образования
Разработана на основании Государственного общеобязательного стандарта высшего образования РК специальности 050701 – «Биотехнология», ГОСО РК 3.08.327-2006, «Образование высшее профессиональное. Бакалавриат», г. Астана, 2006 г. и на основании рабочей учебной программы дисциплины.
Рассмотрена на заседании кафедры «Прикладная биотехнология»
Протокол № ____ от _________200 г.
Зам. зав. кафедрой «Прикладная биотехнология» ________ М.С. Омаров
Утверждена на заседании научно-методического совета Инженерной Академии и рекомендована к изданию
Протокол № ____ от __________200 г.
Председатель НМС Инженерной Академии
Канд. техн. наук, проф. ______________ Е.К. Ордабаев
Согласовано:
Начальник ИМО
к.п.н., проф. ________________ Н.М. Ушакова
сдано в __________________
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ Стр.
Практическая работа № 1 5
Практическая работа № 2 7
Практическая работа № 3 10
Практическая работа № 4 12
Практическая работа № 5 15
Практическая работа № 6 19
Практическая работа № 7 21
Рекомендуемая литература 25
ВВЕДЕНИЕ
Учебный курс «Основы биотехнологических производств» является дисциплиной которая возникла на стыке технических (физика, теплотехника) и естественных (химия, биология, физиология) дисциплин, теоретические исследования и практические результаты которой широко применяются в различных областях деятельности человека.
В результате изучения курса « основы биотехнологических производств» основанного на жизнедеятельности микроорганизмов и биохимических процессах, осуществляемых ферментативными системами; основы процессов биокатализа и биотрансформации; особенности выделения продукта в биотехнологических производствах.
Рассмотрено использование биотехнологии в различных отраслях народного хозяйства, подробно приведены типовые схемы биотехнологических процессов.
Курс «Основы биотехнологических производств» состоит из теоретического и фактического материала.
Фактический материал систематизирован по функциональному признаку.
В основе общетеоретических вопросов лежат знания с основами технической микробиологии, а также с процессами и аппаратами химической технологии. Она включает совершенно не связанные между собой разделы научных знаний: микробиологию, анатомию растений и животных, биохимию, иммунологию, клеточную биологию, физиологию растений и животных, различные систематики, экологию, генетику, биофизику, математику и много других областей естествознания.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1.
Тема: МИКРООРГАНИЗМЫ - ОСНОВА БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ. МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ МИКРОБНЫХ КЛЕТОК. ХАРАКТЕРИСТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩИХ СПИРТОВОЕ, МОЛОЧНОКИСЛОЕ, ПРОПИОНОВОКИСЛОЕ, МАСЛЯНОКИСЛОЕ БРОЖЕНИЕ.
Цель: Классификация питательных субстратов, биообъектов; состав питательных субстратов, биообъектов.
Методическое обеспечение: Методические указания по выполнению практических работ.
В качестве таких объектов биотехнологии могут выступать клетки микроорганизмов, животных и растений, трансгенные животные и растения, а также многокомпонентные ферментные системы клеток и отдельные ферменты. Основой большинства современных биотехнологических производств до сих пор все еще является микробный синтез, т. е. синтез разнообразных биологически активных веществ с помощью микроорганизмов. К сожалению, объекты растительного и животного происхождения в силу ряда причин еще не нашли столь широкого применения. Независимо от природы объекта, первичным этапом разработки любого биотехнологического процесса является получение чистых культур организмов (если это микробы), клеток или тканей (если это более сложные организмы – растения или животные). Многие этапы дальнейших манипуляций с последними (т.е. с клетками растений или животных), по сути дела, являются принципами и методами, используемыми в микробиологических производствах. И культуры микробных клеток, и культуры тканей растений и животных с методической точки зрения практически не отличаются от культур микроорганизмов.
Мир микроорганизмов крайне разнообразен. В настоящее время относительно хорошо охарактеризовано (или известно) более 100 тысяч различных их видов. Это в первую очередь прокариоты (бактерии, актиномицеты, риккетсии, цианобактерии) и часть эукариот (дрожжи, нитчатые грибы, некоторые простейшие и водоросли). При столь большом разнообразии микроорганизмов весьма важной, а зачастую и сложной, проблемой является правильный выбор именно того организма, который способен обеспечить получение требуемого продукта, т. е. служить промышленным целям. Разделение микроорганизмов на промышленные и непромышленные для лиц, далеких от микробиологии, молекулярной биологии и молекулярной генетики, кажется достаточно определенным: те микроорганизмы, которые используются в промышленном производстве – промышленные, а те, которые не используются, – непромышленные. Однако для тех, кто близко соприкасается с вышеперечисленными отраслями биологических знаний, граница проходит между немногочисленной, но глубоко изученной группой микроорганизмов, служащих модельными объектами при исследованиях фундаментальных жизненных процессов, и всеми остальными микроорганизмами, которые, как правило, генетиками, молекулярными биологами и генными инженерами не изучались совсем или изучались в очень ограниченной степени. К числу первых относятся кишечная палочка (E. coli), сенная палочка (Bac. subtilis) и пекарские дрожжи (S. cerevisiae). Во многих биотехнологических процессах используется ограниченное число микроорганизмов, которые классифицируются как GRAS («generally recognized as safe» обычно считаются безопасными). К таким микроорганизмам относят бактерии Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, другие виды бацилл и лактобацилл, виды Streptomyces. Сюда также относят виды грибов Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus и дрожжей Saccharomyces и др. GRAS-микроорганизмы непатогенные, нетоксичные и в основном не образуют антибиотики, поэтому при разработке нового биотехнологического процесса следует ориентироваться на данные микроорганизмы, как базовые объекты биотехнологии.
Микробиологическая промышленность сегодня использует тысячи штаммов из сотен видов микроорганизмов, которые первично были выделены из природных источников на основании их полезных свойств, а затем (в большинстве своем) улучшены с помощью различных методов. В связи с расширением производства и ассортимента выпускаемой продукции в микробиологическую промышленность вовлекаются все новые и новые представители мира микробов. Следует отдавать себе отчет, что в обозримом будущем ни один из них не будет изучен в той же степени, как E.coli и Bac.subtilis. И причина этого очень простая – колоссальная трудоемкость и высокая стоимость подобного рода исследований. Следовательно, возникает проблема разработки стратегии и тактики исследований, которые обусловили бы с разумной затратой труда извлечь из потенциала новых микроорганизмов все наиболее ценное при создании промышленно важных штаммов-продуцентов, пригодных использованию в биотехнологических процессах.
Следующим этапом является выделение чистой культуры с дальнейшим дифференциально-диагностическим изучением изолированного микроорганизма и, в случае необходимости, ориентировочным определением его продукционной способности. Существует и другой путь подбора микроорганизмов-продуцентов – это выбор нужного вида из имеющихся коллекций хорошо изученных и досконально охарактеризованных микроорганизмов. При этом, естественно, устраняется необходимость выполнения ряда трудоемких операций.