Инженерная энзимология

Весьма перспективной является инженерная энзимология, т.е. использование ферментов в качестве биокатализаторов при промышленным получении большого разнообразия веществ.
Ферменты повышают скорость реакции в миллион раз. Они позволяют существенно понизить температуру и давление про проведении процессов, что приводит к значительному уменьшению энергоемкости и отказу от дорогостоящих неорганических катализаторов.
Ферментный синтез в отличии от химического не вызывают загрязнения окружающей среды.
Одно из новых направлений в инженерной энзимологии – использование иммобилизованных ферментов, молекулы которых закреплены на поверхности твердого инертного носителя или в его порах.
Фермент соединяют с твердой нерастворимой основой, пользуясь химический сшивкой, сорбцией на поверхности или удержанием его в полостях пористого тела. В результате фермент оказывается нерастворимым, отделяется от реакционной массы, становится стабильным и не утрачивает активность.
В качестве носителей используют керамику, стекло, полимеры и другие материалы.
Иммобилизованные ферменты применяют в аналитических исследованиях, в тонком органическом синтезе. С ними связаны крупные перспективы в технологии искусственной пищи, в медицине, химическом анализе биологически активных соединений, иммунологии, микроэнергетике(в топливных элементах).
В биотехнологии достигнуты определенные успехи в использовании иммобилизованных клеток.
В этих процессах живые клетки бактерий, дрожжей, растений или животных иммобилизуют в студневидной форме – полиакриламидном геле, желатине или каррагенине, сначала в условиях, когда они могут размножаться, а затем в рабочем режиме.
Размножение может прекратиться, клетки переходят в покоящее состояние или даже погибают, но их ферментная система сохраняет активность. Процесс протекает непрерывно. Уже известно много промышленных процессов с применением иммобилизованных клеток, в частности получения спирта из глюкозы. Создается технология ферментного катализа целлюлозы, обеспечивающая выход сахаров более 90% от используемой целлюлозы. Осуществление этого процесса позволит в несколько раз увеличить производство ценных продуктов и даст большой экономический эффект.

90.Основные тенденции развития биотехнологии.
В современных условиях биотехнология становиться важнейшим фактором повышения эффективности общественного производства и дальнейшего ускорения научно-технического прогресса.
Биотехнология все теснее смыкается с химической технологией и направлена на удовлетворение потребностей человека в продовольствии, медикаментах, энергии, сырье, и охране окружающей среде.
Биотехнология находит широкое применение в агропромышленном, химико-лесном и металлургическом комплексах, горно- рудной промышленности и других отраслях народного хозяйства.
Существенно возрастает значение биотехнологии в широком использовании биомассы возобновляемого источника энергии и сырья.
Активно развивается техническая биоэнергетика, базирующаяся на процессах био- и термохимической конверсии различных видов биомассы в топливо.
Одно из перспективных направлений создания новых видов газообразного топлива- получение водорода. Значительные потенциальные возможности имеет получение этанола из биомассы ее ферментацией. Другим направлением является биотехнологический способ получения этанола из гидролизатов целлюлозно-содержащего сырья.
Важнейшими задачами биоэнергетики являются: расширение и исследование бактериальной газификации остаточной нефти в скважинах и торфа; конверсии биомассы водяной флоры в биогаз, жидкие виды топлива и водород; прямого биосинтеза этанола из целлюлозы и получение водорода биоконверсией с использованием солнечной энергии.
К числу перспективных направлений относят получение кормовой микробной массы.
К приоритетных проблемам относят разработку биологических методов добычи и переработки минерального сырья и извлечение из него цветных и благородных металлов.
Успешно развивается биотехнология металлов. Биотехнология позволяет вовлечь в переработку огромные запасы бедных руд и отходов, обеспечивает комплексное и более полное использования минерального сырья.
Бактерии способствуют растворению соединений серы, в том числе содержащихся в каменном угле. С помощью бактерий возможно уменьшение содержания метана в атмосфере угольных шахт. Микроорганизмы и их метаболиты возможно использовать для повышения нефтеотдачи нефтяных месторождений.
Перспективным биотехнологическим процессом является превращение лигнина в ароматические соединения. Биохимической переработкой промышленных отходов возможно получить ценные органические вещества. Чрезвычайно важна роль биотехнологии в получении биодеградируемых полимеров. Представляют интерес биохимические методы очистки газов, которые малоотходны, экологически безвредны, просты в аппаратурном оформлении и техническом обслуживании, отличаются низкой стоимостью и доступностью конструкционных и биологически активных материалов. 88.Генетическая инженерия.

Совокупность методов, позволяющих искусственно конструировать молекулы наследственного материала-дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), называется генетической инженерией.

Она является одним из перспективных разделов биотехнологии, делающей возможным вносить в клетку гены из любого организма,включая и человека, и расширить таким образом её возможности как продуцента для медицины, сельского хозяйства и промышленности.

Методами генетической инженерии возможно создание штаммов-продуцентов белков человека:интерферона,инсулина,других ценных лекарств,диагностических препаратов,создание новых штаммов для производства антибиотиков,аминокислот,витаминов,а также выделение новых культур микроорганизмов и создание биокатализаторов,которые найдут применение во многих отраслях народного хозяйства.

Успешно развивается генетическая инженерия в растениеводстве.

Генетический синтез клеток может вызвать появление у растений таких свойств, как стойкость к условиям окружающей среды, повышение интенсивности фотосинтеза, возникновение у бактерий,обитающих на корнях растений,азотфиксирующей способности и пр.

Активизация фотосинтеза и передача азотфиксирующей способности зерновым культурам способствует выведению сортов с более высоким содержанием белка.

Попутно решается проблема экономии энергоресурсов,используемых в производстве азотных удобрений.