Культивирование одиночных клеток

Большой интерес представляет культура одиночных клеток. Ее применяют в клеточной селекции для отбора гибридных клеток и их клонирования, а также для генетических и физиологических исследований. Например, вопрос о причинах генетической неод­нородности легче решать, используя клон-потомство одной клет­ки, а не гетерогенную ткань исходного экспланта.

Однако культивирование одной или нескольких клеток связа­но с определенными трудностями, состоящими в том, что оди­ночная клетка живет, но не делится в тех условиях, которые раз­работаны для нормального роста и размножения клеток каллус - ной ткани. Поэтому при культивировании одиночных клеток по­требовалась выработка специальных методов. Все они основаны на использовании так называемого «кондиционирующего факто­ра» — метаболитов, выделяемых в среду делящимися клетками. Когда на питательную среду высаживается одна клетка или не­большое их количество, они не делятся, так как выделяемого кон­диционирующего фактора не хватает для индукции деления. Сле­довательно, необходимо повысить концентрацию фактора в пи­тательной среде. Этой цели служат следующие методы:

1. Метод ткани-«няньки» — кондиционирующий фактор выде­ляется находящимися рядом с одиночной клеткой кусочками тка- ни-«няньки».

2. Метод «кормящего слоя» — кондиционирующий фактор вы­деляют активно делящиеся клетки суспензионной культуры того же вида растений, что и одиночная клетка.

3. Кондиционирование среды — осуществляется путем добав­ления в нее питательной среды, отфильтрованной от интенсивно делящихся клеток.

4. Метод культивирования одиночных клеток — осуществляется в микрокапле, т.е. в очень малом объеме (=20 мкл) богатой пита­тельной среды (Ю.Ю.Глеба).

Точно сказать, что представляет собой кондиционирующий фактор, пока невозможно. Согласно исследованиям А.И.Павло­вой и Р. Г. Бутенко (1969), этот фактор водорастворим, термоста­билен, не заменяется фитогормонами, включает низкомолекуляр­ные вещества.

45. Культивирование системы животных клеток.? Существует 2 основных системы культивирования клеток.
1. Непроточные культуры - тип культур, в котором клетки вводят в фиксированный объем среды. По мере роста клеток происходит использование питательных веществ и накопление метаболитов, поэтому среда должна периодически меняться, что приводит к изменению клеточного метаболизма, называемого еще и физиологической дифференцировкой. Со временем, в результате истощения среды происходит прекращение пролиферации клеток.Увеличить продолжительность жизни непроточных культур можно несколькими способами: прерывистый (часть культуры заменяется равным объемом свежей среды); постоянный (объем культуры увеличивается с постоянной низкой скоростью, а небольшие порции клеток периодически удаляются); перфузионный (осуществляется постоянное поступление свежей среды в культуру и одновременное удаление равного объема использованной (бесклеточной) среды).
Перфузия может быть открытой, когда из системы удаляется вся среда, и закрытой, когда удаляемая среда проходит через дополнительный сосуд, где восстанавливается ее рН и осуществляется аэрирование, и возвращается в культуральный сосуд. Все системы непроточных культур характеризуются накоплением отходов в той или иной форме и непостоянством внешних условий. 2. Проточные культуры обеспечивают истинные гомеостатические условия без изменения концентрации питательных веществ и метаболитов, а также числа клеток. Гомеостаз обусловлен постоянным вхождением среды в культуру и одновременным удалением равного объема среды с клетками. Такие системы пригодны для суспензионных культур и монослойных культур на микроносителях. Существует 2 крупных направления в культивировании животных клеток:монослойные культуры и суспензионные культуры. Суспензионные культуры предпочтительнее с точки зрения увеличения выхода клеток. Монослойные культуры также обладают рядом преимуществ: 1. Легко провести полную замену среды и промыть клетки перед добавлением свежей питательной среды. Это важно в тех случаях, когда рост клеток идет в одних условиях, а наработка продукта в других условиях, например при переносе клеток из среды с сывороткой в бессывороточную среду. Можно также полностью удалять нежелательные компоненты. 2. Позволяют обеспечить высокую плотность клеток. 3. У многих клеток экспрессия требуемого продукта идет эффективнее, если клетки прикреплены к субстрату. 4. Монослойные культуры могут быть использованы для любого типа клеток, что обеспечивает наибольшую гибкость исследований. 5. В некоторых случаях, например для распространения вирусов, требуются тесные межклеточные контакты. Недостатками монослойных культур являются: требования большого пространства;возрастание стоимости и трудоемкости при увеличении масштаба;недостаточно эффективный контроль, обусловленный трудностями отбора пробы;сложности в определении и контролировании рН, концентрации кислорода. Необходимо отметить, что применение микроносителей устраняет эти недостатки. Существует много различных разновидностей этого способа культивирования. Рассмотрим три основных направления: 1. Культивирование в плоских флаконах (матрацах).
2. Культивирование во вращающихся бутылях, когда в каждый момент времени 1520% поверхности бутыли покрыто питательной средой, а клетки находятся попеременно то в среде, то в воздухе. 3. Культивирование в колонках на микроносителях, в качестве которых выступают плотно упакованные, не смещающиеся стеклянные бусы диаметром 35 мм, стопка пластин и др., а питательная среда омывает их, протекая сверху вниз.

46. Культивирование клеток животных, получение моноклональных антител. Иммунный ответ - сложный процесс межклеточных взаимодействий различных типов лимфоидных клеток с участием специальных гормонов, в результате чего В-лимфоциты начинают активно синтезировать и выделять в кровь специфические антитела против данного антигена. На поверхности В-лимфоцитов существуют рецепторы, аналогичные антителам, взаимодействие которых с антигеном в сложном межклеточном комплексе служит стимулом для начала биосинтеза антител.
Получение антител для нужд человека начинается с иммунизации животных. После нескольких инъекций антигена в присутствии стимуляторов иммунного ответа в сыворотке крови накапливаются специфические антитела. Антитела выделяют из сыворотки в виде g-глобулиновой фракции, осаждая сыворотку крови сульфатом аммония, спиртом. Полученные антитела содержат много примесных белков. Высокоочищенные антитела выделяют с помощью ионообменной хроматографии. Стандартные препараты получить довольно сложно, так как состав их зависит от вида животного, его индивидуальных особенностей, цикла иммунизации, других малоконтролируемых факторов. В то же время, для современного биохимического анализа очень важна специфичность, то есть способность выделить данное вещество в сложных многокомпонентных средах, таких, как сыворотки крови, сок растений, ферментная среда. Такое возможно при использовании иммунохимического метода, использующего антитела, взаимодействующие узко специфично по принципу "антиген - антитело". Для проведения такого анализа необходимы абсолютно идентичные антитела, синтез которых обычными способами не приемлим. Если слить иммунную клетку с опухолевой, образуются гибридные клетки, способные неограниченно долго жить в искусственных средах. Одновременно они сохраняют способность синтезировать антитела. Гибридомы, синтезирующие определенные виды антител, отбирают на селективных ростовых средах. Затем их помещают в культуральную жидкость, в которой они размножаются и образуют много родственных клеток (клон). Такие клоны могут синтезировать антитела, получившие название моноклональных (МКА). МКА - антитела, однородные по структуре и специфичности, которые можно производить в неограниченных количествах. Другой метод получения антител основан на инъекции полученной гибридомы в брюшную полость мышки. Там гибридома реплицируется и вызывает образование асцитной опухоли (скопления клеток, плавающих в жидкости, заполняющей брюшную полость). Асцитная жидкость, выделенная из этой мыши, представляет суспензию, содержащую антитела. Клетки и белки, не относящиеся к МКА, удаляются. Оставшийся материал, представленный преимущественно антителами, используют. Этот метод позволяет получать высококонцентрированные препараты антител. Получаемый материал требует доочистки. Это дорого и трудоемко, поэтому в настоящее время предпочтение отдается первому способу, с использованием культуры клеток.

47. Первичные и постоянные культуры животных клеток. Свежевыделенные культуры носят название первичных культур до начала пассирования или субкультивирования. Клетки первичной культуры обычно гетерогенны и характеризуются низкой пролиферацией. В них наиболее полно представлены типы клеток той ткани, откуда они были получены. Пассирование обеспечивает возможность продления существования культуры, возможность клонирования, исследования и сохранения свойств клеток. При этом получаются более однородные популяции, а также теряются специализированные клетки. После нескольких пересевов линия клеток либо гибнет, либо трансформируется и становится постоянной клеточной линией. Свойством "бессмертности" обладают в основном клетки, полученные из опухолей. Появление постоянной линии клеток констатируется по морфологическим изменениям (уменьшение размера клеток, снижение их адгезивности, округление, увеличение ядерно/цитоплазматического отношения, по увеличению скорости роста (время удвоения клеток в культуре снижается с 36 - 48 до 12 - 36 часов), по снижению зависимости от сыворотки, по увеличению эффективности клонирования, по снижению зависимости от субстрата, по увеличению гетероплоидности (хромосомные различия между клетками) и анеуплоидности и по увеличению опухолеродности. Нормальные клетки могут трансформироваться в постоянную линию, не становясь при этом злокачественными. Таким образом, постоянные клеточные линии имеют определенные преимущества: высокая скорость роста, возможность достижения более высокой плотности и, следовательно, более высокого выхода биомассы; 53 возможность использования более дешевых сред; способность к суспен- зионному росту. Но также они имеют и недостатки – повышенная хро- мосомная нестабильность, отклонение от фенотипа донора, утрата спе- цифических маркеров.

48. Типы культуральных систем. Непроточные и проточные культуры. Существует 2 основных системы культивирования клеток. 1. Непроточные культуры - тип культур, в котором клетки вводят в фиксированный объем среды. По мере роста клеток происходит использование питательных веществ и накопление метаболитов, поэтому среда должна периодически меняться, что приводит к изменению клеточного метаболизма, называемого еще и физиологической дифференцировкой. Со временем, в результате истощения среды происходит прекращение пролиферации клеток.Увеличить продолжительность жизни непроточных культур можно несколькими способами: прерывистый (часть культуры заменяется равным объемом свежей среды);постоянный (объем культуры увеличивается с постоянной низкой скоростью, а небольшие порции клеток периодически удаляются);перфузионный (осуществляется постоянное поступление свежей среды в культуру и одновременное удаление равного объема использованной (бесклеточной)среды). Перфузия может быть открытой, когда из системы удаляется вся среда, и закрытой, когда удаляемая среда проходит через дополнительный сосуд, где восстанавливается ее рН и осуществляется аэрирование, и возвращается в культуральный сосуд. Все системы непроточных культур характеризуются накоплением отходов в той или иной форме и непостоянством внешних условий. 2. Проточные культуры обеспечивают истинные гомеостатические условия без изменения концентрации питательных веществ и метаболитов, а также числа клеток. Гомеостаз обусловлен постоянным вхождением среды в культуру и одновременным удалением равного объема среды с клетками. Такие системы пригодны для суспензионных культур и монослойных культур на микроносителях. Существует 2 крупных направления в культивировании животных клеток:монослойные культуры и суспензионные культуры. Суспензионные культуры предпочтительнее с точки зрения увеличения выхода клеток. Монослойные культуры также обладают рядом преимуществ: 1. Легко провести полную замену среды и промыть клетки перед добавлением свежей питательной среды. Это важно в тех случаях, когда рост клеток идет в одних условиях, а наработка продукта в других условиях, например при переносе клеток из среды с сывороткой в бессывороточную среду. Можно также полностью удалять нежелательные компоненты. 2. Позволяют обеспечить высокую плотность клеток. 3. У многих клеток экспрессия требуемого продукта идет эффективнее, если клетки прикреплены к субстрату. 4. Монослойные культуры могут быть использованы для любого типа клеток, что обеспечивает наибольшую гибкость исследований. 5. В некоторых случаях, например для распространения вирусов, требуются тесные межклеточные контакты.Недостатками монослойных культур являются: требования большого пространства;возрастание стоимости и трудоемкости при увеличении масштаба;недостаточно эффективный контроль, обусловленный трудностями отбора пробы;сложности в определении и контролировании рН, концентрации кислорода. Необходимо отметить, что применение микроносителей устраняет эти недостатки. Существует много различных разновидностей этого способа культивирования. Рассмотрим три основных направления: Культивирование в плоских флаконах (матрацах). 2. Культивирование во вращающихся бутылях, когда в каждый момент времени 1520% поверхности бутыли покрыто питательной средой, а клетки находятся попеременно то в среде, то в воздухе. 3. Культивирование в колонках на микроносителях, в качестве которых выступают плотно упакованные, не смещающиеся стеклянные бусы диаметром 35 мм, стопка пластин и др., а питательная среда омывает их, протекая сверху вниз.

49. Монослойные культуры. Сущ. 2 крупных направления в культивировании животных клеток: монослойные культуры и суспензионные культуры. Суспензионные культуры предпочтительнее с точки зрения увеличения выхода клеток. Боль-во нетрансформированных клеток млекопит. могут расти только в виде монослоя, будучи прикрепленными к субстрату: к другим клеткам либо к стеклу (алюмоборосиликатное стекло, чаще модифицированное), пластику (полистирол, полиэтилен, поликарбонат, поливинилхлорид, тефлон, целлофан и другие при условии правильной обработки этих полимеров – пластиковая поверхность должна быть специально обработана, чтобы клетки могли к ней прикрепиться, причем клетки эукариот не прикрепляются к пластиковым чашкам, предназначенным для бактериальных культур) или металлу (качественная нержавеющая сталь или титан). Первичные клетки, кот. делятся в культуре, могут претерпевать так называемое контактное торможение движения. Когда 2 клетки приближ. др. к другу, то в зоне контакта прекращаются специфические движения клеточной мембраны. Первичные клетки не могут расти друг над другом, и в боль-ве случаев достижение полного монослоя сопровождается прекращением клеточных делений. Этот феномен характерен не только для первичных клеток, но наблюдается также во многих клеточных линиях. Монослойные культуры обладают преимуществ: 1. Легко провести полную замену среды и промыть клетки перед добавлением свежей пит. среды. Это важно в тех случаях, когда рост клеток идет в одних условиях, а наработка продукта в других условиях, например при переносе клеток из среды с сывороткой в бессывороточную среду. Можно также полностью удалять нежелательные компоненты. 2. Позволяют обеспечить высокую плотность клеток. 3. У многих клеток экспрессия требуемого продукта идет эффективнее, если клетки прикреплены к субстрату. 4. Монослойные культуры м. б. использованы для любого типа клеток, что обеспечивает наиб. гибкость исследований. 5. В нек. случаях, напр. для распространения вирусов, требуются тесные межклет. контакты. Недостатками моносл. культур явл.: требования большого пространства; возрастание стоимости и трудоемкости при увеличении масштаба; сложности в определении и контролировании рН.

50. Суспензиооные культуры. Суспензионные культуры - отдельные клетки или группы клеток, выращиваемые во взвешенном состоянии в жидкой среде. Представляют собой относительно гомогенную популяцию клеток, которую легко подвергнуть воздействию химических веществ. Признаком "хорошей" линии служит способность клеток к перестройке метаболизма и и высокая скорость размножения в конкретных условиях культивирования. Морфологические характеристики такой линии: • высокая степень дезагрегации (5-10 клеток в группе); • морфологическая выравненность клеток (небольшие размеры, сферическая или овальная форма, плотная цитоплазма); • отсутствие трахеидоподобных элементов. Суспензию клеток получают путем перенесения в жид­кую среду каллусной ткани, предварительно выросшей на твердой агаризованной питательной среде. Поэтому первич­ная каллусная ткань, используемая в качестве посевного материала, должна быть рыхлой и легко распадаться на от­дельные клетки. Суспензия перемешивается в колбе на качалке, имеющей скорость перемешивания 100 - 120 об/мин. При первом переносе на свежую среду удаляют крупные кусочки исходного каллуса и крупные агрегаты, фильтруя через 1 - 2 слоя марли, нейлоновые сита, шприц с соответствующим отверстием. Для инициализации суспензионной культуры необходимо 2 - 3 г свежей массы каллусной культуры на 60 - 100 мл жидкой питательной среды. Однако для каждой линии культуры клеток существует минимальный объем инокулята, при меньшем размере которого культура не растет. Клеточные суспензии играют значительную роль в биотехнологии. Они могут быть использованы для получения изолированных протопластов, которые применяют для клеточной селекции, при введении чужеродных ДНК и других процессах. Клеточные суспензии культивируют в больших количествах для получения вторичных метаболитов, выявления новых веществ, для выращивания клеточной биомассы. В условиях жидкого культивирования значительно легче влиять на метаболизм и рост клеточных популяций различного рода экзогенными факторами. Суспензионные культуры намного удобнее для биохимических и молекулярно-биологических экспериментов - изучения индукции ферментов, процессов экспрессии генов, изолирования и характеристик получаемых мутантов и т. п.

51. Клеточный цикл и цикл роста. Каллусная клетка имеет свой цикл развития, аналогичный циклу всех других клеток: деление, растяжение, дифференцировку, старение и отмирание. Cтроят ростовые кривые, которые имеют S-образную форму и состоят из нескольких участков: 1- латентная, или лаг-фаза, где видимый рост не наблюдается ни по одному из критериев; 2 - экспоненциальная, рост с ускорением; 3 - линейная, где скорость роста постоянна; 4 - фаза замедленного роста; 5 - стационарная фаза; 6 - фаза деградации клеток. Ростовая кривая каллусных клеток имеет S-образную форму. Она включает пять фаз. Во время первой, латент­ной, или лаг-фазы, не происходит увеличения числа или массы клеток. Они в этот период подготавливаются к деле­ниям. Вторая фаза — логарифмическая, или экпоненциалъ- ного роста, — характеризуется наибольшей митотической активностью и увеличением массы каллусной культуры; кроме того, рост происходит с ускорением. Третья фаза — линейная, в которой скорость роста клеток постоянна. Да­лее наступает четвертая фаза — замедленного роста, когда митотическая активность клеток резко снижается. В пятой — стационарной — фазе ростовая кривая выходит на плато, число поделившихся клеток равно числу отмерших. В этот период начинается деградация клеток, однако она еще уравновешивается возрастанием числа клеток за счет их де­ления; в целом же скорость нарастания клеточной массы равна нулю. После стационарной наступает фаза отмира­ния (деградации) клеток, во время которой число и масса живых клеток уменьшаются.

52. Биотехнология и медицина. В медицине — разработка мед. биопрепаратов, моноклональных антител, диагностикумов, вакцин, развитие иммунобиотехнологии в направлении повышения чувствительности и специфичности иммуноанализа заболеваний инфекционной и неинфекционной природы. На сегодняшнем этапе развития науки начинается эпоха индивидуализированной медицины, в кот. генетические различия пациентов будут учитываться для наиб. эффективного применения лекарств. Используя данные функциональной геномики, можно выявлять ген. варианты, отвечающие за предрасположенность конкретных пациентов к отрицательным побочным эффектам одних препаратов и за восприимчивость — к другим. Такой индивидуальный терапевтический подход, базирующийся на знании генома пациента, получил название фармакогеномики. Биотехнология предоставляет медицине новые пути получения ценных гормон. препаратов. Особенно большие сдвиги произошли в последние годы в направлении синтеза пептидных гормонов. С применением генноинженерного штамма Е. coli в наст. время получают до 100 мг гормона роста на 1 л среды культивирования. К лечению диабета приложена также технология инкапсулирования: клеткиподжел. железы в капсуле, введенные однократно в организм больного, продуцируют инсулин в теч. года. Методы микробиол. трансформации позволили резко сократить число этапов хим. синтеза кортизона, гормона надпочечников, применяемого для лечения ревматоидного артрита. При производстве стероидных гормонов широко используют иммобилизованные микробные клетки. Помимо получения лечебных средств, биотехнология позволяет проводить раннюю диагностику инф. заболеваний и злокачественных новообразований на основе применения препаратов антигенов, моноклональных антител, ДНК/РНК-проб. С пом. новых вакцинных препаратов возможно предупреждение инф. болезней. Стало возможным не только создание «биологических реакторов», трансгенных животных, генно-модифиц. растений, но и проведение ген. паспортизации (полного исследования и анализа генотипа человека, проводимого, сразу после рождения, для определения предрасположенности к различным заболев, возможную неадекватную (аллергическую) реакцию на лекарства, а также склонность к определенным видам деятельности).

53. Получение антибиотиков в промышленных условиях. Процесс получения антибиотика включает в себя след-щиеосн. стадии: 1. получение соответствующего штамма — продуцента антибиотика, пригодного для промышленного производства; 2. биосинтез антибиотика; 3. выделение и очистка антибиотика; 4. концентрирование, стабилизация антибиотика и получение готового продукта. Первая задача при поиске продуцентов антибиотиков — выделение их из природных источников. Биосинтез антибиотиков — наследственная особенность организмов, проявляющаяся в том, что каждый вид (штамм) способен образовывать один или несколько вполне определенных, строго специфичных для него антибиотических веществ. Выявление потенциальной возможности образовывать в процессе жизнедеятельности антибиотики связано с условиями культивирования организмов. В одних условиях организм образует антибиотик, в других условиях тот же организм при хорошем росте не будет обладать способностью синтезировать антибиотическое вещество. Образование антибиотиков будет происходить только при развитии организма в специфической среде и при наличии особых внешних условий. Путем изменения условий культивирования можно получить больший или меньший выход антибиотика, или создать условия, при которых антибиотик вообще не будет образовываться. К числу наиболее существенных факторов, оказывающих влияние на проявление антибиотических свойств микроорганизмов, относятся состав среды, ее активная кислотность, окислительно-восстановительные условия, температура культивирования, методы совместного выращивания двух или большего числа микроорганизмов и другие факторы. Среды для культивирования микроорганизмов. Натуральные (комплексные) среды, состоящие из природных соединений и имеющие неопределенный химический состав (части зеленых растений, животные ткани, солод, дрожжи, фрукты, овощи, навоз, почва и т. д.), содержат все компоненты, необходимые для роста и развития микроорганизмов большинства видов. Используются следующие среды: - мясопептонная среда, в состав которой одновременно с мясным экстрактом и пептоном входят хлорид натрия, фосфат калия, иногда глюкоза или сахароза; используется обычно в лабораторной практике. - картофельные среды с глюкозой и пептоном, часто используемые в лаборатории для культивирования многих видов актиномицетов и бактерий; - среды с кукурузным экстрактом, соевой мукой, бардой и другими веществами, в состав которых входят сульфат аммония, карбонат кальция, фосфаты, глюкоза, сахароза, лактоза или иные углеводы и ряд других соединений; среды успешно применяются в промышленности, т. к. являются дешевыми и обеспечивают хорошее развитие микроорганизмов с высоким выходом антибиотиков.

54. Другие лекарственные препараты, получаемые в промышленных условиях (вакцины, пробиотики и т.д.). Количество биообъектов, используемых в биотехнологическом производстве при изготовлении и получении лекарственных препаратов очень много. Например, в роли биообъекта может выступать человек-донор. С его помощью производят гомологичную иммунную плазму (антистафилококковую, противокоревую, эритроцитарную и лейкоцитарную массу для трансфузий и так далее) В роли биообъекта может выступать животное (лошадь, олень, корова, свинья, курица, кролик и так далее). С их помощью обеспечивается промышленное производство инсулина, панкреатина, лизоцима, пантокрина, антитоксических сывороток, вирусных вакцин и так далее. В качестве биообъекта можно использовать различные растения. Например, почки и однолетние побеги тополя представляют сырье при изготовлении простагландинов, смола сосны – это полупродукт получения скипидара, смола пихты – это сырье для бальзамов, камфорное дерево – сырье для получения камфоры и так далее. В качестве биообъектов широко используются и микрообъекты – это прокариоты (сине-зеленые водоросли, бактерии, вирусы, бактериофаги, актиномицеты) и – эукариоты (простейшие, водоросли, грибы, плесени, дрожжи) Например, использование клеток плесени при производстве антибиотиков, а клеток дрожжей – при производстве эргостерина (предшественника витамина Д), бетакаротина)предшественника витамина А) и так далее. Прокариоты - бактерии как биообъекты используются в производстве, например, витамина цианокобаламина (витамина В12).

55. Биотехнологические способы получения энергоносителей. Энергоносители — общее название всех видов топлива: нефти, газа, угля, торфа, дров, ядерного топлива (урановых руд) и др. Энергоносители биологического происхождения (главным образом навоз и т. п.) брикетируются, сушатся и сжигаются в каминах жилых домов и топках тепловых электростанций, вырабатывая дешёвое электричество. Добывать водород из воды очень дорого, поэтому в США 95% водорода производятся из Природного газа (метана). Это, в свою очередь, делает водородное топливо дороже, чем наиболее дешевый сегодня энергоноситель – Природный газ. Джозеф Ромм прогнозирует, что если США перейдут на водородные автомобили, то вместо зависимости от поставщиков черного золота Соединенные Штаты попадут в зависимость от поставщиков газа. Впрочем, технологические и экологические препятствия использования водорода в качестве топлива не являются чем-то уникальным. Некогда похожие проблемы были у Природного газа, бензина ипоставщиковэнергии. К примеру, прошло более двух десятилетий поставщиковачала производства солнечных батарей до вывода их на уровень коммерческой окупаемости. Альтернативные энергоносители Биотопливо — это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород). Твердое биотопливо. Дрова - древнейшее топливо, используемое человечеством. В настоящее время для производства дров или биомассы выращивают энергетические леса, состоящие из быстрооборачиваемых растений. Дрова́ — куски дерева, предназначенные для сжигания в печи, камине, топке или костре для получения тепла и света. Энергоносители биологического происхождения (главным образом навоз и т. п.) брикетируются, сушатся и сжигаются в каминах жилых домов и топках тепловых электростанций, вырабатывая дешёвое электричество, используемое в бытовых и производственных нуждах. В последнее время разработаны методы непосредственного получения электроэнергии с помощью специальных бактерий при сбраживании биологических отходов. Газ на дне океана. В массовом сознании альтернативными энергоносителями являются исключительно возобновляемые источники энергии – Солнце, ветер, биомасса, морской прибой и тому подобные. Есть, однако, и ещё один весьма перспективный, хоть и не возобновляемый энергоноситель: метан с морского дна. Многие о его существовании и не догадываются, что, в общем-то, простительно: ведь ещё совсем недавно об этом не знали и учёные. Между тем, на морском дне хранятся огромные запасы метана! Правда, он находится там в связанном виде – в форме твёрдых гидратов.

56. Биотехнология и окружающая среда. В истекшем XX-ом столетии быстрые темпы урбанизации, индустриализации и стремительный рост мирового населения подняли уровень загрязнения окружающей среды до угрожающих размеров. Основными причинами загрязнения окружающей среды являются беспощадная эксплуатация природы человеком, неэффективное, до жадности чрезмерное использование природных ресурсов, в результате чего выброс в окружающую среду большого количества и разновидностей отходов затрудняет процесс самоочищения природы. В настоящее время среди главных проблем окружающей среды можно назвать парниковый эффект, кислотные дожди, истончение озонового слоя, загрязнение наземных и подземных вод горы химическими веществами, скопления твердых отходов в городах и промышленных отходов. Существующие в самой природе естественные «очистительные системы» вплоть до XIX века были в состоянии очищать отходы человечества, не оставляя следов в природе. Отходы, выброшенные в окружающую среду прямым или косвенным путем, уничтожались в ходе анаболической (конструктивной) и катаболической (деструктивной) деятельности живых организмов, где они использовались в качестве углерода и источника энергии. Сегодня чрезмерный рост отходов не только нарушает существующее экологическое равновесие, но и оказывает влияние на качественный уровень жизни, ставя под угрозу само её существование на земле. Отношения, наблюдаемые между растительным, животным миром и микроорганизмами с Вселенной, изначально идеально запрограммированы. Человечество, обнаружившее эти взаимоотношения, решило воспользоваться ими для сохранения экологического равновесия. В настоящее время разработка решений, касающихся проблем окружающей среды с использованием живых организмов, в особенности микроорганизмов, входит в область биотехнологий.

57. Экологическая биотехнология. В истекшем XX-ом столетии быстрые темпы урбанизации, индустриализации и стремительный рост мирового населения подняли уровень загрязнения окружающей среды до угрожающих размеров. Основными причинами загрязнения окружающей среды являются беспощадная эксплуатация природы человеком, неэффективное, до жадности чрезмерное использование природных ресурсов, в результате чего выброс в окружающую среду большого количества и разновидностей отходов затрудняет процесс самоочищения природы. В настоящее время среди главных проблем окружающей среды можно назвать парниковый эффект, кислотные дожди, истончение озонового слоя, загрязнение наземных и подземных вод горы химическими веществами, скопления твердых отходов в городах и промышленных отходов.Существующие в самой природе естественные «очистительные системы» вплоть до XIX века были в состоянии очищать отходы человечества, не оставляя следов в природе. Отходы, выброшенные в окружающую среду прямым или косвенным путем, уничтожались в ходе анаболической (конструктивной) и катаболической (деструктивной) деятельности живых организмов, где они использовались в качестве углерода и источника энергии. Сегодня чрезмерный рост отходов не только нарушает существующее экологическое равновесие, но и оказывает влияние на качественный уровень жизни, ставя под угрозу само её существование на земле. Отношения, наблюдаемые между растительным, животным миром и микроорганизмами с Вселенной, изначально идеально запрограммированы. Человечество, обнаружившее эти взаимоотношения, решило воспользоваться ими для сохранения экологического равновесия. В настоящее время разработка решений, касающихся проблем окружающей среды с использованием живых организмов, в особенности микроорганизмов, входит в область биотехнологий.