Биология

Технологическое применение биологических агентов, а именно использование бактерий с целью получения конкретных продуктов или проведения контролируемых направленных изменений, является основой биотехнологии.

Тысячи лет назад человек, ничего не зная о биотехнологиях, использовал их в своем хозяйстве — он варил пиво, занимался виноделием, пек хлеб и делал молочнокислые продукты и сыры.

В современном мире практическое значение методов биотехнологии с использованием бактерий трудно переоценить — они применяются в пищевой промышленности и сельском хозяйстве, в медицине и фармакологии, при добыче полезных ископаемых и их переработке, в процессе очистки воды в природе и в септиках, во многих сферах жизни человека.

Вот несколько примеров тогг, как бактерии проявляют себя в различных областях:

• Бактерии кулинары - бактерии, которые вызывают брожение (ферменты - молочно-кислое, тестовое, спиртовое). Используются в кулинарии для приготовления различных продуктов питания - кисло-молочных (кефир, сметана, сыр), выпечки и алкоголя (вино, пиво, спирт).
  Так же квашеные продукты - являются результатом действий бактерий -кулинаров. Молочно-кислые бактерии осуществляют процессы скисания молока, а значит помогают человеку в изготовлении кефира, ряженки, йогуртов.
• Бактерии помощники земледельца - все бактерии, которые находятся в почве участвуют в распаде растительных остатков образуя естественное удобрение - перегной или гумус, азотфиксирующие (клубеньковые) бактерии фиксируют азот из атмосферы и перерабатывают его в молекулы, которые хорошо всасываюся растениями. Так же эти бактерии накапливают органические вещества в организме и после их смерти белковое тело бактерии служит отличным удобрением (источником питания для всех растений, так как легкоусваиваемые). Почвенные бактерии помогают повысить плодородие почвы, т.е помогают земледельцам.
• Бактерии-фармацевты — кишечная палочка не только помогает человеку переваривать целлюлозу в толстом кишечнике, синтезируя при этом некоторые витамины, но и в результате методов генной инженерии и биотехнологий производит многие лекарства, например, инсулин. Фармацевты- антибиотики такие как пенициллин (наиболее распространенный, стрептомицинт и др), лечение бактериальных заболеваний, производство витаминов

Пищевая индустрия

Наибольшее распространение в пищевой промышленности получили молочнокислые бактерии и дрожжи.

Механизм воздействия бактерий и дрожжей состоит в переработке молочного сахара в молочную кислоту, в результате чего нейтральный продукт превращается в молочнокислый.

Молочнокислые бактерии и дрожжи используют при сквашивании молочных продуктов и овощей, переработке какао-бобов, изготовлении дрожжевого теста. Способность прокариотов оказывать влияние на продукты определяется их высокой ферментативной активностью и определяется выделяемыми ферментами.

Одна из самых древних биотехнологий, используемых человеком, — производство сыров. Использование пропионовокислых бактерий при изготовлении твердых сычужных сыров позволяет получить продукт высокого качества с заданными свойствами.

Использование в технологической схеме пропионовокислых бактерий придает готовым сырам типичный для них цвет, вкус и аромат, обогащая продукт биологически активными веществами.

Бактерии способны в процессе своей жизни избирательно извлекать вещества из сложных соединений, растворяя их в воде. Этот процесс носит название бактериального выщелачивания и имеет большое практическое значение:

1. позволяет извлекать полезные химические вещества из руд, производственных отходов;
2. удалять ненужные примеси — мышьяк из руд цветных и черных металлов.

В промышленности большое практическое значение имеет бактериальное выщелачивание полезных ископаемых (уран, медь) непосредственно на месторождениях.

Современная медицина успешно использует препараты, для производства которых применяются бактерии:

1. инсулин и интерферон получают с использованием генно-инженерных технологий на основе кишечной палочки;
2. ферменты сенной палочки разрушают продукты гнилостного разложения.

Применение человеком методов биотехнологии в сельском хозяйстве успешно решает целый ряд вопросов:

1. создание болезнестойких и высокоурожайных сортов растений;
2. производство удобрений на основе бактерий (нитрагин, агрофил, азотобактерин и др.), в том числе компосты и сброженные (метановое брожение) отходы животноводства;
3. разработка безотходных технологий для сельского хозяйства.

Растениям в природе необходим азот, но усваивать азот из воздуха они не способны, а вот некоторые бактерии, клубеньковые и цианобактерии, в природе производят около 90% от общего числа связанного азота, обогащая им почву.

В сельском хозяйстве используют растения, содержащие на свои корнях клубеньковые бактерии: люцерна, люпин, горох, бобовые культуры.

Эти культуры используют в севообороте для обогащения почвы азотом.

В сельском хозяйстве силосование является одним из основных методов консервации растительной массы и осуществляется путем регулируемого сбраживания под воздействием молочнокислых, кокковидных и палочковидных форм бактерий.

Бактерии разлагают навоз животных, в результате получая метан — углеводородное соединение, которое используется в органическом синтезе.