Тематическое планирование элективного курса «Основы биотехнологии»

Задачи:

1. Образовательная: изучить примеры некоторых производств аминокислот, витаминов и антибиотиков. Другие промышленно важные процессы эры управляемого биосинтеза: производство лимонной и молочной кислот.

Развивающая: а) развитие познавательного интереса учащихся в процессе ознакомления с материалом;

б) формирование логического мышления;

в) формирование умений и навыков умственного и практического труда.

Воспитательная: а) в целях формирования диалектического мировоззрения показать использование человеком природных систем для получения некоторых БАВ;

б) воспитание мотивации к обучению в связи с важностью биотехнологических методов в современной химической промышленности.

Ход урока:

1. Организация класса

Какие компоненты используются при получении БВК?

2. Актуализация знаний

На предыдущем уроке мы познакомились с возможными путями обеспечения сверхсинтеза одного их продуктов метаболизма (какими?), а сегодня попытаемся рассмотреть конкретные производства.

3. Изучение нового материала

Производство аминокислот

Среди соединений, полученных биотехнологическими методами, аминокислоты занимают первое место по объему производства (500 тыс. т/год).

Белковые аминокислоты можно получить:

гидролизом природного белоксодержащего сырья, но кислотное воздействие разрушает некоторые аминокислоты;

химическим синтезом, в ходе которого получается трудноразделимая смесь целевого продукта и его аналогов;

микробиологическим синтезом, который обеспечивается возобновляемым сырьем и характеризуется строгостью чистоты получаемого продукта. Более 60% производимых аминокислот получают именно этим методом.

Промышленное производство аминокислот стало возможным после открытия способности некоторых микроорганизмов выделять в культурную среду значительные количества какой-либо аминокислоты (1955). Corynebacterium glutamicum был способен, кроме того, к сверхсинтезу глутамина, и в 1956 году этот микроорганизм был использован при организации первого в мире производства глутаминовой кислоты (НООС-СН2-СН2-СН(NH2) COOH). Сейчас на глутамат натрия приходится 300 тыс. т/год, т.е. 60% производства аминокислот. Японцы называют глутамат натрия «солью вкуса», т.е. он значительно продлевает вкусовые ощущения.

Лизина производится 100 тыс. т/год. Данная аминокислота H2N(CH2)4CH(NH2) COOH – незаменимый компонент питания с/х животных. В клетках микроорганизмов лизин служит конечным продуктом разветвлённого метаболического пути, и эффекта накопления в среде целевой аминокислоты добиваются путем блокирования процессов, ведущих к синтезу побочных продуктов. Получаемые мутанты дефектны по ферменту разветвления метаболического пути, в результате чего накапливается только лизин. В качестве питательной среды используют молочную сыворотку или гидролизаты крахмала.

Некоторые аминокислоты синтезируют из предшественников, полученных химически и модифицированных ферментной системой организма (триптофан получают из антраниловой кислоты).

Производство витаминов

В настоящее время микробиологически синтезируют лишь особо сложные по строению витамины (В2, В12, β-каротин, D). Остальные либо синтезируют химическим путем, либо выделяют из природных источников.

Витамин В2 (рибофлавин) вплоть до 30-х годов 20 века выделяли из природного сырья (1г из 1т моркови и 6г из 1т печени трески). В 1935 году был обнаружен активный продуцент рибофлавина – гриб Eremothecium, способный давать с 1т питательной среды 25 кг витамина. Отбор мутантов ведут по устойчивости к аналогу витамина В2.

Витамина В12 из 1т печени трески можно было выделить лишь 15 мг. В настоящее время витамин В12 синтезируется только микробиологическим путем с использованием актиномицетов и одноклеточных водорослей.

β-каротин можно выделить из ряда растительных объектов: 1т моркови содержит 0,06 мг витамина, в то время как биомасса гриба Blaneslea накапливает β-каротин в количестве 8 мг/г.

Получение органических кислот

Объем мирового производства лимонной кислоты НООССН2С(ОН) (СООН) СН2СООН – 400 тыс. т/год. Данное производство относится к старейшим микробиологическим процессам: 1893 г. – год основания. Используют культуру гриба Aspergillus niger. Условиями высокого выхода лимонной кислоты является хорошая аэрация и дефицит фосфата в среде.

Одновременно с лимонной было налажено аналогичное производство молочной кислоты при участии молочнокислых бактерий Lactobacillus.

Информация по педагогике:

Профилактика девиантного поведения подростков как социальная проблема
Проблема девиантного поведения подростков – проблема многофакторная, включающая в себя целый комплекс проблем «трудных» подростков. Если проанализировать статистику, то на первом месте среди социальных проблем детства окажется проблема семьи, которая сегодня во всём мире испытывает кризис. Нравстве ...

Описание деловой экономической игры «люди будущего»
В рамках Федеральной Экспериментальной площадки в лицее №1 г. Красноярска, нами был проведен ряд исследований по изучению социальных и ключевых компетентностей у учащихся 7 – ых классов. Основополагающим исследованием, было проведение в рамках школы формирующего эксперимента, который мы назвали дел ...

Психолого-педагогическая характеристика умственно отсталых детей
Внимание к проблемам умственной отсталости вызвано тем, что количество людей с этим видом аномалий не уменьшается. Об этом свидетельствуют статистические данные по всем странам мира. Это обстоятельство делает первостепенным вопрос о создании условий для максимальной коррекции нарушений развития дет ...