Использование вирусов и одноклеточных водорослей в биотехнологиях

Обновлено: 28.03.2024

Выращивание одноклеточных зелёных водорослей. Разрабатываются технологии искусственного разведения одноклеточных водорослей, которые могут давать огромные объёмы годной для литания и переработки биомассы.

Наибольший интерес для культивирования (разведения) представляют одноклеточные зелёные водоросли хлорелла, хламидомонада (рис. 9.3) и сценедесмус.

Хлореллу обычно выращивают в бассейнах глубиной 10—15 см до достижения концентрации водорослей, равной 1—2 г биомассы в 1 л воды. Искусственно изменяя условия содержания: температуру, освещённость, солевой и газовый состав и др., можно получать водорослевую массу с различным содержанием органических и минеральных веществ.

Хлорелла при идеальных условиях за одни сутки может увеличиваться в объёме в 10 тысяч раз. Несмотря на то что хлорелла является пресноводной водорослью, экспериментально доказано, что её с большим успехом можно выращивать и в солёной морской воде.

Морские растения являются прекрасным объектом культивирования благодаря способности усваивать углекислоту, минеральные соли из воды и синтезировать органические соединения. Росту водорослей способствуют соли азота, фосфора, калия и соединения, содержащие микроэлементы.

Сбор и обработка одноклеточных водорослей требуют больших затрат труда. Водоросли подвергают сгущению (концентрированию: предварительному и окончательному) и сушке.

На первом этапе водоросли сгущают посредством специальных устройств, например центрифуг. Затем водоросли пропускают через фильтры из синтетических материалов и выпаривают воду на солнце. В результате получается масса, содержащая 8—10 % сухого вещества.

Оболочки клеток хлореллы без соответствующей обработки устойчивы к действию желудочного сока, что мешает перевариванию водорослей в желудках сельскохозяйственных животных и человека. Сухую клеточную массу водорослей размалывают на шаровых мельницах и обрабатывают перекисью водорода. Сырые водоросли продавливают через перфорированные диски.

Использование продукции из одноклеточных зелёных водорослей. Белковые продукты, производимые из одноклеточных зелёных водорослей, могут использоваться как для литания людей, так и в качестве прибавки к кормам сельскохозяйственных животных. Введение в рацион животных суспензии из хлореллы позволяет повышать ежесуточные привесы на 15-20 %. Белок из одноклеточных водорослей используют в качестве заменителя рыбной и соевой муки в животноводстве.

Одноклеточные водоросли применяют в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Биомасса обогащает почву фосфором, калием, йодом и другими микроэлементами, пополняет её бактериальную, в том числе азотфиксирующую, микрофлору. В почве водоросли разлагаются быстрее, чем навозные удобрения, и не засоряют её семенами сорняков, личинками вредных насекомых и спорами фитопатогенных грибов.

Хлорелла используется в космосе как источник кислорода, а также для биологической очистки сточных вод. Её культивируют в промышленных сточных водах для того, чтобы активизировать процессы самоочищения.

Спирулина имеет уникальный биохимический состав, поэтому её используют в питании космонавтов.

Проверьте себя:

1. Какие условия необходимо создавать для культивиро вания одноклеточных зелёных водорослей?

2. Как собирают и обрабатывают од ноклеточные зелёные водоросли?

3*. В каких ещё биотехнологиях используют одноклеточные водоросли?

* Подумайте, какую водоросль целесообразно выращивать как источник пищи при полёте на Марс, который может продлиться три года.

Водоросли широко используются в биотехнологии.

С целью практического использования почвенных водорослей осуществляют регулирование динамики развития водорослей в почве для увеличения численности водорослей и увеличения накопления органического вещества в почве.

Сильными стимуляторами развития водорослей являются минеральные удобрения, действующие избирательно: азотные удобрения способствуют развитию зеленых и большинства синезеленых водорослей; фосфор и калий увеличивают численность азотфиксирующих синезеленых; калий стимулирует развитие диатомовых и иногда синезеленых водорослей.

Известкование кислых почв приводит к резкому возрастанию численности и разнообразия диатомей и азотфиксирующих синезеленых водорослей.

Альголизацию почвы проводят водорослями, выращенными в массовых количествах в специальных емкостях в производственных условиях.

С целью стимуляции роста корневой системы высших растений и повышения урожайности проводят предпосевную обработку культурами водорослей.

Водоросли используют как компоненты бактериальных удобрений и как биологические индикаторы. Водоросли могут быть использованы как индикаторы степени обсеменения среды бактериями и грибами различного систематического положения.

Микроскопические водоросли способны к синтезу веществ, обладающих стимулирующими или ингибирующими свойствами по отношению не только к другим видам водорослей или иных микроорганизмов, но и по отношению к высшим растениям.

Хлорелла синтезирует 13 витаминов из групп А, В, С, Д, К, никотиновую, пантеоновую, фолиевую кислоты, лейкофорин и биотин. При этом, витамина С в ее клетках (в весовых отношениях) содержится почти столько же, сколько в лимонах.

Кроме получения витаминов, водоросли в биотехнологии используются и как источники белков, незаменимых аминокислот, антибиотиков.

Синезеленые водоросли в водных культурах оказывают стимулирующее действие на рост хлопчатника. Так, живые клетки Nostoc punctiphorme и автолизированные клетки Anabaena oscillarioides более чем в 1,5 раза усиливают рост этих растений.

Водоросли могут оказывать влияние на плодородие почвы и через стимуляцию полезной спонтанной микрофлоры.

В ризосфере растений обнаруживается гораздо больше живых водорослей, чем вне зоны ее корней. Внесение водорослей, особенно совместно с азотбактеринеом, вызывает усиление развития олигонитофилов, аммонификаторов и других групп микроорганизмов. Усиливается развитие гетеротрофных азотфиксаторов.

Во многих случаях применение водорослей в качестве живого микроудобрения способствует прибавлению урожая и повышает плодородие почвы.

Водоросли составляют начало пищевых цепей, являясь пищей гетеротрофных микроорганизмов.

Органическое вещество водорослей прямо или косвенно пополняет запасы органического вещества почвы – происходит увеличение гумуса за счет деятельности водорослей. Слизистые вещества водорослей влияют на физические и химические свойства почвы. Способность водорослей к образованию биологически активных веществ позволяет предположить прямое влияние водорослей на высшие растения и особенно прорастающие семена.

Установлено, что зеленые водоросли Chlorella vulgaris, Scenedesmus obliguus и их метаболиты, внесенные в почву, повышают активность сапрофитной микрофлоры, в частности грибов. Одновременно при этом снижается количество патогенных микроорганизмов, вызывающих болезни растений.

Зеленая водоросль хлорелла оказывает влияние на численность микроорганизмов. Под влиянием внесенной культуры хлореллы происходит перераспределение разных групп почвенных микроорганизмов.

Являясь постоянным источником веществ и энергии для почвенных гетеротрофов (бактерий, простейших, коловраток, нематод, дождевых червей и пр.), водоросли тем самым являются стимуляторами биологической активности почвы и должны рассматриваться как важный фактор процесса почвообразования и самоочистки почвы.

В биотехнологии такие водоросли, как хлорелла и протококковые, используются как биостимуляторы роста животных и птиц.

Внесение в почву, загрязненную нефтью, накопительной культуры микроорганизмов в сочетании с водорослями, а также с простейшими, стимулирует дыхание почвы, способствует повышению численности актиномицетов и микроорганизмов, использующих азот в органических и минеральных соединениях, разлагающих целлюлозу и окисляющих нефть, способствует ускорению самоочищения почвы от нефти.

Синезеленые водоросли и, несколько в меньшей степени, диатомовые водоросли играют существенную роль в обогащении пойменных почв органическим веществом. Водоросли создают вокруг себя среду чрезвычайно насыщенную разнообразными органическими веществами, многие из которых способны поглощать и удерживать большое количество воды и становятся ценообразователями.

Внесение в почву синезеленых водорослей, как правило, сопровождается усиленным развитием почвенной микрофлоры, в частности азотобактера, клостридий, олигонитрофилов, нитрофикаторов. Постоянными спутниками синезеленых водорослей в природных условиях являются не только бактерии, но и грибы.

Массовое культивирование азотфиксирующих синезеленых водорослей проводится для повышения плодородия почвы.

В настоящее время в биотехнологии массовое культивирование одноклеточных зеленых водорослей проводится с целью получения продуктов питания, кормов, органических веществ и биологической очистки сточных вод.

Биологический метод очистки сточных вод имеет большое преимущество, по сравнению с химическим и механическим методами.

Биологический метод с применением водорослей и высших водных растений ускоряет очистку сточных вод и сильно снижает концентрацию органо – минеральных веществ путем их поглощения. Сточные воды после биологической очистки оздоровляются, их санитарно – биологическое состояние улучшается в связи с появлением биологически активных веществ.

После биологической очистки в сточных водах исчезают различные патогенные микроорганизмы, появляются гидробионты (бактерии, фито- и зоопланктон, зообентос), в дальнейшем играющие главную роль в процессах самоочищения воды.

При применении биологического метода огромное количество сточных вод очищается, обеззараживается и становится возможным спуск воды в открытые водоемы.

Биологический метод очистки сточных вод охраняет открытые водоемы от загрязнения промышленными, коммунальными и бытовыми сточными водами.

Симбиотическое размножение одноклеточных зеленых водорослей и аэробных бактерий осуществляется для обеззараживания бытовых и промышленных вод с дальнейшим использованием растительного планктона.

В настоящее время для биологической очистки сточных вод стали применять протококковые водоросли. Эффект очистки достигается благодаря своеобразным симбиотическим взаимоотношениям между гетеротрофными бактериями (в процессе жизнедеятельности которых разрушается органическое вещество) и автотрофными водорослями, которые в процессе фотосинтеза из продуктов минерализации органических веществ загрязнения, вновь создают для себя органические вещества.

Водоросли успешно выращиваются на стоках дрожжевых, спиртовых и пивоваренных заводов, заводов по производству искусственного волокна, на сточных водах угольных шахт, предприятий первичной обработки шерсти, молочных заводов, целлюлозо – бумажного производства, крахмало – паточных и сахарных заводов, а также стоков многих других предприятий.

В сточных водах одноклеточные водоросли питаются гетеротрофно, миксотрофно и автотрофно. Водоросли извлекают из окружающей среды необходимые питательные вещества всей поверхностью своего тела.

Источником углерода для них в процессе фотосинтеза является углекислота. Водоросли могут использовать хлористый аммоний1, углекислый аммоний, способны также утилизировать некоторые органические соединения азота (мочевину, аспарагин, глютамин, пептон, альбумин и др.). Зеленые водоросли интенсивнее развиваются на органическом азоте, чем на минеральном.

Хорошие результаты получены при использовании симбиотической смеси, содержащей водоросли и активный ил. При доминировании в такой смеси Chlorella, Scenedesmus, Anaboena, Oscilatoria загрязнение снижается до 80 – 90%. Симбиотический активный ил более полно, чем бактериальный, извлекает биогенные элементы.

Культуральные штаммы Chlorella и Scenedesmus добавленные в водоем, загрязненный нефтью, удаляют нефтепродукты, устраняют запах керосина.

Эти водоросли способствуют очищению воды от кишечной микрофлоры и обогащают воду кислородом.

Предполагают, что гибель бактерий может быть связана с тем, что в процессе жизнедеятельности водоросли выделяют в среду метаболиты токсичные для бактерий. Гибель бактерий может быть связана и с высоким окислительно – восстановительным потенциалом, устанавливающимся в зоне интенсивно развивающихся водорослей.

Применение смеси водорослей (хлорелла, сценедесмус, синезеленые, диатомовые) с бактериями, жгутиковыми и инфузориями в количестве нескольких миллионов клеток на один литр сточной воды ускоряет очистку в контактных биопрудах в 1,5 – 2,0 раза.

Водоросли не толь активно поглощают различные примеси, содержащиеся в сточных водах, но и способствуют их интенсивному окислению и минерализации, выделяя большое количество кислорода при фотосинтезе.

Chlorella и Scenedesmus хорошо развиваются и очищают воду открытых водоемов при наличии фенола в количестве в десятки раз превосходящем предельно допустимые концентрации.

В зависимости от происхождения и состава загрязненных вод с целью очистки их возможно использование и нитчатых зеленых водорослей.

Доочистку сточных вод от минеральных и органических веществ можно производить применяя культиваторы зеленых нитчатых водорослей, которые обеспечивают максимальную эффективность очистки воды, проходящей через биопоглотитель. Изъятая после этого биомасса зеленых нитчатых водорослей может быть использована как дополнительный источник содержащего белок корма, богатого каротином и витаминами группы В.

Такой способ целесообразен на животноводческих фермах.

Второй способ использования зеленых нитчатых водорослей при очистке водя связан с непосредственным их культивированием в водоеме. Зеленые нитчатые водоросли, особенно Cladophora facta, активно поглощают калий, серу, кальций, кобальт, цинк, кадмий, стронций, рубидий, свинец и др.

Поглощение этих веществ нитчатыми водорослями осуществляется более интенсивно, чем одноклеточными Поглощение органических веществ нитчатыми водорослями связано с их гетеротрофным типом питания.

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 300 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

  • Онлайн
    формат
  • Диплом
    гособразца
  • Помощь в трудоустройстве

Объекты биотехнологии вирусы, бактерии, водоросли, лишайники

Описание презентации по отдельным слайдам:

Объекты биотехнологии вирусы, бактерии, водоросли, лишайники

Объекты биотехнологии
вирусы, бактерии, водоросли, лишайники

Биотехнология это использование организмов, биологических систем или биол.

Биотехнология
это использование организмов, биологических систем или биологических процессов в промышленном производстве.
БИОТЕХНОЛОГИИ ПОЗВОЛЯЮТ МИРУ СТАТЬ ЛУЧШЕ!

БИО- ТЕХНОЛОГИИСоздание продуктов, полезных человекуПолучение новых эффективн.

БИО-
ТЕХНОЛОГИИ
Создание продуктов, полезных человеку
Получение новых эффективных лекарств
Применение микроорганизмов для очистки окружающей среды
Борьба с болезнями растений и животных

Характерные особенности вирусов

Характерные особенности вирусов

Разнообразие вирусов по форме

Разнообразие вирусов по форме

Бактериофаги – вирусы бактерий

Бактериофаги – вирусы бактерий


Бактерии Bacillus subtilis

Бактерии
Bacillus subtilis

Бактерии-нефтедеструкторы

Приготовление кисломолочной продукции - биотехнологическая процедура

Приготовление кисломолочной продукции -
биотехнологическая процедура

Фармакология и лекарственная индустрия

Фармакология и лекарственная индустрия

Водоросли строение

Водоросли – как объект биотехнологий

Водоросли – как объект биотехнологий

Лишайники строение

Лишайники – как объект биотехнологий

Лишайники – как объект биотехнологий

Краткое описание документа:

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 300 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

  • Онлайн
    формат
  • Диплом
    гособразца
  • Помощь в трудоустройстве

Бурые и красные водоросли как объекты биотехнологии

Описание презентации по отдельным слайдам:

Бурые и красные водоросли как объекты биотехнологии

Бурые и красные водоросли как объекты биотехнологии

 Водоросли — наиболее древняя и разнородная группа организмов.

Водоросли — наиболее древняя и разнородная группа организмов.

Бурые водоросли Свое название бурые водоросли получили из-за высокого содержа.

Бурые водоросли Свое название бурые водоросли получили из-за высокого содержания в хроматофорах (помимо хлорофилла) бурого пигмента фукоксантина.

Строение бурых водослей

Строение бурых водослей

Таллом бурых водорослей на примере Ламинарии.

Таллом бурых водорослей на примере Ламинарии.

Жизненный цикл бурых водорослей

Жизненный цикл бурых водорослей

Основные представители Ламинария Фукус Падина

Основные представители Ламинария Фукус Падина

Красные водоросли Разнообразная окраска этих водорослей объясняется на­личием.

Красные водоросли Разнообразная окраска этих водорослей объясняется на­личием, помимо хлорофилла, еще двух пигментов: красного -фикоэритрина и синего - фикоцианина

Размножение Размножение красных водорослей (Platoma): а — карпогон с трихогин.

Размножение Размножение красных водорослей (Platoma): а — карпогон с трихогиной, о — ауксилярные клетки, в — ообластемные нити, г — цистокарпии

Основные представители Порфира Филлофора Анфельция

Основные представители Порфира Филлофора Анфельция





 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Краткое описание документа:

Бурые и красные водоросли как объекты биотехнологии Водоросли — наиболее древняя и разнородная группа организмов. Бурые водоросли Свое название бурые водоросли получили из-за высокого содержания в хроматофорах (помимо хлорофилла) бурого пигмента фукоксантина. Строение бурых водослей Таллом бурых водорослей на примере Ламинарии. Жизненный цикл бурых водорослей Основные представители Ламинария Фукус Падина Красные водоросли Разнообразная окраска этих водорослей объясняется на­личием, помимо хлорофилла, еще двух пигментов: красного -фикоэритрина и синего - фикоцианина Размножение Размножение красных водорослей (Platoma): а — карпогон с трихогиной, о — ауксилярные клетки, в — ообластемные нити, г — цистокарпии Основные представители Порфира Филлофора Анфельция СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

  • подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
  • по всем предметам 1-11 классов

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

  • Сейчас обучается 862 человека из 78 регионов

Курс повышения квалификации

Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС


Курс профессиональной переподготовки

Биология: теория и методика преподавания в образовательной организации

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

  • Для всех учеников 1-11 классов
    и дошкольников
  • Интересные задания
    по 16 предметам

Дети

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Дистанционные курсы для педагогов

Самые массовые международные дистанционные

Школьные Инфоконкурсы 2022

Технологии растениеводства. Микроорганизмы в сельскохозяйственном производстве

Микроорганизмы (бактерии, вирусы, одноклеточные водоросли и одноклеточные грибы и др.) — это группа живых организмов, которые используются в различных технологических процессах и технологиях.

• об особенностях строения микроорганизмов (бактерий, вирусов, одноклеточных водорослей и одноклеточных грибов);

• об использовании микроорганизмов в биотехнологических процессах и в биотехнологиях;

• о технологиях искусственного выращивания одноклеточных зелёных водорослей.

• определять микроорганизмы по внешнему виду;

• создавать условия для искусственного выращивания одноклеточных зелёных водорослей;

• владеть биотехнологиями использования одноклеточных грибов (дрожжей).

Микроорганизмы, их строение и значение для человека

Каково строение микроорганизмов: бактерий, вирусов, одноклеточных водорослей и одноклеточных грибов?

Микроорганизмами называют организмы размером менее 0,1 мм, невидимые невооружённым глазом. К микроорганизмам относятся: бактерии, вирусы, одноклеточные водоросли и одноклеточные грибы и др.

Использование живых микроорганизмов и их составных частей в технологиях и технологических процессах называется биотехнологиями.

В природе микроорганизмы являются возбудителями брожения, разложения и распада. Существуют полезные и вредные для людей микроорганизмы.

Обитают микроорганизмы везде: в воздухе, почве, воде, на растениях, животных и человеке.

Микроорганизмы выполняют много полезных и необходимых для жизни на Земле функций. В процессе собственной жизни они непрерывно пополняют содержание неорганических веществ в почве, расщепляют отмершие ткани животных и растений. В процессе разложения этих тканей сложные органические вещества распадаются до простых неорганических веществ, которые возвращаются в почву и поглощаются растениями.

Развитие микроорганизмов на скоропортящихся пищевых продуктах вызывает сложные химические изменения — происходят нежелательные изменения вкуса, запаха и внешнего вида продукта. Некоторые микроорганизмы содержат ядовитые вещества (токсины), которые чрезвычайно опасны для здоровья человека. Такие микроорганизмы являются причиной отравления, болезни и даже смерти.

Каждый тип микроорганизма имеет свои особенности в строении.

Бактерии. В природе их насчитывается более миллиона видов. По форме бактерии разделяются на округлые (кокки), палочковидные (бациллы), в виде запятой (вибрионы), изогнутые (спириллы) и др. (рис. 9.1).

Снаружи клетка бактерий защищена особой оболочкой, называемой капсулой, а сама клетка не имеет ядра. В её центральной части имеется ядерное вещество, несущее наследственную информацию.

Вирусы являются самыми примитивными организмами, их относят к неклеточным формам жизни. Только при попадании в клетку-хозяина вирусы начинают проявлять свои свойства. Вирусы могут паразитировать в клетках бактерий (бактериофаги), растений (вирус табачной мозаики и др.), животных и человека (вирусы герпеса, гриппа и др.). Вирусы можно увидеть только в электронный микроскоп, так как они очень малы * .

* При желании узнать, как выглядят бактерии, можно посмотреть это в Интернете и справочной литературе. Там вы сможете найти более подробное описание микроорганизмов.

Одноклеточные водоросли в отличие от бактерий и вирусов имеют ядро, многие содержат хлорофилл (зелёный пигмент растений, с помощью которого они улавливают энергию солнечного света). К одноклеточным водорослям относятся хламидомонада, хлорелла, эвглена зелёная, спирулина и др. Они встречаются в морях и океанах, в пресных водоёмах, на влажной почве, на камнях, на коре деревьев и даже в воздухе. Водоросли обогащают водоёмы кислородом, ими питаются рыбы и другие водные животные. Хлореллу и другие одноклеточные зелёные водоросли применяют при биотехнологической очистке сточных вод.

Одноклеточные грибы используют в различных биотехнологиях, например при производстве антибиотиков и некоторых видов сыров.

Словарь

биотехнологии; бактерии; вирусы; одноклеточные водоросли; одноклеточные грибы.

Проверьте себя:

1. Почему бактерии, вирусы, одноклеточные водоросли и одноклеточные грибы относятся к группе микроорганизмов?

2. Какие функции вы полняют микроорганизмы в природе?

3. В чём польза и в чём вред микроорганиз мов?

4. В каких биотехнологиях используют микроорганизмы?

Подумайте, почему такие маленькие по размерам бактерии и вирусы могут нанести огромный вред.

Читайте также: