Микробиологический синтез

Многие вещества и продукты, которые раньше получали химически, в последнее время все чаще получают при помощи микроорганизмов. В чем преимущества микробиологического синтеза над химическим и в чем недостатки?

Фото или PDF, до 20 МБ на файл, всего до 10 страниц. ИИ даст статус и комментарий без баллов.
Войдите, чтобы проверять ответы
Ответ

Преимущества микробиологического синтеза:

  1. С помощью микробиологического синтеза легче получать биологические молекулы, обладающие сложным строением, в том числе биологические макромолекулы, такие как белки.

  2. Химический синтез зачастую происходит при избыточном давлении и высокой температуре, что является потенциально опасным для работников предприятия. Для микробиологического синтеза экстремальные условия не нужны, так как протекание реакций обеспечивается каталитическими системами клеток.

  3. В качестве источников углерода и азота для микроорганизмов зачастую применяют отходы различных производств, что не только снижает стоимость синтеза, но еще и позволяет утилизировать отходы.

  4. Микробиологический синтез позволяет получать нужные изомеры целевых продуктов, например, L-аминокислоты.

  5. Продукты, полученные с использованием микроорганизмов, зачастую обладают большей маркетинговой привлекательностью.

  6. Микробиологический синтез позволяет получать несколько продуктов сразу, например, ряд газов и органических кислот, синтезируемых в ходе брожений, или смесь антибиотиков одного класса.

  7. Вырожденность биохимических путей позволяет подобрать оптимального продуцента для получения продукта в зависимости от исходных требований производства. В случае химического синтеза реакции уникальны и не могут протекать в отсутствие специфических катализаторов или необходимых условий.

Недостатки микробиологического синтеза:

  1. Микроорганизмы чувствительны к условиям внешней среды и способны к физиологической изменчивости, приводящей к сниженному выходу продукта или полной остановке его синтеза.

  2. Необходимо поддерживать культуры, соблюдать условия их хранения и периодически проверки их на жизнеспособность.

  3. Микроорганизмы способны синтезировать широкий спектр веществ, в том числе сходных по строению, что может затруднять выделение и очистку целевого продукта. Для химического синтеза также характерно наличие примесей в реакционной смеси, однако разнообразие содержимого клетки заметно выше, чем спектр побочных продуктов, образующихся в ходе химического синтеза.

  4. В случае утечки микроорганизмов во внешнюю среду, возможны инвазии и нарушения целостности локальных экосистем.

  5. Несмотря на то, что для микробиологического синтеза используются непатогенные микроорганизмы, требуется соблюдение правил биобезопасности.

  6. Необходимость поддержания стерильности оборудования и реактивов приводит к дополнительным материальным и техническим затратам на производство.

  7. Сложность масштабирования производства, вызванная изменчивостью микроорганизмов, возникающей при изменении условий культивирования.

  8. Дополнительно необходимо проверять, что биологические объекты и их продукты жизнедеятельности не опасны для потребителей и сотрудников производства.

Это исчерпывающий список правильных ответов, которые приведены в работах всех участников. Все остальные варианты ответов не засчитывались и не будут засчитаны в случае апелляции.

Критерии оценивания

2 б. за правильную версию, но не более 16 б. за ответ. Для того, чтобы версия была засчитана как правильная, она должна быть понятно и биологически грамотно объяснена. Краткие ответы, не содержащие подробностей, которые позволяют однозначно их истолковать (например, «микробиологический синтез эффективнее»), или содержащие в обосновании биологические ошибки, не оценивались. Если в правильном варианте ответа была биологическая ошибка, то за версию ставился 1 балл.

Похожие задачи

Летняя практика и витамины

Группа студентов провела два месяца летней практики на биостанции за пределами города. Все студенты жили в одном и том же доме, питались в столовой, посещали одни и те же занятия. После возвращения с практики обнаружилось, что у одного из студентов авитаминоз, а у другого – гипервитаминоз, причем по

Ванадоциты. Расчетная задача.

На фотографии изображена колония асцидий – морских хордовых животных, ведущих прикрепленный образ жизни. Асцидии способны накапливать тяжелый металл ванадий, токсичный для большинства населяющих Землю организмов, в больших концентрациях, которые превышают концентрацию ванадия в окружающей среде в 10

Выделяемые клетками вещества

Клетки человека способны выделять наружу (т.е. из клетки) ряд разнообразных веществ. Какие это могут быть вещества? Зачем клетки их выделяют? Если можете, для каждой версии приведите по одному примеру.

Калиевые каналы. Расчетная задача.

Белки выполняют широчайший спектр функций и имеют различную локализацию в клетке. Одни находятся целиком в цитоплазме, другие частично связаны с мембранами или полностью пронизывают их, иногда многократно. К последнему типу относится примерно 27% всех белков человека. Это разнообразные рецепторы, фе