Предмет экобиотехнология

Биотехнология– это интеграция естественных и инженерных наук, позволяющая наиболее полно реализовать возможности живых организмов или продуктов их жизнедеятельности для получения целевого продукта.

Экологическая биотехнология- это специфическое применение биотехнологии для решения проблемы защиты окружающей природной среды, включая такие как переработка отходов, борьба с загрязнениями и соединение биотехнологических способов с небиологическими технологиями.

Микроорганизмам, или микробам, – этим бесконечно малым живым существам, по словам Луи Пастера, принадлежит бесконечно большая роль в природе и жизни человека. Торф, каменный уголь, нефть, горючий газ, – вот далеко не полный перечень полезных ископаемых, в образовании которых в недрах Земли принимают участие микроорганизмы. Жизнедеятельность этих существ обусловливает плодородие почв и лежит в основе сложного явления самоочищения, протекающего в природных водоемах. Ho, пожалуй, самая важная их функция – участие в круговороте веществ, непрерывно совершающемся в природе и обеспечивающем жизнь на Земле.

Благодаря способности усваивать разнообразнейшие вещества, чрезвычайно быстро размножаться и легко приспосабливаться к окружающим условиям микроорганизмы широко распространены в почве, водной среде, атмосфере. Микробы не имеют себе равных и по интенсивности биохимической деятельности. Например, за сутки бактериальная клетка способна переработать количество пищи, в 30 – 40 раз превышающее ее собственную массу. Именно этими свойствами микробов и объясняется та исключительно важная роль, которую они играют в жизни нашей планеты.

Область практического применения микроорганизмов в народном хозяйстве чрезвычайно широка. Достаточно напомнить об использовании их в промышленном производстве антибиотиков, стероидных препаратов, ряда витаминов, различных продуктов брожения, кормового белка, ферментов, бактериальных удобрений и т.д.

Одним из самых распространенных современных методов обработки сточных вод является метод биологической очистки. Активный ил, благодаря которому осуществляется процесс очистки воды, представляет собой сложное сообщество разнообразных микроорганизмов. Метод биологической очистки практически универсален и позволяет обрабатывать стоки самого различного характера, что связано со способностью бионаселения активного ила использовать органические загрязнения сточных вод в качестве источников питания и энергии.

Однако микроорганизмы могут приносить и неисчислимый вред. Патогенные (болезнетворные) микробы вызывают различные заболевания человека, животных и растений. Жизнедеятельностью микробоввредителей объясняется порча пищевых продуктов, разрушение строительных конструкций (за счет микробиологической коррозии металла и бетона), закупорка трубопроводов и т. д.

Управлять микробиологическими процессами, в том числе процессами очистка воды, направлять их в нужное русло, усиливать и интенсифицировать полезную деятельность микроорганизмов и ликвидировать их вредные воздействия немыслимо без знания основ микробиологии.

Микробиология – наука о живых организмах, имеющих малые размеры и невидимых невооруженным глазом. (R= 100 мкм)

Впервые выделить микробиологию в отдельную науку было предложено Геккелем в 1866 году.

Микробиология (от греч. «micros» – малый; «bios» – жизнь, «logos» – учение) – часть общей науки биологии; она изучает внешнюю форму, внутреннее строение, закономерности роста и развития, жизнедеятельность мельчайших организмов – микробов.

Клетки одних микробов по своей структуре напоминают клетки животных, у других они сходны с растительными, третьи могут сочетать признаки тех и других клеток или существенно отличаться от них.

В 1866 г. немецкий биолог Э. Геккель предложил выделить микроорганизмы в отдельное царство живой природы и дал ему название «царство протистов».

Основу строения клеток всех протистов, как и клеток высших животных и растений, составляют цитоплазма и ядро.

Однако развитие электронной микроскопии и совершенствование методов приготовления биохимических препаратов позволили выявить принципиально важные отличия во внутренней структуре клеток протистов. Оказалось, что несмотря на общность структурной, биохимической и физиологической организации, присущую всем живым организмам, царство протистов четко делится на две группы.

Первую составляют высшие протисты – эукариоты, клетки которых по своему строению сходны с клетками высших животных и растений. Важнейшие отличительные особенности эукариотической клетки – структурная организация ядра и способ его деления. Клетки эукариот имеют обособленное ядро, отделенное от цитоплазмы мембраной. Наследственная информация заключена в хромосомах, содержащих дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и белки особого типа. Деление ядра при размножении клеток происходит в результате сложного процесса – митоза. Из микроорганизмов к эукариотам относятся простейшие, грибы, водоросли (кроме синезеленых).

Вторая группа объединяет низших протистов, называемых прокариотами (доядерных). В клетках прокариот сформированное ядро отсутствует, но есть ядроподобные образования – нуклеоиды (от лат. «nucleus» – ядро). По сравнению с ядрами клеток эукариот нуклеоиды имеют более простое строение и не отделены от цитоплазмы оболочкой. Наследственную информацию несет одна хромосома, представляющая собой длинную молекулу ДНК.

Таким образом, граница, разделяющая все клеточные формы жизни на две группы, соответствующие двум типам клеточной организации, проходит через царство протистов.

Наука о распределении живых организмов по отдельным группам – таксонам – называется систематикой. Классификация и номенклатура – две основные области систематики. Задачей классификации является объединение живых организмов, обладающих общими признаками и свойствами, в определенный таксон.

Основная единица в систематике живых организмов – вид. Под видом подразумевают совокупность организмов, имеющих общее происхождение, характеризующихся общими морфологическими и физиологическими признаками и приспособленных к существованию в определенных условиях внешней среды. Виды объединяют в таксоны более высокого ранга – роды. Роды в свою очередь группируют в семейства, семейства – в порядки (или отряды в царстве животных), порядки – в классы, и т. д. Высшим уровнем таксономической иерархии является царство.

Номенклатура как отрасль систематики обеспечивает единство и стабильность названий отдельных таксонов и организмов, принадлежащих к ним. Для наименования вида принята бинарная номенклатура, предложенная К Линнеем в XVIII в. Видовое название складывается из двух слов. Первое обозначает род и пишется с прописной буквы, второе – вид, к которому принадлежит организм,– пишется со строчной буквы.