Aplicarea tehnologică a agenților biologici, și anume utilizarea bacteriilor pentru a produce produse specifice sau pentru a efectua modificări controlate, direcționate, stă la baza biotehnologiei.
Cu mii de ani în urmă, oamenii, neștiind nimic despre biotehnologii, le foloseau în agricultura lor - el făcea bere, făcea vin, coace pâine și făcea produse cu acid lactic și brânzeturi.
ÎN lumea modernă semnificație practică metodele biotehnologice care folosesc bacterii cu greu pot fi supraestimate - sunt folosite în Industria alimentarăȘi agricultură, în medicină și farmacologie, în extracția mineralelor și prelucrarea lor, în procesul de purificare a apei în natură și în fose septice, în multe domenii ale vieții umane.
Industria alimentară
Cele mai răspândite în industria alimentară sunt bacteriile lactice și drojdia.
Mecanismul de acțiune al bacteriilor și al drojdiei este de a transforma zahărul din lapte în acid lactic, în urma căruia un produs neutru se transformă în acid lactic.
Bacteriile lactice și drojdia sunt folosite pentru fermentarea produselor lactate și a legumelor, procesarea boabelor de cacao și prepararea aluatului de drojdie. Capacitatea procariotelor de a influența produsele este determinată de activitatea lor enzimatică ridicată și este determinată de enzimele pe care le secretă.
Una dintre cele mai vechi biotehnologii folosite de oameni este producerea de brânză. Utilizarea bacteriilor cu acid propionic în producerea brânzeturilor cu cheag tare ne permite să obținem un produs de înaltă calitate, cu proprietăți specificate.
Utilizarea bacteriilor cu acid propionic în schema tehnologică conferă brânzeturilor finite culoarea, gustul și aroma tipică, îmbogățind produsul biologic. substanțe active.
Bacteriile sunt capabile să extragă selectiv substanțe din compuși complecși prin dizolvarea lor în apă. Acest proces se numește leșiere bacteriană și are o mare importanță practică:
1. vă permite să extrageți utile substanțe chimice din minereuri, deșeuri industriale;
2. îndepărtați impuritățile inutile - arsenul din minereurile de metale neferoase și feroase.
În industrie, leșierea bacteriană a mineralelor (uraniu, cupru) direct la zăcăminte are o importanță practică deosebită.
Medicina modernă utilizează cu succes medicamente pentru producerea cărora sunt folosite bacterii:
1. insulina si interferonul se obtin folosind tehnologii de inginerie genetica bazate pe coli;
2. Enzimele Bacillus subtilis distrug produșii de descompunere putrefactiv.
Aplicarea umană a metodelor biotehnologiei în agricultură se rezolvă cu succes întreaga linieîntrebări:
1. crearea de soiuri de plante rezistente la boli și cu randament ridicat;
2. producerea de îngrășăminte pe bază de bacterii (nitragină, agrofilă, azotobacterină etc.), inclusiv composturi și deșeuri animale fermentate (fermentarea metanului);
3. dezvoltarea tehnologiilor fără deșeuri pentru agricultură.
Plantele din natură au nevoie de azot, dar nu sunt capabile să absoarbă azotul din aer, dar unele bacterii, noduli și cianobacterii, în natură produc aproximativ 90% din cantitatea totală de azot legat, îmbogățind solul cu acesta.
În agricultură se folosesc plante care conțin bacterii nodulare pe rădăcini: lucernă, lupin, mazăre, leguminoase.
Aceste culturi sunt folosite în rotația culturilor pentru a îmbogăți solul cu azot.
În agricultură, silozul este una dintre principalele metode de conservare a masei plantelor și se realizează prin fermentație controlată sub influența acidului lactic, a bacteriilor cocoide și în formă de bastonaș.
Bacteriile descompun gunoiul de grajd animal, rezultând metan, un compus de hidrocarburi care este folosit în sinteza organică.
Crearea conditiile necesare pentru activitatea microorganismelor benefice, fermierul îmbunătățește semnificativ starea plantelor și crește productivitatea acestora. În același timp, utilizarea îngrășămintelor minerale scumpe și nu întotdeauna prietenoase cu mediul poate fi redusă semnificativ. Produsele biologice noi, extrem de eficiente, bazate pe bacterii vii, care au proprietăți specificate care sunt valoroase pentru plante, vă vor ajuta aici.
Să ținem cont de faptul că în natură există o competiție constantă între microorganisme pentru habitat, nutriție, umiditate etc. Alături de microflora utilă, există și microfloră dăunătoare plantelor. Toată lumea cunoaște reprezentanți precum mucegaiul pudră, diverse putregaiuri cauzate de ciuperci din genul Phytophthora, Rhizoctonia, Fusarium și altele, precum și bacterii specifice care provoacă, de exemplu, bacterii mucoase.
În prezent, au fost create produse biologice microbiene care au un puternic efect protector și stimulator. Ele asigură o bună prevenire a plantelor împotriva bolilor și daunelor cauzate de fitopatogeni, măresc productivitatea, îmbunătățesc calitatea și structura culturii. În principiu, fiecare grădinar, cu tehnici simple și utilizarea produselor biologice, poate îmbunătăți semnificativ comunitatea microbiană din solul parcelei sale sau dintr-o seră, reducând astfel utilizarea de substanțe chimice.
Îngrășămintele minerale sau pesticidele din grădină sunt adesea folosite nerezonabil de intensiv, ceea ce este periculos pentru mediu și sănătatea umană. Natural metode biologice ne permit să reducem utilizarea „produselor chimice” și să obținem produse care îndeplinesc cele mai stricte cerințe de mediu. Prin urmare, preparatele microbiene sunt demne de cea mai largă utilizare. În parcelele de grădină, acestea vor ajuta într-o oarecare măsură să înlocuiască microflora benefică a gunoiului de grajd limitat, vor servi ca un bun adaos la compost și vor reduce dramatic aplicarea îngrășămintelor minerale. Microorganismele care stau la baza noilor produse biologice sunt bacterii fixatoare de azot care trăiesc pe rădăcinile plantelor non-leguminoase și interacționează îndeaproape cu plantele. Astfel de bacterii sunt numite asociative. Ele pot rămâne viabile mult timp în turba sterilă, astfel încât turba este folosită ca umplutură pentru cultura bacteriană. Preparatele de turbă sunt potrivite pentru utilizare în termen de un an de la data fabricării.
Produsele biologice asociative pot fi utilizate în mai multe moduri: înainte de însămânțare, materialul de semințe umezit (semințe, tuberculi) este amestecat cu medicamentele în proporție de 1:100 sau 1:200 în volum; se toarnă un strat subțire în brazdele patului înainte de a însămânța semințe de legume; Când plantați plante în gropi, adăugați 0,5 lingurițe de preparat de turbă și amestecați-l cu solul.
Aplicarea tehnologică a agenților biologici, și anume utilizarea bacteriilor pentru a produce produse specifice sau pentru a efectua modificări controlate, direcționate, stă la baza biotehnologiei.
Cu mii de ani în urmă, oamenii, neștiind nimic despre biotehnologii, le foloseau în agricultura lor - el făcea bere, făcea vin, coace pâine și făcea produse cu acid lactic și brânzeturi.
În lumea modernă, importanța practică a metodelor biotehnologice care utilizează bacterii poate fi cu greu supraestimată - acestea sunt utilizate în industria alimentară și agricultură, în medicină și farmacologie, în extracția mineralelor și prelucrarea lor, în procesul de purificare a apei în natură. și în fose septice, în multe domenii ale vieții umane.
Industria alimentară
Cele mai răspândite în industria alimentară sunt bacteriile lactice și drojdia.
Mecanismul de acțiune al bacteriilor și al drojdiei este de a transforma zahărul din lapte în acid lactic, în urma căruia un produs neutru se transformă în acid lactic.
Bacteriile lactice și drojdia sunt folosite pentru fermentarea produselor lactate și a legumelor, procesarea boabelor de cacao și prepararea aluatului de drojdie. Capacitatea procariotelor de a influența produsele este determinată de activitatea lor enzimatică ridicată și este determinată de enzimele pe care le secretă.
Una dintre cele mai vechi biotehnologii folosite de oameni este producerea de brânză. Utilizarea bacteriilor cu acid propionic în producerea brânzeturilor cu cheag tare ne permite să obținem un produs de înaltă calitate, cu proprietăți specificate.
Utilizarea bacteriilor cu acid propionic în schema tehnologică conferă brânzeturilor finite culoarea, gustul și aroma tipică, îmbogățind produsul cu substanțe biologic active.
Pe parcursul vieții, bacteriile sunt capabile să extragă selectiv substanțe din compuși complecși prin dizolvarea lor în apă. Acest proces se numește leșiere bacteriană și are o mare importanță practică:
1. vă permite să extrageți substanțe chimice utile din minereuri și deșeuri industriale;
2. îndepărtați impuritățile inutile - arsenul din minereurile de metale neferoase și feroase.
În industrie, leșierea bacteriană a mineralelor (uraniu, cupru) direct la zăcăminte are o importanță practică deosebită.
Medicina modernă utilizează cu succes medicamente pentru producerea cărora sunt folosite bacterii:
1. insulina si interferonul se obtin folosind tehnologii de inginerie genetica bazate pe Escherichia coli;
2. Enzimele Bacillus subtilis distrug produșii de descompunere putrefactiv.
Aplicarea umană a metodelor biotehnologiei în agricultură rezolvă cu succes o serie de probleme:
1. crearea de soiuri de plante rezistente la boli și cu randament ridicat;
2. producerea de îngrășăminte pe bază de bacterii (nitragină, agrofilă, azotobacterină etc.), inclusiv composturi și deșeuri animale fermentate (fermentarea metanului);
3. dezvoltarea tehnologiilor fără deșeuri pentru agricultură.
Plantele din natură au nevoie de azot, dar nu sunt capabile să absoarbă azotul din aer, dar unele bacterii, noduli și cianobacterii, în natură produc aproximativ 90% din cantitatea totală de azot legat, îmbogățind solul cu acesta.
În agricultură se folosesc plante care conțin bacterii nodulare pe rădăcini: lucernă, lupin, mazăre, leguminoase.
Aceste culturi sunt folosite în rotația culturilor pentru a îmbogăți solul cu azot.
În agricultură, silozul este una dintre principalele metode de conservare a masei plantelor și se realizează prin fermentație controlată sub influența acidului lactic, a bacteriilor cocoide și în formă de bastonaș.
Bacteriile descompun gunoiul de grajd animal, rezultând metan, un compus de hidrocarburi care este folosit în sinteza organică.
Biotehnologia modernă se bazează pe multe științe: genetică, microbiologie, biochimie, științe naturale. Obiectele principale ale studiului lor sunt bacteriile și microorganismele. Multe probleme din biotehnologie sunt rezolvate prin utilizarea bacteriilor. Astăzi, domeniul de utilizare a acestora în viața umană este atât de vast și divers încât aduce o contribuție neprețuită la dezvoltarea unor industrii precum:
- medicina si asistenta medicala;
- creșterea animalelor;
- producție vegetală;
- industria pescuitului;
- industria alimentară;
- minerit și energie;
- industria grea si usoara;
- fosă septică;
- ecologie.
Domeniul de aplicare al bacteriilor în farmacologie și medicină este atât de larg și semnificativ încât rolul lor în tratamentul multor boli umane este pur și simplu neprețuit. În viața noastră, ele sunt necesare în crearea de înlocuitori de sânge, antibiotice, aminoacizi, enzime, medicamente antivirale și anticancerigene, probe de ADN pentru diagnosticare și medicamente hormonale.
Oamenii de știință au adus o contribuție neprețuită medicinei prin identificarea genei responsabile de hormonul insulină. Implantându-l în bacteriile coli, ei au produs insulină, salvând viețile multor pacienți. Oamenii de știință japonezi au descoperit bacterii care secretă o substanță care distruge placa, prevenind astfel apariția cariilor la oameni.
Din bacterii termofile, o genă care codifică enzime care sunt valoroase în cercetare științifică, deoarece sunt insensibili la temperaturi ridicate. În producția de vitamine în medicină se folosește microorganismul Clostridium, obținându-se astfel riboflavină, care joacă un rol important în sănătatea umană.
Proprietatea bacteriilor de a produce substanțe antibacteriene a fost folosită în crearea antibioticelor, rezolvând problema tratării multor boli infecțioase, salvând astfel viețile mai multor persoane.
În farmacologie, crearea de medicamente și vaccinuri sintetice, care includ imunoregulatori, alcaloizi, nucleotide și enzime, este, de asemenea, imposibilă fără microorganisme.
Creșterea animalelor
Pentru a crește creșterea în greutate și a crește rata de creștere a persoanelor tinere, se folosesc suplimente de proteine și vitamine și enzime, producătorii lor sunt bacteriile fotosintetice. În acest fel, reducerea consumului de furaje și creșterea productivității. În producția de siloz se folosesc E. coli comuna și Lactis aerogenes, care sunt microorganisme de acid lactic. Aminoacidul esențial lizina, folosit ca supliment alimentar la animale, este produs din bacterii precum Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium sp și Escherichia coli.
Utilizarea bacteriilor este obișnuită în crearea de rase foarte productive, hormoni de creștere și transplantul de celule fertilizate. Preparate pe baza de Bac. subtilis si Bac. Licheniformis este folosit în medicina veterinară pentru a trata multe boli.
Industria agricolă
Utilizarea pesticidelor și îngrășămintelor în industria agricolă duce la un impact negativ asupra microflorei solului. Bacteriile aerobe și anaerobe sunt folosite pentru a distruge substanțele nocive.
Utilizarea îngrășămintelor bacteriene ajută la creșterea productivității. Preparatele bacteriene care rețin azotul sunt obținute din celulele Klebsiella și Chromatium. Acest lucru permite plantelor să absoarbă azotul conținut în aer. Fosfobacterina se obține din Bacillus megathrtium, care crește conținutul de fosfor în sol și azot în masa verde. Ca bioprotecție a plantelor de tot felul de dăunători, s-au dezvoltat preparate microbiologice pe bază de bacterii care nu dăunează oamenilor.
Industria pescuitului
Biotehnologiile utilizate în pescuit fac posibilă crearea de rase de pești care sunt rezistente la multe boli și rase cu rate mari de creștere. De asemenea, aditivii pentru furaje, enzimele și medicamentele sunt fabricate din bacteriile produse în industria pescuitului.
Industria alimentară
Biotehnologia este utilizată pe scară largă în industria alimentară și a fermentației. Utilizarea bacteriilor lactice în producția de chefir, koumiss și produse lactate fermentate ajută la îmbunătățirea gustului și a digestibilității acestora. Acest lucru se realizează prin faptul că enzimele secretate descompun zahărul din lapte în alcool și dioxid de carbon. Pentru a imbunatati calitatea produselor de cofetarie si a pastra prospetimea produselor de panificatie, industria alimentara foloseste enzime produse din Bac.subtilis. 
Extracția și prelucrarea mineralelor
Utilizarea biotehnologiei în industria minieră poate reduce semnificativ costurile și costurile cu energia. Astfel, utilizarea bacteriilor litotrofe (Thiobacillus ferrooxidous), cu capacitatea lor de a oxida fierul, este utilizată în hidrometalurgie. Leșierea bacteriană este folosită pentru a extrage metale prețioase din roci de calitate scăzută. Bacteriile care conțin metan sunt folosite pentru a crește producția de ulei. La extragerea uleiului prin metoda obișnuită, din subsol nu se extrag mai mult de jumătate din rezervele naturale și, cu ajutorul microorganismelor, rezervele sunt eliberate mai eficient.
Industria ușoară și grea
Leșierea microbiologică este folosită în minele vechi pentru a obține zinc, nichel, cupru și cobalt. În industria minieră pentru reacții de reducereîn minele vechi se folosesc sulfați bacterieni, deoarece reziduurile de acid sulfuric au un efect distructiv asupra suporturilor, materialelor și mediu inconjurator. Microorganismele anaerobe favorizează descompunerea completă materie organică. Această proprietate este utilizată pentru purificarea apei în industria metalurgică. 
Oamenii folosesc bacterii pentru a produce lână, piele artificiala, materii prime textile, pentru parfumerie si cosmetica.
Curățarea canalelor de scurgere și a corpurilor de apă
Bacteriile implicate în descompunere sunt folosite pentru curățarea foselor septice. Baza acestei metode este că microorganismele se hrănesc cu apa uzată. Această metodă asigură îndepărtarea mirosurilor și dezinfectarea apelor uzate. Microorganismele folosite în fose septice sunt cultivate în laboratoare. Rezultatul acțiunii lor este determinat de descompunerea materiei organice în substanțe simple care sunt inofensive pentru mediu. În funcție de tipul de fosă septică, se selectează microorganisme anaerobe sau aerobe. Microorganismele aerobe, pe lângă fosele septice, sunt folosite în biofiltre.
Microorganismele sunt, de asemenea, necesare pentru a menține calitatea apei din rezervoare și canale de scurgere și pentru a curăța suprafețele poluate ale mărilor și oceanelor de produsele petroliere.
Odată cu dezvoltarea biotehnologiei în viața noastră, umanitatea a făcut un pas înainte în aproape toate sectoarele de activitate.
