Галузі промисловості, що включають мікробіологічні процеси. Мікробіологічні виробництва
Визначення «Мікробіологічна промисловість» за БСЕ:
Мікробіологічнапромисловість - галузь промисловості, у якій виробничі процеси базуються на мікробіологічному синтезі цінних продуктів з різних видів нехарчової сировини (вуглеводнів нафти та газу, гідролізатів деревини), а також відходів промислової переробки цукрових буряків, кукурудзи, олійних та круп'яних культур тощо. Випускає білково-вітамінні концентрати, Амінокислоти, Вітаміни, ферментні препарати, Антибіотики, бактеріальні та вірусні препарати для захисту рослин від шкідників та хвороб, бактеріальні добрива, а також продукти комплексної переробки рослинної сировини - фурфурол, ксиліт та ін. ході сучасної науково-технічної революції та заснована на новітніх досягненнях технічної мікробіології, хімії, фізики, хімічної технології та кібернетики.
На науковій основі створюються дедалі досконаліші інженерно-біологічні системи, у яких властива мікроорганізмам величезна енергія ферментативного перетворення речовин використовується для спрямованого синтезу продуктів, необхідні сільському господарству та промисловості. Значна частина продукції М. п. використовується для отримання біологічно повноцінних комбікормів. У розрахунку на 1 т дріжджів, доданих у корми, на фермах додатково виробляється до 800-1200 кг свинини, або 1500-2000 кг м'яса птиці (у живій вазі), або 15-25 тис. яєць, зберігається 3,5-5 т зерна. Економічна ефективність тваринництва ще більше зростає, коли разом із кормовими дріжджами до складу раціонів вводяться відсутні вітаміни та амінокислоти, кормові антибіотики, ферментні препарати.
Підвищенню врожайності полів, городів, садів та виноградників сприяють мікробіологічні засоби для боротьби зі шкідниками та збудниками хвороб рослин, а також бактеріальні добрива. Мікробні та вірусні Інсектициди безпечні для людини, корисних тварин та комах, допомагають охороні природи та покращують умови відтворення у рослинному та тваринному світі.
Ферментні препарати набагато прискорюють низку технологічних процесів обробки с.-г. сировини, підвищують вихід та покращують якість продукції в харчовій, м'ясній, молочній та легкій промисловості, значно збільшують продуктивність праці. Ферментні препарати застосовуються також у хімічній промисловості (випуск миючих засобів високої якості), перспективне використання їх у чорній металургії (видалення жиру з тонкокатаного сталевого листа), у системах очищення промислових та побутових стічних вод.
У 1966 р. підприємства мікробіологічного синтезу, що знаходилися у віданні різних міністерств і відомств, були виділені в самостійну нову галузь і при Раді Міністрів СРСР було організовано Головне управління М. п. Розширено існуючі раніше науково-дослідні та проектні організації, створені нові всесоюзні науково-дослідні інститути : генетики та селекції промислових мікроорганізмів, мікробіологічних засобів захисту рослин та бактеріальних препаратів, біотехнічний інститут, ферментне відділення при Всесоюзному науково-дослідному інституті синтезбілок.
За 1966-70 виробництво кормових дріжджів збільшилося у 2,7 раза, вироблення кормових антибіотиків у 3,3 раза, ферментних препаратів у 2 рази. Освоєно випуск білково-вітамінних концентратів (БВК) з вуглеводнів нафти, кормових антибіотиків - кормогризину і бацитрацину, найважливішої амінокислоти - лізину, вітаміну B12, ефективного засобу захисту рослин - ентобактеріну та ін. 40%, кормових антибіотиків на 29%, ферментних препаратів у 2 рази, лізину у 5 разів. Випуск продукції для сільського господарства на підприємствах Головмікробіопрому за 1971-72 збільшився у 1,7 раза. Середньорічні темпи приросту промислової продукції галузі за 1971-72 значно вищі за середньорічний приріст продукції в цілому по промисловості СРСР.
Побудовано великі підприємства М. п. - Лісозаводський (Приморський край) та Хакаський (Красноярський край) гідролізно-дріжджові заводи потужністю по 28 тис.т, Кіровський біохімічний завод потужністю 60 тис.т кормових дріжджів на рік, Новогірський завод білково-вітамінних концентратів парафінів нафти потужністю 70 тис.т на рік, Вільнюський (Литовська РСР) завод ферментних препаратів, Ліванський (Латвійська РСР) та Чаренцаванський (Вірменська РСР) заводи лізину. Продовжується будівництво найбільших підприємств мікробіологічного синтезу. Для них створюється високопродуктивне обладнання великої одиничної потужності. Один Світлоярський (Волгоградська обл.) завод продуктивністю 240 тис.т на рік білково-вітамінних концентратів постачатиме комбікормової промисловості понад 100 тис.т білка, що перетравлюється, і велика кількість вітамінів.
Нові високоінтенсивні методи гідролізу деревини відкривають перспективу ефективної комплексної хімічної та біохімічної переробки деревної сировини та організації на цій основі виробництва пекарських дріжджів, харчової глюкози, лізину, гліцерину, гліколей та ін. цінної продукції.
Потреби народного господарства, і сільського господарства, у продуктах мікробіологічного синтезу безперервно зростають. Створення потужної М. п. – складова частина виробленої КПРС програми розвитку сільського господарства, зміцнення його матеріально-технічної бази. Разом з тим М. п. прискорює технічний прогрес у ряді галузей промисловості – харчової, легкої, важкої. У хімічній промисловості, наприклад, з амінокислот та ін білкових продуктів мікробіологічного синтезу можна організувати виробництво нових видів високоякісних штучних волокон і плівок - повноцінних замінників вовни. Продукція М. п. - лізин, ферментні та білкові препарати - в перспективі широко використовуватиметься для збагачення хліба, хлібних продуктів, харчових концентратів білком і підвищення т. о. їх поживної цінності.
М. п. швидко розвивається та в ін. соціалістичних країнах. Кормові дріжджі випускають Болгарія, Угорщина, НДР, Польща, Румунія, Чехословаччина, Югославія. У Болгарії, Румунії та Чехословаччині організовано виробництво лізину, у Болгарії, Угорщині, Польщі, Чехословаччині, Югославії – кормових антибіотиків, у Болгарії, Угорщині, НДР, Польщі та Чехословаччині – ферментів.
У великих капіталістичних країнах М. п. набула значного розвитку. Так, у США випуск антибіотиків для добавки до кормів збільшився за 1965-70 з 1200 до 3318 т; за 1968-72 споживання ферментних препаратів збільшилося у 1,8 разу. У Японії мікробіологічний синтез лізину в 1973 становив 20 тис.т, глутамінової кислоти, що застосовується в основному для поліпшення смакових якостей їжі, - близько 100 тис.т, виробництво кормових антибіотиків у 1970 - 4,7 тис.м; великих масштабів досягнув випуск антибіотиків для захисту с.-г. рослин від хвороб (близько 80 тис.т у 1970); виробництво ферментних препаратів для різних галузей промисловості та сільського господарства у 1973 становило 13,3 тис.т.
Програма КПРС, М., 1973, с. 127; Матеріали XXIV з'їзду КПРС, М., 1971; Державний п'ятирічний план розвитку народного господарства СРСР на 1971-1975 роки, М., 1972; Аліханян С. І., Селекція промислових мікроорганізмів, М., 1968; Бєляєв В. Д., Мікробіологія - сільському господарству,
«Партійне життя», 1971 № 12; Денисов Н. І., Кормові дріжджі, М., 1971; «Журнал Всесоюзного хімічного товариства ім. Д. І. Менделєєва», 1972 № 5 (номер присвячений промисловій мікробіології); Калунянц До. А., Єздаков Н. Ст, Виробництво та застосування ферментних препаратів у сільському господарстві, М., 1972; Лізін - отримання та застосування в тваринництві, М., 1973.
Б. Я. Нейман.
Останнім часом сучасні мікробіологічні виробництва дозволяють ефективно боротися зі шкідливими мікроорганізмами, щоб запобігти розмноженню бактерій та вірусів та не допустити утворення вогнищ інфекції. Завдяки досягненням генної інженерії та інноваційним розробкам виробляються якісні та ефективні дезінфікуючі засоби та антисептики, які широко використовуються у лікувально-профілактичних установах, виробничих підприємствах, хімчистках та пральних. Мікробіологія у виробничих масштабах є галуззю науки і техніки, яка спирається на практичні та теоретичні знання таких сфер як молекулярна біологія, генетика, фізіологія та використовує для цього сучасні хімічні технології.
Залучення передових технологій та наукових можливостей дозволили створити антибіотики, дія яких спрямована на ефективну боротьбу зі шкідливими мікробами та вірусами. Таким чином, вдалося зменшити кількість інфекційних захворювань за рахунок застосування антибіотиків у лікуванні багатьох хвороб. Розвиток генної інженерії зажадав від мікробіологічних виробництв удосконалення технологій та використання новітнього обладнання. Слід зазначити, що вперше в Японії було розроблено інсулін, що є величезним досягненням у галузі мікробіологічної промисловості. Японські миючі засоби та дезінфектанти від відомої компанії Saraya також високоякісні, ефективні, надійні та безпечні, при цьому не викликають алергічних реакцій та подразнень шкірного покриву. Вся продукція сертифікована та дозволена до застосування не тільки в медичних організаціях, а й у хімчистках та пралень, виробництві для обробки та дезінфекції приміщень та поверхонь. Таким чином, вдається зменшити кількість бактерій та захиститися від інфекцій.
З погляду прикладної мікробіології, мікробіологічні виробництва можна поділити на кілька груп. До першої підгрупи відноситься застосування живої біомаси мікроорганізмів, яка використовується в основному в харчовій промисловості. Друга підгрупа заснована на виробництві продуктів біосинтезу мікробного характеру, а саме антибіотики, амінокислоти, гормони та ферменти, а також різноманітні вітамінні комплекси. До третьої групи належать мікробіологічні виробництва, діяльність яких спрямована на одержання продуктів шляхом гниття та бродіння. В результаті виходять спирти, розчинники, органічні кислоти, які застосовуються для дезінфекції та обробки поверхонь та приміщень. Мікробіологічні виробництва займають важливе місце у сфері охорони здоров'я та медицини, а постійні розробки забезпечують ефективний та надійний захист від шкідливої мікрофлори та вірусів.
Сучасні природоохоронні технології дозволяють ефективно очищати стічні води та ґрунт від хімічно шкідливих сполук, що перешкоджає забрудненню навколишнього середовища, а також знижує ймовірність інфекційних хвороб серед населення. Особливо важливою умовою підтримки санітарно-гігієнічних норм є застосування якісних та ефективних дезінфікуючих засобів та антисептичних препаратів, щоб максимально знизити концентрацію бактерій та мікробів. Завдяки розвитку мікробіології медицина сьогодні отримала такі лікувальні препарати як антибіотики, гормональні засоби, а також вакцину новітнього покоління та різні способи діагностики генетичних та онкологічних захворювань.
М/п – нова галузь, яка набула самостійного значення у 60-ті роки під впливом НТП. Нині її роль промисловому виробництві країни помітно зросла у зв'язку з необхідністю інтенсифікації сільського господарства.
У структурному відношенні – дві основні групи виробництв, які відрізняються один від одного за використовуваною сировиною:
Виробництво кормових білкових речовин (кормові дріжджі) вуглеводневої сировини.
Виробництво кормових дріжджів з сировини рослинного походження(гідроліз деревини та рослинних відходів сільського господарства)
До складу мікробіології входять: підприємства гідролізної промисловості та хімії органічного синтезу. В одне їх об'єднують призначення продукції і характер технологічного процесу.
Підприємства, що використовують водневу сировину, орієнтується на центри нафтопереробки, що з високою матеріаломісткістю виробництва. Для отримання 1 тонни білка потрібно 2,5 тонни вуглеводневої сировини. Підприємства, що орієнтуються на вуглеводневу сировину, розміщуються відповідно у Поволжі, Волго-Вятському районі (Нижній Новгород).
Підприємства, що орієнтуються на сировину рослинного походження, отримують кормові дріжджі, взаємодіючи з підприємствами гідролізної промисловості, яка переробляє відходи лісопиляння, харчові відходи та відходи сільського господарства, наприклад, кукурудзяну качан, соняшникову лузу, рисову та бавовняну. Гідролізні виробництва орієнтується на сировинні бази, розміщуючись разом з лісопилянням (Красноярськ, Камськ, Зима (Іркутська область), Архангельськ, Волгоград) або комбінуються з целюлозно-паперовим виробництвом (Архангельськ, Солікамськ та Краснокамськ – Пермська область).
Агропромисловий комплекс (АПК)
АПК Росії – це сукупність взаємозалежних галузей народного господарства, що у виробництві сільськогосподарської продукції і на доведенні її до споживача. Його найважливіше завдання – забезпечення країни продовольством та сільськогосподарською сировиною.
Склад та значення комплексу
У складі комплексу виділяють три групи галузей, кожна з яких виконує певну функцію:
1. Сільське господарство , Що є центральною ланкою АПК;
2. Галузі, що забезпечують функціонування АПК (Виробництво обладнання для сільського господарства та переробної промисловості). Ця група галузей нині має найважливіше значення у розвиток АПК, оскільки сприяє механізації сільського господарства та підвищення його ефективності;
3. Переробні галузі , що займаються транспортуванням, заготівлею, зберіганням та переробкою сільськогосподарської продукції. Значення цієї групи галузей також величезне, оскільки вони сприяють безпеці продукції та надходженню її до споживача.
Структура АПК
| Переробка, зберігання та реалізація сільськогосподарської продукції | |||||||||||||||
| Харчова промисловість | Û | Торгівля, овочеві бази та ін. | Û | Легка промисловість | |||||||||||
| | |||||||||||||||
| Транспортування продукції с/г (транспорт) | |||||||||||||||
| Ý | |||||||||||||||
| Сільське господарство – ядро АПК | |||||||||||||||
| Рослинництво А) полеводство – зернове господарство; - технічні культури; - кормові культури; - овочівництво; - баштанництво; - Картоплярство. Б) садівництво В) виноградарство | Тваринництво А) скотарство Б) свинарство В) вівчарство Г) оленів Д) конярство Е) птахівництво Ж) звірівництво З) бджільництво І) шовківництво К) рибництво | ||||||||||||||
| Ý | Ý | Ý | |||||||||||||
| Виробництво с/г машин та устатковання (машинобудування) | Виробництво добрив, біодобавок, отрутохімікатів (хімічна промисловість) | Наука, управління, сільське будівництво, меліорація | |||||||||||||
Щоб вирішити проблему забезпечення країни продовольством та сільськогосподарською сировиною, всі ланки АПК мають бути збалансовані. Проте в нашій країні склалася така структура АПК, коли частку Сільського господарства припадає майже 50% від загального обсягу виробленої продукції (для порівняння в США – 15%, зате на частку переробних і збутових галузей припадає 70%). Слабкий розвиток переробки, погане транспортування, зберігання та збут призводять до величезних втрат. Наприклад, втрати картоплі та овочів «від поля до обіднього столу» сягають 40 – 45 %.
Галузі, які забезпечують функціонування АПК Росії над повною мірою відповідають сучасним вимогам. Приміром, рівень механізації у скотарстві Росії становить 70%; у картоплярстві – 50%, а у овочівництві – лише 30%. За період із 1994 по 2004 рік виробництво добрив у Росії скоротилося 7 раз.
Сільське господарство.
Провідною галуззю АПК є сільське господарство, яке відрізняється від інших галузей матеріального виробництва:
1. Сезонністю у виробництві продукції. Суворі кліматичні умови Росії дозволяють знімати лише один урожай на рік.
2. Великий залежністю від природних умов ; Ареал найбільш сприятливих ґрунтово-кліматичних умов Росії охоплює центрально-чорноземний район, Північний Кавказ, частково Поволжя, південь Уралу та Сибіру (див. рис 52, Дронов, стор.159).
3. Земля у с/г є одночасно предметом та засобом праці. У сільському господарстві використовують 222 млн. га, що становить лише 13% земельного фонду. При цьому ріллі займають 126 млн га (8%). Невисока частка сільськогосподарських земель та ріллі у структурі земельного фонду Росії пояснюється суворими кліматичними умовами. Однак у розрахунку на душу населення ці показники значно перевершують показники більшості європейських країн та Японії. (див. Таб.35, Дронов, стор 158).
Сільськогосподарська спеціалізація має яскраво виражений зональний характер , тобто. у кожній природній зоні вирощується певний набір культур та розвинені певні напрямки тваринництва.
Зона тундри та лісотундри- Оленярство, рибництво, звірівництво, овочівництво в закритому ґрунті;
Зона тайги– осередкове землеробство по долинах річок та у південних районах, молочне тваринництво;
Зона мішаних лісів– озиме жито, яра пшениця, овес, ячмінь, картопля, кормові трави та коренеплоди, тваринництво переважно молочного напряму, птахівництво та свинарство.
Лісостепова та степова зона – основні землеробські зони Росії (частка с/г угідь зростає до 50 – 80 %, ріллі – 35 – 60 %). Вирощується: озима пшениця, кукурудза, соняшник, цукрові буряки, яра пшениця (у східних районах). Розвинені садівництво та овочівництво, а в лісостепі картоплярство. Тваринництво більш розвинене у зоні степів і має м'ясо-молочний напрямок. Є також птахівництво. У міру просування на південь у зону сухих степів більшого розвитку набуває вівчарство.
Зона напівпустель та пустель- Поливне землеробство: бавовни, виноградарство, садівництво, баштанництво. У тваринництві – вівчарство, верблюдівництво.
Гірські райониу сільськогосподарському відношенні становлять інтерес лише на півдні країни, де розвинене гірничо-пасовищне тваринництво.
Приміське сільське господарствонемає чітких зональних ознак. Воно склалося навколо великих міст, забезпечуючи їх населення свіжими та малотранспортабельними продуктами: молоком, м'ясом, яйцями, картоплею, овочами, ягодами.
Зональність у сільському господарстві Росії насамперед стосується рослинництва. На тваринництво природні умови впливають переважно через кормову основу.
Під впливом природних умов у Росії склалися райони з різними умовами у розвиток сільського господарства. Нині виділяють дев'ять типів сільськогосподарських районів Росії:
Оленярсько-промисловий;
Лісопромисловий з осередками землеробства та тваринництва;
Тваринницько-льно-зерновий з посівами картоплі та овочів;
Буряково-зерновий з молочно-м'ясним тваринництвом;
Зерново-тваринницький з посівами технічних культур;
Тваринницький (вівчарство) на напівпустельних та пустельних пасовищах;
Тваринництво на гірських пасовищах;
Плодівницько-виноградорський з посівами овочів;
Приміського сільського господарства.
Розвиток сільського господарства може йти двома шляхами: екстенсивним та інтенсивним.
Якщо виробництво с/г продукції збільшується за рахунок розширення площі посівів або кількісного збільшення стада, таке с/г називається екстенсивним.
Інтенсивне господарство - це с/г, обсяг продукції якого зростає в результаті вкладення великих агротехнічних засобів на одиницю площі або виведення більш продуктивних порід худоби.
Для створення високопродуктивної с/г проводиться меліорація.
Меліорація земель – це сукупність робіт з покращення земель Вона виступає у формі зрошення, осушення, вапнування ґрунтів тощо. p align="justify"> Найбільший ефект дає комплексна меліорація, тобто. проведення кількох видів меліоративних робіт.
Сільське господарство складається з двох взаємозалежних галузей: рослинництва та тваринництва, що дають відповідно 55 та 45 % сільськогосподарської продукції.
Рослинництво(землеробство).
Природною основою його є сільськогосподарські угіддя, тобто землі, які у сільськогосподарському виробництві. Вони становлять 13% всіх земель (2200000 км 2).
До сільськогосподарських угідь відносять:
ріллі (60%) - 132 млн га (8% від території країни);
Пасовища (30%) – 65 млн. га;
Сінокоси – 23 млн га
Сади та виноградники.
Основна частка земель, що використовуються в сільськогосподарському виробництві (ріллі), припадає на лісостепову (до 50% оріння території) та степову зони (понад 60%). Пасовища розташовані в основному на півночі країни, а також у зоні сухих степів та напівпустель (площа до 73%).
Рослинництво в Росії включає:
полеводство(зернове господарство; вирощування технічних культур; вирощування кормових культур; овочівництво; баштанництво; картоплярство);
садівництво;
виноградарство.
У структурі посівних площ провідна роль належить зерновим культурам (понад 50%), і навіть кормовим культурам (понад 30%).
Зернове господарствоє провідною галуззю рослинництва.
Найважливішою культурою зернового господарства є пшениця (понад 50% збору).
Основна частина посівних площ, зайнятих цією культурою, знаходиться під ярою пшеницею . Це пшениця більш посухостійка, її обробляють в умовах континентального клімату, вона відрізняється найкращими хлібопекарськими якостями. Головні райони вирощування ярої пшениці:
Південь Сибіру та Уралу;
Лівий берег (степу) Поволжя;
Вирощують яру пшеницю і в Нечорнозем'ї.
Озима пшеницябільш врожайна, ніж яра, але вимоглива до ґрунтів і більш теплолюбна. Вона вирощується лише у європейській частині країни:
Центрально-Чорноземний район;
Правобережне Поволжя;
Північний Кавказ (тут її посіви збігаються з посівами кукурудзи ).
Цінною зерновою культурою в Росії є жито. Житній хліб – смачний та корисний продукт. З жита також готують найкращі сорти спирту, одержують крохмаль. Жито маловимогливе до грунтів. Основні райони її вирощування: Нечорноземна зона та лісостепи Росії).
Ячмінь та овесє переважно фуражними, тобто. кормових культур. Ячмінь – найбільш скоростигла і морозостійка зернова культура, далі за всіх «іде» на північ і вище за всіх у гори. З ячменю одержують цінну крупу (перловка), також він використовується для виготовлення пива та замінника кави.
Мал, що вирощується в Росії, займає найпівнічніші у світі ареали свого поширення в заплаві Кубані та дельті Волги, а також на півдні Далекого Сходу.
Просо- Посухостійка культура. Вона поширена невеликими майданами
Гречкапогано переносить посуху, її основні райони - зволожені землі Центрального Чорнозем'я, Поволжя, Уралу.
З виробництва зернових і зернобобових культур Росія посідає четверте місце у світі, поступаючись Китаю, Індії та США. Максимальний урожай цих культур у нашій країні був у 1978 році (127 млн. тонн), а мінімальний за останні 30 років – у 1975 році (72 млн. тонн). Валовий збір зернових у Росії становить близько 100 млн. Тонн (3% від світового виробництва). При цьому з виробництва ячменю, вівса та жита Росія посідає перше місце у світі.
До технічним культурам відносять олійні, волокнисті та цукроносні культури, які використовуються у вигляді сировини для окремих галузей промисловості. Ці культури трудомісткі, тому розміщуються компактно.
Найбільшого поширення серед технічних культур у Росії отримав соняшник. Соняшник посухостійкий, тому ареал його поширення – сухостепова та степова зони (Центральне Чорнозем'я, Північний Кавказ).
Другий за значимістю технічною культурою Росії є ахарний буряк – єдина в умовах помірного поясу культура – сировина для цукру. Це вимоглива до тепла, родючості та зволоження ґрунтів. Основні райони її вирощування – Центрально-Чорноземний район (1/2 виробництва), Краснодарський край (1/3 виробництва), Башкортостан, Татарстан, Пензенська обл., Алтай.
Льон-довгунець– найважливіша волокниста культура. Для його обробітку найбільше підходить вологий м'який клімат півдня лісової зони в європейській частині Росії (Псковська, Тверська, Смоленська обл. та ін). Також льон вирощують Півдні Сибіру (Новосибірська обл., Алтайський край).
Як і соняшник, цінними олійними культурами є гірчиця (Поволжя) та соя (Південь Далекого Сходу).
Кормові культури– це рослини, які вирощуються для згодовування с/г тваринам:
Кормові трави (конюшина, тимофіївка, люцерна, костриця та ін);
Коренеплоди (буряк, картопля та ін.);
Зернові.
Найважливішою кормовою культурою є картопля . Картопля одночасно виступає як один із найбільш уживаних продуктів харчування, а також технічна культура, з якої отримують крохмаль та спирт. Його вирощують повсюдно, але найбільше у центральних районах європейської частини. Західний макрорегіон дає 90% виробництва картоплі.
Виробництво овочів сконцентровано переважно в південних районах європейської частини, а також поблизу великих міст, де створено спеціалізовані та тепличні господарства.
Садівництвошироко представлено на Північному Кавказі, а також Центральному та Центрально-Чорноземному районах.
Вирощування баштанних культур (кавуни та дині) відбувається у посушливих районах Нижнього Поволжя та Північного Кавказу.
Вирощування винограду практично не виходить за межі Північного Кавказу.
У Краснодарському краї та на Чорноморському узбережжі Північного Кавказу розвивається чаївництво та вирощуються цитрусові .
Тваринництво
До галузей тваринництва відносять скотарство, свинарство, вівчарство, птахівництво, конярство та оленярство, а також звірівництво, бджільництво, шовківництво та рибництво. Тваринництво як виробник продуктів харчування населення поширене повсюдно, особливе значення має товарне тваринництво. Його розміщення залежить від двох основних факторів:
Розміщення кормових баз (сінокосів, пасовищ, кормових культур та ін.);
Споживчий фактор.
Від 60 до 80% собівартості продукції тваринництва становлять витрати на виробництво, зберігання та витрачання кормів. Залежно від кормової бази та природних умов існує тваринництво стійлове, стійлово-пасовищне та відгінно-пасовищне.
Скотарство(Розведення великої рогатої худоби) дає найбільший обсяг продукції (2/5) і має, залежно від кормової бази та порід тварин, м'ясо-молочний, молочний та м'ясний напрямки. За період з 1990 по 2004 рік поголів'я великої рогатої худоби в Росії зменшилося вдвічі.
Молочне скотарство, що потребує соковитих зелених пасовищ, поширене у більш зволоженій лісовій зоні (Північ та Північний Захід Європейської частини), а також у приміських господарствах.
Для м'ясного напрями придатні і більш посушливі пасовища, тому цей напрямок скотарства поширений за умов сухої степової зони (Європейський Південь, Урал, Поволжя, Сибір).
Свинарство(1/3 м'яса) як і скотарство за період із 1990 року зменшилося вдвічі. Воно найбільш поширене в зонах розвиненого зерноводства (степ і лісостеп Північного Кавказу, Центрального Чорнозем'я та Поволжя), картоплярства, а також у районах вирощування соняшнику, оскільки макуха (відхід олійного виробництва) використовують як корм для свиней. На розміщення свинарства впливає і розміщення великих міст та центрів харчової промисловості (використання відходів).
Вівчарствомає велике народногосподарське значення, оскільки шерсть є цінною сировиною для текстильної промисловості. Овечу шерсть широко використовують із виробництва трикотажних виробів, тканин, килимів. З однієї вівці одержують 4-6 кг вовни щороку. З овчин грубошерстних порід шиють дублянки, кожушки, кожухи. Крім того, вівці дають різні продукти харчування – м'ясо, жир, молоко, з якого виготовляють бринзу. Розміщення вівчарства переважно орієнтоване на несочні корми, довгі переходи, цілорічний зміст на гірських пасовищах, тому районами вівчарства у Росії є сухостепові, напівпустельні чи гірські території. Головний напрямок вівчарства Росії – тонкорунний (південь європейської частини та Сибір). Напівтонкорунне вівчарство розвинене в лісовій зоні європейської частини країни та на Далекому Сході.
Вівці відносяться до дрібної рогатої худоби. До цієї групи відносять кіз . Кіз розводять у промислових масштабах лише на південному сході європейської частини країни та гірничо-степових районах Сибіру.
Птахівництво- Одна з найбільш швидких на віддачу галузей тваринництва. Промислове виробництво курячого м'яса налагоджено на великих птахофабриках. Найбільшого розвитку воно досягло в основних зернових районах Росії, а також поблизу великих міст.
Оленярствовідрізняється численним поголів'ям оленів, які використовуються як тяглова сила, для отримання м'яса, молока і шкір. Основними районами оленів є північні райони Росії, особливо Сибіру і Далекого Сходу, де розташовуються значні ягельні пасовища.
Конярстворозвинене Півдні Уралу, на Північному Кавказі. Воно відіграє важливу роль як внутрішньогосподарський транспорт (особливо при лісозаготівлях), у розвитку спорту як продукти харчування для тюркських народів.
Основні райони бджільництва - Башкортостан, Північний Кавказ, Далекий Схід.
Пушне звірівництворозвинене у Сибіру, Далекому Сході й у Північному економічному районі.
В умовах загальної кризи виробництва проблема забезпечення населення країни продуктами харчування, а легкої промисловості – сировиною стає однією з найнагальніших. Вирішення цієї проблеми багато в чому залежатиме від ходу аграрної реформи, що здійснюється в країні, та результатів розбудови всього агропромислового комплексу. Суть аграрної реформи полягає у перебудові аграрного сектора на основі приватної власності на землю, у створенні необхідних правових передумов для розвитку земельного ринку та вільної конкуренції різних форм господарювання (фермерська, кооперативна, акціонерна та ін.). Структурна політика щодо аграрного сектора має бути спрямована на технічну реконструкцію сільського господарства та переробних галузей, що дозволить знизити втрати та збільшити кількість готової продукції, а також підвищити якість споживаних продуктів харчування.
Харчова та легка промисловість – це переробні галузі у складі АПК. Одночасно вони входять до складу комплексу з виробництва товарів народного споживання та послуг . Значення цього комплексу галузей величезне: вони мають забезпечити потреби населення країни матеріальних благах і послугах. Склад комплексу дуже складний. До нього включено галузі, що займаються виробництвом посуду, ліків, іграшок, спортивного інвентарю та інших продуктів.
Харчова промисловість- Основна переробна галузь у складі АПК. Ця галузь більш тяжіє до АГП, ніж до комплексу виробництва товарів народного споживання і послуг. Основне призначення цієї галузі – виробництво продуктів харчування. Харчова промисловість включає понад 20 галузей. На територіальну організацію цієї галузі сильно впливає сировинний та споживчий фактори . За характером використовуваної сировини та принципів розміщення галузі харчової промисловості можуть бути об'єднані у такі три групи:
Галузі, орієнтовані джерела сировини- цукрова, маслосироробна, молочноконсервна, масложирова, плодоовочева, рибоконсервна, спиртова, крахмально-паточна та інші. При розміщенні цих галузей враховують витрати на одиницю готової продукції. Як правило, ці галузі орієнтуються на необроблена сировина, і на підприємствах цих галузей йде висока його витрата(наприклад, при виробництві цукру відходи цукрових буряків становлять 85%). До того ж багато видів сировини не підлягають тривалому транспортуванню та зберіганню.
Галузі, що тяжіють до місць споживання готової продукції, - хлібопекарська, пивоварна, кондитерська, сахарорафінадна, макаронна та інші. Підприємства цих галузей, як правило, використовують сировину, що вже пройшла первинну переробку або виробляють продукти, що швидко псуються, тому їх розміщують поблизу населених пунктів.
Третя група – галузі, що орієнтуються як на сировину, так і на споживача . Це м'ясна, молочна та борошномельна галузі.
Наближення харчової промисловості до сировинних баз та місць споживання готової продукції досягається у деяких галузях за допомогою спеціалізації підприємств за стадіями технологічного процесу: первинна обробка сировини розміщується поблизу джерел сировини, а виробництво готових виробів – у центрах споживання. Такий поділ технологічного процесу можна спостерігати у тютюновій, чайній та виноробній галузях.
Важливою галуззю харчової промисловості в Росії є рибна, яка відрізняється особливістю сировинної бази та технологічних процесів. Первинна обробка вилову риби здійснюється у відкритому морі на великих плавучих рибозаводах, а потім на рибопереробних підприємствах, розташованих на березі. 70% вилову риби в Росії припадає на моря Далекого Сходу (Камчатська, Сахалінська області, Приморський край). Також рибна промисловість стала галуззю спеціалізації таких галузей, як Мурманська, Архангельська, Калінінградська, Астраханська. Великими рибними портами Росії є Мурманськ, Архангельськ, Владивосток, Астрахань, Петропавловськ-Камчатський.
Лідером із виробництва продукції харчової промисловості є центральний економічний район (25%).
Важливими напрямками розвитку харчової галузі є:
Збільшення потужності діючих та будівництво нових заводів з виробництва цукру (оскільки потреба в ньому з вітчизняної сировини задовольняється лише наполовину), м'ясних та ковбасних виробів, рослинної олії та інших;
Технічна реконструкція діючих виробництв, оскільки велике зношування устаткування ними;
Розвиток спеціалізованого транспорту, у тому числі рефрижераторного;
Будівництво нових елеваторів, сховищ та холодильників;
Збільшення виробництва тари та упаковки.
Легка промисловістьє однією з головних галузей комплексу галузей із виробництва товарів народного споживання. Вона включає текстильну, швейну, шкіряну, взуттєву, трикотажну, хутряну та низку інших галузей (загалом близько 30). Ця промисловість пов'язана виробничими зв'язками з галузями інших міжгалузевих комплексів: від машинобудівного комплексу надходить обладнання, від хімічної промисловості – барвники та штучні волокна, від агропромислового комплексу – бавовна, льон, шерсть, шкіри тварин.
Географія розміщенняцій промисловості пов'язана з її особливостями :
а) підприємства легкої промисловості невеликою мірою забруднюють навколишнє середовище, тому вони можуть розташовуватись і у великих містах;
б) продукція легкої промисловості безпосередньо впливає рівень життя людей, тому її підприємства орієнтовані споживачу;
в) розміри підприємств легкої промисловості, як правило, невеликі і не вимагають великих витрат енергії та води, що дозволяє розміщувати їх у районах, небагатих на територіальні та енергетичні ресурси;
г) легка промисловість - трудомістка галузь, в якій зайняті переважно жінки (близько ¾ працюючих), що дозволяє повніше використовувати трудові ресурси в районах розміщення підприємств важкої індустрії.
Галузі легкої промисловості, як і галузі харчової промисловості, залежно від споживчого та сировинного факторів, умовно можна розбити на три групи:
Галузі, орієнтовані на споживача (шкіряно-взуттєва, швейна, хутряна);
Галузі з орієнтацією на сировину (підприємства з первинної переробки льону, шерсті, шкіри);
Галузі з одночасною орієнтацією на споживача та сировину (бавовняна, вовняна, шовкова, трикотажна та ін.).
Найважливішою та найбільшою галуззю легкої промисловості є текстильна яка виробляє різні види тканин з натуральних та штучних волокон. Широке застосування хімічної продукції (волокон, ниток, барвників тощо) дещо послаблює залежність цієї промисловості від сільського господарства. Області найбільшого зосередження підприємств текстильної промисловості були і залишаються центральні райони Росії.
Бавовняна промисловість Росії майже на 100% використовує привізну сировину. Головним районом бавовняної промисловості є Центральний район (Іванівська, Московська та Володимирська області). Серед інших районів у галузі виділяються Поволжя, Волго-Вятский район і Санкт-Петербург з Ленінградської областю. Нині ця галузь переживає важкі часи у зв'язку з розривом традиційних поставок бавовни із середньоазіатських республік та конкуренцією з боку дешевих імпортних тканин.
Розміщення лляної промисловості орієнтовано сировину, на головні райони льонарства – Центральний і Северо-Западный. Основні підприємства зосереджені у п'яти областях: Володимирській, Іванівській, Костромській, Ярославській, Смоленській.
Вовняні тканинивиробляють переважно в Центрі (Москва та Московська область дають третину цих тканин у Росії) та у Поволжі (Ульянівська область). Тут велике значення має історичний фактор, оскільки зародилася ця галузь ще в 17 столітті.
У виробництві шовкових тканин частка натуральних волокон незначна. Вони виробляються переважно зі штучних та синтетичних волокон. Ця галузь також зародилася у Центральному районі (Московська та Іванівська області), причому спочатку базувалася на привізній натуральній сировині.
Рівень розвитку легкої промисловості недостатній. Стан галузей цієї промисловості на етапі характеризується спадом виробництва споживчих товарів. Основні причини криються у розриві господарських зв'язків між постачальниками сировини та виробниками продукції, у відсталій матеріально-технічній базі галузі, у зниженні попиту на дорогу неякісну продукцію. Налагодити виробництво продукції легкої промисловості, що відповідає сучасним вимогам, - головне завдання на сучасному етапі, що дозволить покращити якість та збільшити асортимент продукції галузі, зробити її конкурентоспроможною щодо імпортних товарів на внутрішньому ринку країни.
Процеси, що протікають за участю бактерій, дріжджів та цвілевих грибів, людина застосовувала сотні років для отримання харчових продуктів та напоїв, обробки текстилю та шкіри, але участь у цих процесах мікроорганізмів була чітко показана лише в середині 19 ст.
У 20 ст. промисловість використовувала всю різноманітність чудових біосинтетичних здібностей мікроорганізмів, і тепер ферментація займає центральне місце у біотехнології. З її допомогою отримують різноманітні хімікалії високого ступеня чистоти та лікарські препарати, виготовляють пиво, вино, ферментовані харчові продукти. У всіх випадках процес ферментації поділяється на шість основних етапів.
Створення середовища.
Насамперед необхідно вибрати відповідне культуральне середовище. Мікроорганізми для свого зростання потребують органічних джерел вуглецю, відповідного джерела азоту та різних мінеральних речовин. При виробництві алкогольних напоїв у середовищі повинні бути присутніми осочений ячмінь, вичавки з фруктів або ягід. Наприклад, пиво зазвичай роблять із солодового сусла, а вино – із виноградного соку. Крім води і, можливо, деяких добавок ці екстракти складають ростове середовище.
Середовища для отримання хімічних речовин та лікарських препаратів набагато складніші. Найчастіше як джерело вуглецю використовують цукру та інші вуглеводи, але нерідко олії та жири, а іноді вуглеводні. Джерелом азоту зазвичай служать аміак і солі амонію, а також різні продукти рослинного або тваринного походження: соєве борошно, соєві боби, борошно з насіння бавовнику, борошно з арахісу, побічні продукти виробництва кукурудзяного крохмалю, відходи скотобоєн, рибна мука. Складання та оптимізація ростового середовища є дуже складним процесом, а рецепти промислових середовищ - секретом, що ревниво оберігається.
Стерилізація.
Середовище необхідно стерилізувати, щоб знищити всі мікроорганізми, що забруднюють. Сам ферментер та допоміжне обладнання теж стерилізують. Існує два способи стерилізації: пряма інжекція перегрітої пари та нагрівання за допомогою теплообмінника. Бажаний ступінь стерильності залежить від характеру процесу ферментації. Вона має бути максимальною при отриманні лікарських препаратів та хімічних речовин. Вимоги до стерильності при виробництві алкогольних напоїв менш суворі. Про такі процеси ферментації говорять як про «захищені», оскільки умови, які створюються в середовищі, такі, що в них можуть зростати лише певні мікроорганізми. Наприклад, під час виробництва пива ростове середовище просто кип'ятять, а чи не стерилізують; ферментер також використовують чистим, але з стерильним.
Здобуття культури.
Перш ніж розпочати процес ферментації, необхідно отримати чисту високопродуктивну культуру. Чисті культури мікроорганізмів зберігають у дуже невеликих обсягах та в умовах, що забезпечують її життєздатність та продуктивність; зазвичай це досягається зберіганням за низької температури. Ферментер може вміщати кілька сотень тисяч літрів культурального середовища, і процес починають, вводячи в нього культуру (інокулят), що становить 1-10% обсягу, в якому йтиме ферментація. Таким чином, вихідну культуру слід поетапно (з пересіваннями) вирощувати до досягнення рівня мікробної біомаси, достатнього для протікання мікробіологічного процесу з необхідною продуктивністю.
Цілком необхідно весь цей час підтримувати чистоту культури, не допускаючи її зараження сторонніми мікроорганізмами. Збереження асептичних умов можливе лише за ретельного мікробіологічного та хіміко-технологічного контролю.
Зростання у промисловому ферментері (біореакторі).
Промислові мікроорганізми повинні зростати в ферментері за оптимальних для утворення необхідного продукту умовах. Ці умови суворо контролюють, стежачи за тим, щоб вони забезпечували зростання мікроорганізмів та синтез продукту. Конструкція ферментера повинна дозволяти регулювати умови зростання – постійну температуру, pH (кислотність чи лужність) та концентрацію розчиненого у середовищі кисню.
Звичайний ферментер є закритий циліндричний резервуар, в якому механічно перемішуються середовище і мікроорганізми. Через середу прокачують повітря, іноді насичене киснем. Температура регулюється за допомогою води або пари, що пропускаються трубками теплообмінника. Такий ферментер з перемішуванням використовується у випадках, коли ферментативний процес вимагає багато кисню. Деякі продукти, навпаки, утворюються в безкисневих умовах, і в цих випадках використовують ферментери іншої конструкції. Так, пиво варять при дуже низьких концентраціях розчиненого кисню, вміст біореактора не аерується і не перемішується. Деякі пивовари досі традиційно використовують відкриті ємності, але в більшості випадків процес йде в закритих циліндричних неаерованих ємностях, що звужуються донизу, що сприяє осіданню дріжджів.
В основі отримання оцту лежить окислення спирту до оцтової кислоти бактеріями Acetobacter. p align="justify"> Процес ферментації протікає в ємностях, званих ацетаторами, при інтенсивній аерації. Повітря і середовище засмоктуються мішалкою, що обертається, і надходять на стінки ферментера.
Виділення та очищення продуктів.
Після завершення ферментації в бульйоні присутні мікроорганізми, невикористані поживні компоненти середовища, різні продукти життєдіяльності мікроорганізмів і той продукт, який бажали отримати у промисловому масштабі. Тому цей продукт очищають від інших складових бульйону. При отриманні алкогольних напоїв (вина та пива) досить просто відокремити дріжджі фільтруванням та довести до кондиції фільтрат. Однак індивідуальні хімічні речовини, одержувані шляхом ферментації, екстрагують зі складного бульйону. Хоча промислові мікроорганізми спеціально відбираються за своїми генетичними властивостями так, щоб вихід бажаного продукту їх метаболізму був максимальний (у біологічному сенсі), концентрація його все ж таки мала в порівнянні з тією, яка досягається при виробництві на основі хімічного синтезу. Тому доводиться вдаватися до складних методів виділення - екстрагування розчинником, хроматографії та ультрафільтрації.
Переробка та ліквідація відходів ферментації.
При будь-яких промислових мікробіологічних процесах утворюються відходи: бульйон (рідина, що залишилася після екстракції продукту виробництва); клітини використаних мікроорганізмів; брудна вода, якою промивали установку; вода, що застосовувалася для охолодження; вода, що містить у слідових кількостях органічні розчинники, кислоти та луги. Рідкі відходи містять багато органічних сполук; якщо їх скидати в річки, вони стимулюватимуть інтенсивне зростання природної мікробної флори, що призведе до збіднення річкових вод киснем та створення анаеробних умов. Тому відходи перед видаленням піддають біологічної обробки, щоб зменшити вміст органічного вуглецю.
ПРОМИСЛОВІ МІКРОБІОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ
Промислові мікробіологічні процеси можна розбити на 5 основних груп: 1) вирощування мікробної біомаси; 2) одержання продуктів метаболізму мікроорганізмів; 3) одержання ферментів мікробного походження; 4) одержання рекомбінантних продуктів; 5) біотрансформація речовин.
Мікробна біомаса.
Мікробні клітини власними силами можуть бути кінцевим продуктом виробничого процесу. У промисловому масштабі одержують два основних типи мікроорганізмів: дріжджі, необхідні для хлібопечення, та одноклітинні мікроорганізми, що використовуються як джерело білків, які можна додавати в їжу людини та тварин. Пекарські дріжджі вирощували у великій кількості з початку 20 ст. і використовували як харчовий продукт у Німеччині під час Першої світової війни.
Однак технологія виробництва мікробної біомаси як джерела харчових білків була розроблена лише на початку 1960-х років. Ряд європейських компаній звернули увагу на можливість вирощування мікробів на такому субстраті, як вуглеводні для отримання т.зв. білка одноклітинних організмів. Технологічним тріумфом було одержання продукту, що додається в корм худобі, що складається з висушеної мікробної біомаси, що виросла на метанолі. Процес йшов у безперервному режимі у ферментері з робочим об'ємом 1,5 млн. л. Однак у зв'язку із зростанням цін на нафту та продукти її переробки цей проект став економічно невигідним, поступившись місцем виробництва соєвого та рибного борошна. До кінця 80-х років заводи з отримання БГО були демонтовані, що поклало край бурхливому, але короткому періоду розвитку цієї галузі мікробіологічної промисловості. Більш перспективним виявився інший процес - отримання грибної біомаси та грибного білка мікопротеїну з використанням субстрату вуглеводів.
Продукти метаболізму.
Після внесення культури до живильного середовища спостерігається лаг-фаза, коли видимого зростання мікроорганізмів не відбувається; цей період можна як час адаптації. Потім швидкість зростання поступово збільшується, досягаючи постійної, максимальної даних умов величини; такий період максимального зростання називається експоненційною, чи логарифмічною, фазою. Поступово зростання сповільнюється, і настає т.зв. стаціонарна фаза. Далі кількість життєздатних клітин зменшується, і зростання зупиняється.
Наслідуючи описану вище кінетику, можна простежити за утворенням метаболітів на різних етапах. У логарифмічній фазі утворюються продукти, життєво важливі зростання мікроорганізмів: амінокислоти, нуклеотиди, білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи тощо. Їх називають первинними метаболітами.
Багато первинних метаболітів становлять значну цінність. Так, глутамінова кислота (точніше, її натрієва сіль) входить до складу багатьох харчових продуктів; лізин використовується як харчова добавка; Фенілаланін є попередником замінника цукру аспартаму. Первинні метаболіти синтезуються природними мікроорганізмами у кількостях, необхідні лише задоволення їхніх потреб. Тому завдання промислових мікробіологів полягає у створенні мутантних форм мікроорганізмів – надпродуцентів відповідних речовин. У цій галузі досягнуто значних успіхів: наприклад, вдалося отримати мікроорганізми, які синтезують амінокислоти аж до концентрації 100 г/л (для порівняння – організми дикого типу накопичують амінокислоти у кількостях, що обчислюються міліграмами).
У фазі уповільнення росту та в стаціонарній фазі деякі мікроорганізми синтезують речовини, що не утворюються в логарифмічній фазі і не відіграють явної ролі в метаболізмі. Ці речовини називають вторинними метаболітами. Їх синтезують не всі мікроорганізми, а в основному нитчасті бактерії, гриби та спороутворюючі бактерії. Таким чином, продуценти первинних та вторинних метаболітів відносяться до різних таксономічних груп. Якщо питання про фізіологічну роль вторинних метаболітів у клітинах-продуцентах був предметом серйозних дискусій, то їх промислове отримання представляє безперечний інтерес, оскільки ці метаболіти є біологічно активними речовинами: одні з них мають антимікробну активність, інші є специфічними інгібіторами ферментів, , багато хто має фармакологічну активність. Одержання таких речовин послужило основою до створення цілого ряду галузей мікробіологічної промисловості. Першим у цьому ряду стало виробництво пеніциліну; мікробіологічний спосіб отримання пеніциліну був розроблений у 1940-х роках та заклав фундамент сучасної промислової біотехнології.
Фармацевтична промисловість розробила надскладні методи скринінгу (масової перевірки) мікроорганізмів на здатність продукувати цінні вторинні метаболіти. Спочатку метою скринінгу було отримання нових антибіотиків, але незабаром виявилося, що мікроорганізми синтезують інші фармакологічно активні речовини. Протягом 1980-х років було налагоджено виробництво чотирьох важливих вторинних метаболітів. Це були: циклоспорин – імунодепресант, що використовується як засіб, що запобігає відторгненню імплантованих органів; іміпенем (одна з модифікацій карбапенему) – речовина з найширшим спектром антимікробної дії з усіх відомих антибіотиків; ловастатин – препарат, який знижує рівень холестерину в крові; івермектин – антигельмінтний засіб, який використовується в медицині для лікування онхоцеркозу, або «річкової сліпоти», а також у ветеринарії.
Ферменти мікробного походження.
У промислових масштабах ферменти одержують із рослин, тварин та мікроорганізмів. Використання останніх має ту перевагу, що дозволяє виробляти ферменти у величезних кількостях за допомогою стандартних методик ферментації. Крім того, підвищити продуктивність мікроорганізмів незрівнянно легше, ніж рослин чи тварин, а застосування технології рекомбінантних ДНК дозволяє синтезувати тваринні ферменти у клітинах мікроорганізмів. Ферменти, отримані таким шляхом, використовуються головним чином у харчовій промисловості та суміжних областях. Синтез ферментів у клітинах контролюється генетично, і тому наявні промислові мікроорганізми-продуценти були отримані внаслідок спрямованої зміни генетики мікроорганізмів дикого типу.
Рекомбінантні продукти.
Технологія рекомбінантних ДНК, більш відома під назвою генна інженерія, дозволяє включати гени вищих організмів в геном бактерій. В результаті бактерії набувають здатності синтезувати «чужорідні» (рекомбінантні) продукти – сполуки, які раніше могли синтезувати лише вищі організми. На цій основі було створено безліч нових біотехнологічних процесів для виробництва людських або тварин білків, які раніше недоступні або застосовувалися з великим ризиком для здоров'я. Сам термін «біотехнологія» набув поширення у 1970-х роках у зв'язку з розробкою способів виробництва рекомбінантних продуктів. Однак це поняття набагато ширше і включає будь-який промисловий метод, заснований на використанні живих організмів та біологічних процесів.
Першим рекомбінантним білком, отриманим у промислових масштабах, був людський гормон зростання. Для лікування гемофілії використовують один із білків системи згортання крові, а саме фактор VIII. Перш ніж були розроблені методи отримання цього білка за допомогою генної інженерії, його виділяли з крові людини; застосування такого препарату було пов'язане із ризиком зараження вірусом імунодефіциту людини (ВІЛ).
Довгий час цукровий діабет успішно лікували за допомогою інсуліну тварин. Проте вчені вважали, що рекомбінантний продукт створюватиме менше імунологічних проблем, якщо його вдасться одержувати у чистому вигляді, без домішок інших пептидів, що виробляються підшлунковою залозою. Крім того, очікувалося, що кількість хворих на діабет згодом збільшуватиметься у зв'язку з такими факторами, як зміни в характері харчування, поліпшення медичної допомоги вагітним, які страждають на діабет (і як наслідок – підвищення частоти генетичної схильності до діабету), і, нарешті, очікуване збільшення тривалості життя хворих на діабет. Перший рекомбінантний інсулін надійшов у продаж у 1982 році, а до кінця 1980-х років він практично витіснив інсулін тварин.
Багато інших білків синтезуються в організмі людини в дуже невеликих кількостях, і єдиний спосіб отримувати їх у масштабах, достатніх для використання в клініці – технологія рекомбінантних ДНК. До таких білків відносяться інтерферон та еритропоетин. Еритропоетин спільно з мієлоїдним колонієстимулюючим фактором регулює процес утворення клітин крові у людини. Еритропоетин використовується для лікування анемії, пов'язаної з нирковою недостатністю, і може знайти застосування як засіб, що сприяє підвищенню рівня тромбоцитів при хіміотерапії ракових захворювань.
Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
Розміщено на http://www.allbest.ru/
Вступ
1. Основні етапи розвитку
1.1 Евристичний етап
1.2 Морфологічний етап
1.3 Фізіологічний етап
1.4 Імунологічний етап
1.5 Молекулярно-генетичний етап
Висновок
Вступ
Мікробіологія (micros - малий, bios - життя, logos - вчення) - наука, що вивчає будову, функції, поширення та специфічну активність мікроорганізмів (мікробів). Більшість цих організмів у діаметрі не перевищує 0,1 мм і тому неозброєним оком невидима.
Мікроби першими заселили нашу планету, поширилися у всіх її середовищах і, незважаючи на винятково малу величину, за масою протоплазми значно перевершують масу тварин. Завдяки функціонуванню цих мініатюрних істот постійно відбувається кругообіг речовин у природі, підтримується життя рослин та тварин.
Тривала адаптація бактерій до певної довкілля зумовила специфічну активність представників мікросвіту різних класів. В даний час їх використовують для знезараження газів при розробках кам'яного вугілля, видобутку кольорових металів, утилізації товарної упаковки, виробництва паперу, очищення трубопроводів. Широке застосування мікроорганізми знайшли у хлібопеченні, виноробстві, пивокурінні, виробництві молочнокислих продуктів, вітамінів, лікарських речовин, у виробництві та консервуванні кормів. Невипадково, тому велике значення надається всесвітньому розвитку мікробіологічної промисловості.
1. Основні етапи розвитку
мікробіологічна промисловість виноробство
Мікробіологія є досить давньою наукою, що пройшла тривалий шлях розвитку. Цей шлях доцільно розбити на 5 етапів, залежно від рівня та методів пізнання світу мікробів: евристичний, морфологічний, фізіологічний, імунологічний, молекулярно-генетичний.
1.1 Евристичний етап
Пов'язаний із логічними та методичними прийомами знаходження істини, тобто. евристикою, ніж із якими - або експериментами і доказами. Мислителі того часу (Гіппократ, римський письменник Варрон та ін.) висловлювали припущення про природу заразних хвороб, міазмів, дрібних невидимих тварин. Ці уявлення були сформульовані в струнку гіпотезу через багато століть у творах італійського лікаря Д. Фракасторо (1478-1553), який висловив ідею про живу контагію (contagium vivum), що викликає хвороби. У цьому кожна хвороба викликається своїм контагієм. Для запобігання хворобам їм були рекомендовані ізоляція хворого, карантин, носіння масок, обробка предметів укусом. Отже, Д.Фракосторо був однією з основоположників епідеміології, тобто. науки про причини, умови та механізми формування захворювань та способи їх профілактики.
Однак доказ існування невидимих збудників хвороб став можливим після винаходу мікроскопа.
Пріоритет у відкритті мікроорганізмів належить голландському натуралісту-аматору Антоніо Левенгуку (1632 – 1723). Торговець полотном А. Левенгук захоплювався шліфуванням скла і довів це мистецтво до досконалості, сконструювавши мікроскоп, що дозволив збільшувати предмети, що розглядаються, в 300 разів. Вивчаючи під мікроскопом різні об'єкти (дощову воду, настої, зубний наліт, кров, випорожнення, сперму), він спостерігав найдрібніших "тварин", яких він назвав "анімалькулюсами". Свої спостереження А. Левенгук регулярно повідомляв Лондонське королівське суспільство, а 1695 р. узагальнив у книзі «Таємниці природи, відкриті Антонієм Левенгуком».
Таким чином, з винаходом мікроскопа починається наступний етап у розвитку мікробіології, який отримав назву морфологічного.
1.2 Морфологічний етап
Почався з винаходу мікроскопа голландським натуралістом-аматором Антоніо Левенгуком на початку XVIII ст. Його відкриття (мікросвіту та можливості спостереження за ним) лягли в основу досліджень, виконаних багатьма вченими у XVIII – XIX століттях. Так, російський лікар-епідеміолог Д.С.
Самойлович – організатор боротьби з епідеміями чуми, бажаючи показати природу зараження людини чумою, заразив себе вмістом бубона, взятого від хворого. На щастя, він, як і інші самовіддані дослідники, що заражали себе інфекційними захворюваннями (І.І. Мечников, Г.М. Мінх), залишився живим. Розроблені Самойловичем заходи щодо дезінфекції та ізоляції хворих виявилися дуже ефективними у боротьбі з епідеміями та здобули широку популярність у всьому світі.
Серед видатних вітчизняних учених, які зробили величезний внесок у мікробіологію інфекційних хвороб, виділяється мікробіолог Д.К. Заболотний. Він є автором першого вітчизняного підручника «Основи епідеміології», одним із засновників Міжнародного товариства мікробіологів та по праву вважається основоположником епідеміології. Д.К. Заболотний завжди брав участь у ліквідації епідемій. Входячи до складу російських протичумних експедицій до країн Азії та Європи, він отримав наукові докази існуючої гіпотези про природну осередковість цієї хвороби та про роль її переносників - диких гризунів.
Великий внесок зробив Д.К. Заболотний у вивчення епідемій холери та організацію боротьби з нею. Їм встановлено шляхи занесення холери, роль бацилоносійства у поширенні захворювання, вивчено біологію збудника в природі та розроблено ефективні методи діагностики холери. Роботи Д.К. Заболотного лягли в основу санітарно-гігієнічних, профілактичних та лікувальних заходів щодо боротьби із заразними хворобами людини.
У 1883 р. російський хірург Н.Д. Монастирський шляхом зараження тварин із їхніх ран виділив збудника правця. У 1896 р. бельгійський бактеріолог Ван Е. Ерменгем відкрив збудника важкої токсикоінфекції - ботулізму.
У 1892 р. російський фізіолог рослин Д.І. Івановський відкрив віруси (мікроорганізми, що проходять через фільтри, що затримують бактерії). Ідеї Івановського відіграли вирішальну роль у наступних блискучих успіхах вірусології: були відкриті збудники більшості вірусних хвороб людини, тварин, рослин та мікроорганізмів. Але як наука вірусологія склалася лише після винаходу електронного мікроскопа, завдяки якому було відкрито до 1000 хвороботворних вірусів, у тому числі вірусу імунодефіциту людини (ВІЛ), що викликає СНІД.
1.3 Фізіологічний етап
Пов'язаний із ім'ям великого французького вченого Луї Пастера, який фактично став основоположником медичної мікробіології, імунології та біотехнології. Протягом 1857-1885 р.р. він зробив безліч відкриттів, кожне з яких окремо прославило його ім'я:
Спростував теорію самозародження життя;
Ш відкрив явище анаеробіозу (безкисневого життя);
Ш довів, що бродіння - не хімічний процес та його викликають мікроорганізми;
Ш розробив основи дезінфекції, асептики та антисептики;
Ш запропонував засіб запобігання хворобам - метод вакцинації.
Пастер став великим організатором наукових досліджень у галузі мікробіології, заснувавши в 1888 р. нині знаменитий на весь світ Пастерівський інститут, збудований у Парижі на народні засоби. Про рівень цього інституту можна будувати висновки не лише тому, що у ньому час працювали такі видатні російські вчені, як І.І. Мечников (лауреат Нобелівської премії за розробку теорії фагоцитозу) та С.М. Виноградський (засновник ґрунтової мікробіології), але й за фактом відкриття ВІЛ одним із його вчених - Монтаньє.
У цей період розвитку мікробіології були закладені основні методичні прийоми робіт з бактеріальними культурами, розроблені способи їх забарвлення аніліновими барвниками та мікрофотографування. Заслуга у цьому належить німецькому лікарю Роберту Коху.
Кох відкрив збудників холери та туберкульозу (Mycobacterium tuberculosis). Збудник туберкульозу було названо паличкою Коха. З нього Кох отримав препарат туберкулін, який хотів використовувати для лікування хворих на туберкульоз. Однак на практиці він себе не виправдав, натомість виявився добрим діагностичним засобом та допоміг у створенні цінних протитуберкульозних препаратів. Однією з таких препаратів стала вакцина BCG, отримана французьким мікробіологом, учнем Пастера, Альбертом Капьметтом разом із Шарлем Гереном. Кох та його учні відкрили також збудників дифтерії, правця, черевного тифу, гонореї.
Розвиток мікробіології тісно пов'язане також із роботами російських та радянських учених. Основоположником загальної мікробіології в Росії слід назвати Лева Семеновича Ценковського (1822-1887), який опублікував свою роботу "Про нижчі водорості та інфузорії», в якій встановив близькість бактерій і синьо-зелених водоростей. Він також створив вакцину проти сибірки, до справжнього успішно застосовується у ветеринарній практиці.
1.4 Імунологічний етап
Ілля Ілліч Мечников (1845-1916) займався питаннями медичної мікробіології. Вивчав взаємовідносини бактерії і «господаря» і встановив, що запальний процес - реакція організму на мікроби, що впровадилися; розробив фагоцитарну теорію імунітету. Мечников сформулював загальну теорію запалення як захисну реакцію організму і створив новий напрямок імунології - вчення про антигенної специфічності. В даний час воно набуває все більшого значення у зв'язку з розробкою проблеми пересадки органів і тканин, вивчення імунології раку.
Розвиток мікробіології тісно пов'язане з ім'ям найбільшого вченого, друга та соратника І. І. Мечникова Н. Ф. Гамалея (1859-1949). Все життя він присвятив вивченню інфекційних хвороб та розробці заходів боротьби з їх збудниками. Він відкрив збудника холероподібного захворювання птахів, розробив вакцину проти холери людини та оригінальний метод отримання оспінної вакцини. Гамалея перший описав лізис бактерій під впливом бактеріофага.
(Холерний вібріон) Він організував першу в Росії станцію з щеплень проти сказу, брав участь у ліквідації віспи. Н. Ф. Гамалея є не лише одним із основоположників медичної мікробіології, а й імунології та вірусології.
Основоположником епідеміології вважається д. К. Забологний (1866-1920). Він вивчав чуму в Індії, Китаї, Шотландії; холеру – на Кавказі, Україні, у Петербурзі. В результаті їм отримано наукові докази ролі диких гризунів як зберігачів збудника чуми в природі. Їм встановлено шляхи занесення холери, роль бацилоносійства у поширенні захворювання, вивчено біологію збудника в природі та розроблено ефективні методи діагностики холери.
С. Н. Виноградський (1856-1953) зробив великий внесок у дослідження фізіології серобактерій, нітрифікуючих і залізокбактерій; відкрив хемосинтез у бактерій - найбільше відкриття ХІХ століття. Виноградським вивчено азотфіксуючі бактерії та відкрито новий тип харчування мікроорганізмів - автотрофізм. Вчений опублікував більше ЗОО наукових праць, присвячених екології та фізіології ґрунтових мікроорганізмів. Його по праву вважають батьком ґрунтової мікробіології.
Великий внесок у область технічної мікробіології зробили В. Н. Шапошников Я. Я. Нікітінський (1878-1941). Шапошников написав перший підручник з технічної мікробіології, а праці Нікітінського та його учнів започаткували розвиток мікробіології консервного виробництва та холодильного зберігання швидкопсувних харчових продуктів.
Екологічний напрямок у мікробіології успішно розвивався Б. Л. Ісаченко (1871-1948). Загальну популярність набули його роботи у галузі водної мікробіології. Він вперше досліджував поширення мікроорганізмів у Північному Льодовитому океані і вказав на їхню роль в екологічних процесах та у кругообігах речовин у водоймах.
Провідна роль вивченні мінливостей мікроорганізмів належить роботам Р. А. Надсона (1867-1940). Він уперше виділив у чисту культуру та досліджував зелену бактерію, а також взаємини між мікроорганізмами (антагонізм, симбіоз). Науковий інтерес становлять роботи вченого про участь мікроорганізмів у кругообігах заліза, сірки та кальцію. Він уперше вказав на перспективи розвитку геологічної мікробіології. Надсон допускав можливість збереження життєздатності мікроорганізмів у космосі, наголошуючи на значеннях променів короткої хвилі у зміні їх спадковості і таким чином заклав основу космічної мікробіології.
У імунологічний період розвитку мікробіології було створено низку теорій імунітету:
гуморальна теорія П. Ерліха, фагоцитарна теорія І. І. Мечникова, теорія ідіотипічних взаємодій Н. Ерне гіпофізарно-гіпоталамо-адреналова теорія регуляції імунітету П. Ф. Здродовського та ін. Однак найбільш прийнятною для пояснення багатьох явищ і механізмів імун теорія, створена австралійським імунологом Ф. Бернетом (1899.1986). Американський вчений С. Танегава розробив генетичні аспекти цієї теорії.
Особливо бурхливий розвиток отримали мікробіологія та імунологія у 50-60-ті роки нашого століття. Цьому сприяли такі причини:
Найважливіші відкриття у галузі молекулярної біології, генетики, біоорганічної хімії;
Поява таких нових наук як генетична інженерія, біотехнологія, інформатика;
Створення нових методів та наукової апаратури, що дозволяють глибше проникати у таємниці живої природи.
1.5 Молекулярно-генетичний
Таким чином, з 50-х років у розвитку мікробіології та імунології почався молекулярно-генетичний період, що характеризується рядом принципово важливих наукових досягнень та відкриттів. До них відносяться:
розшифрування молекулярної структури та молекулярно - біологічної організації багатьох вірусів і бактерій; відкриття найпростіших форм життя «інфекційного білка» пріону;
Ш розшифровка хімічної будови та хімічний синтез деяких антигенів.
Наприклад, хімічний синтез лізоциму, пептидів вірусу СНІДу (Р.В.Петров, В.Т. Іванов);
відкриття нових антигенів, наприклад пухлинних (Л. А. Зільбер та ін), антигенів гістосумісності (HLA-система);
розшифровка будови антитіл-імуноглобулінів;
розробка методу культур тварин і рослинних клітин та їх вирощування у промислових масштабах з метою отримання вірусних антигенів;
Отримання рекомбінантних бактерій і рекомбінантних вірусів. Синтез окремих генів вірусів та бактерій. Отримання рекомбінантних штамів бактерій і вірусів, що поєднують властивості батьківських особин або набувають нових властивостей;
створення гібридом шляхом злиття імунних В-лімфоцитів. продуцентів антитіл та ракових клітин з метою отримання моноклональних антитіл [Келлер Д., Мілінтейн Ц., 1975];
Відкриття імуномодуляторів. імуноцитокінів (інтерлей-кіни, інтерферони, мієлопептиди та ін). ендогенних природних регуляторів імунної системи та їх використання для профілактики та лікування різних хвороб;
отримання вакцин (вакцина гепатиту В, малярії, антигенів ВІЛ та інших антигенів), біологічно активних пептидів (інтерферони, інтерлейкіни, ростові фактори та ін) за допомогою методів біотехнології та прийомів генетичної інженерії;
розробка синтетичних вакцин на основі природних або синтетичних антигенів та їх фрагментів, а також штучного носія ад'юванта (помічника) стимулятора імунітету;
вивчення вроджених і набутих імунодефіцитів, їх ролі в імунопатології та розробка імунокоригуючої терапії. Відкриття вірусів, які викликають імунодефіцити;
Розробка принципово нових способів діагностики інфекційних та неінфекційних хвороб (імуноферментний, радіоімунний аналізи, імуноблотінг, гібридизація нуклеїнових кислот). Створення на основі цих способів тест-систем для індикації, ідентифікації мікроорганізмів, діагностики інфекційних та неінфекційних хвороб (пухлини, серцево-судинні, аутоімунні, ендокринні та ін.), а також виявлення порушень при деяких станах (вагітність, переливання крові, пересадка органів та тощо)
Перераховані лише найбільші досягнення молекулярно-генетичного періоду у розвитку мікробіології та імунології. За цей час було відкрито низку нових вірусів (збудники геморагічних лихоманок Ласса, Мачупо; вірус, що викликає СНІД) та бактерій (збудник хвороби легіонерів); створено нові вакцинні та інші профілактичні препарати (вакцини проти кору, поліомієліту, паротиту, кліщового енцефаліту, вірусного гепатиту В, поліанатоксини проти правця, газової гангрени та ботулізму та ін.), нові діагностичні препарати.
Великий внесок у розвиток мікробіології та імунології в цей період внесли зарубіжні .Тонегава та ін) і вітчизняні (А. А. Смородинцев, В. Д. Тімаков, П. Ф. Здродовський, Л. А. Зільбер, В. М. Жданов, Г. В. Вигодчиков, 3. В. Єрмольєва , М. П. Чумаков, Р. В. Петров, П. Н. Косяков та ін) вчені.
Висновок
Завдяки розвитку мікробіології встановлено етіологію та вивчено патогенез більшості інфекційних хвороб рослин, тварин, людини. Мікробіологія стала колискою імунології. Сучасна імунологія не лише збагатила арсенал специфічних засобів діагностики, профілактики інфекційних хвороб, а й дозволила чітко сформулювати уявлення про механізми підтримки гомеостазу з урахуванням міжорганізмових зв'язків та генеалогічних аспектів еволюції живої природи.
Світ бактерій великий. До нього включені одноклітинні найпростіші, синьо-зелені водорості, мікроскопічні гриби, актиноміцети, бактерії, мікоплазми, рикетсії та віруси. Поглиблене вивчення мікробів різних класів призвело до формування у межах мікробіології таких самостійних наук, як бактеріологія, мікологи, вірусологія, рикетсіологія, мікоплазматологія тощо. Кожна з них деталізує наші знання біології та ролі певного мікрооб'єкта. Разом з тим, залежно від завдань мікробіологія поділяється на загальну та галузеві науки. Загальна мікробіологія вивчає загальні функціонально-морфологічні закономірності мікросвіту, тоді як галузеві науки досліджують переважно прикладну роль мікроорганізмів, Наприклад, промислова мікробіологія вивчає технологічні аспекти використання мікробів у народному господарстві, сільськогосподарська мікробіологія досліджує роль мікробів переважно в рослинництві мікробів у патології людини та тварин, а, отже, і розробляють заходи боротьби зі збудниками хвороб.
Список використаної літератури
1. Гусєв М.В., Л.А. Мішєєва. Мікробіологія: підручник для студ. Біол. Спеціальності ВНЗ. - М.: Академія, 2008. - 8-е вид., Стер. - 464с.
2. Ємцев В.Т. Мікробіологія: підручник. - М.: Дрофа, 2005. - 444с.
3. Ленгелер Й., Древс Р., Шлегель Р. Сучасна мікробіологія. Прокаріоти. - М.: Світ, 2005. - у 2-х томах.
4. Медична мікробіологія/За ред. В.І. Покровського, О.К. Поздєєва. - М.: Світ, 1998
5. Нікітіна Є.В. Мікробіологія/Є.В. Нікітіна, С.М. Киямова, О.А. Решітка. - СПб: ГІОРД, 2009. - 360с.
6. Нетрусов А.І., Котова І.Б. Мікробіологія. – М.: Академія, 2006. – 352с.
7. Ручай Н.С., Конєв С.В. Біохімія та мікробіологія: Навчальний посібник для вузів. - М: Екологія, 1992. - 240с.
Розміщено на Allbest.ru
Подібні документи
Методи вивчення морфології мікроорганізмів Правила роботи у мікробіологічній лабораторії. Мікроскопія у світлому полі. Встановлення світла по Келеру. Зображення фіксованих препаратів отримані в результаті дослідження методу вивчення морфології.
лабораторна робота , доданий 14.05.2009
Організація лабораторної мікробіологічної служби. Принципи мікробіологічної діагностики інфекційних захворювань Методи виділення та ідентифікації бактерій, вірусів, грибкових інфекцій, найпростіших.
реферат, доданий 05.05.2006
Історичні відомості про використання заквасок у молочній промисловості. Виділення чистих культур молочнокислих бактерій та визначення їх виробничої цінності. Способи приготування та застосування заквасок, мікробіологічний контроль їхньої якості.
курсова робота , доданий 14.12.2010
реферат, доданий 24.11.2010
Пробіотики як непатогенні для людини бактерії, що мають антагоністичну активність щодо патогенних мікроорганізмів. Знайомство з особливостями пробіотичних лактобацил. Аналіз кисломолочних продуктів із пробіотичними властивостями.
реферат, доданий 17.04.2017
Біотехнологія, її напрями: генна інженерія, клонування. Роль клітинної теорії у становленні біотехнології. Значення біотехнології у розвиток селекції, сільського господарства, мікробіологічної промисловості, збереження генофонду планети.
презентація , додано 02.10.2011
Дослідження можливості та процесів адаптації мікроорганізмів в екстремальних умовах космосу при аналізі характеристик їх життєздатності та пластичності. Фізіологічні процеси мікроорганізмів у космосі. Проблеми мікробіологічної безпеки.
реферат, доданий 10.12.2010
Типові процеси бродіння. Коротка характеристика мікроорганізмів-збудників. Мікрофлора плодів та овочів, зерномучних продуктів, стерилізація банкових консервів. Основні види мікробіологічного псування. Поняття та способи дезінфекції. Санітарний нагляд.
контрольна робота , доданий 26.10.2010
Історичні відомості про відкриття мікроорганізмів. Мікроорганізми: особливості будови та форма, рух, життєдіяльність. Будова клітини, доклітинні форми життя – віруси. Екологія бактерій, селекція мікроорганізмів, їх поширення у природі.
реферат, доданий 26.04.2010
Вивчення предмета, основних завдань та історії розвитку медичної мікробіології. Систематика та класифікація мікроорганізмів. Основи морфології бактерій Дослідження особливостей будови бактеріальної клітини. Значення мікроорганізмів у житті.
