Изучение вопросов биотехнологии в курсе химии средней школыРефераты >> Педагогика >> Изучение вопросов биотехнологии в курсе химии средней школы
1947 г. – Колмер и Хинкл выделили из шахтных вод бактерию Thiobacillus ferrooxydans. Попытайтесь перевести название на русский язык («Серобацилла железоокислительная»).
И действительно этот вид осуществляет процесс:
Fe2+ Fe3+, что соответствует окислению железа.
Данный вид бактерий относиться к группе хемосинтезирующих автотрофов (вспомните, что это такое), открытых Виноградским в 1920-е годы. Позже были обнаружены Thiobacillus thiooxydans – организмы, живущие в среде при рН = 0,65, и Sulfolobus, «терпящие» до 85ºС. Эти бактерии существуют за счет окисления серы.
T.ferrooxydans
4Fe2+ + O2 + 4H+ 4Fe3+ + 2H2O
Sulfolobus
S8 + 12O2 = 8 H2O 8H2SO4
T.thiooxydans
ZuS + 2O2 ZuSO4
T. ferro-/thiooxydans
4FeS2 + 15O2 + 2H2O 2Fe2 (SO4)3 + 2H2SO4
Обратите на последние два процесса особое внимание, так как данные процессы «растворения» минералов сфалерита (ZuS) и пирита (FeS2) идут в земной коре и могут быть использованы человеком как альтернатива
t
2ZuS + 3O2 = 2ZuO +2SO4, дающего много загрязнителей атмосферы.
Особый интерес для промышленности представляет перевод в раствор полудрагоценной меди:
Cu2S + 4Fe3+ = 2Cu2+ + 4Fe2+ + S
T.ferrooxydans Sulfolobus H2SO4
Данный процесс позволяет перерабатывать бедные руды и отвалы с содержанием меди 0,4% (w).
Возможные схемы проведения
I. р-р H2SO4 (рН=2)
сбор продукта |
II. р-р H2SO4 откачка О2 продукта |
III. Чановое выщелачивание (меньше потерь) |
Продукт: р-р, содержащий 0,75 – 2,2 г/л меди:
Cu2+ + Fe = Cu + Fe2+ (можно показать меднение гвоздя в растворе медного купороса)
Образующийся раствор Fe2+ снова направляют в отвал.
· Проблемы:
1) Бактерии живут только в кислой среде. Что будет происходить при контакте выщелачивающего раствора с известковыми породами?
2) Потери раствора и возможное смешивание с грунтовыми водами.
3) Разогревание породы при «работе» бактерий (зафиксировано до 80ºС) и как следствие стерилизация.
4) Инженерные проблемы введения кислоты и воздуха в породу.
· Перспективы:
1) Удаление серы из каменного угля. Подумайте, как это можно сделать.
2) Извлечение металлов из морской воды (Au) – привлечение ГМО.
4. Вывод
Итак, при желании человек может применять природосберегающие технологии даже при разработке медных, и не только, руд.
УРОК №4 по теме «Основы получения БАВ. Производство кормового белка»
Задачи:
1. Образовательная: изучение основных механизмов интенсификации процессов получения продуктов клеточного метаболизма. Производство кормового белка как предшественник управляемого биосинтеза БАВ.
2. Развивающая: а) развитие познавательного интереса учащихся;
б) формирование логического мышления в ходе изучения механизмов интенсификации процессов получения продуктов клеточного метаболизма;
в) формирование умений и навыков умственного и практического труда.
3. Воспитательная: а) в целях формирования диалектического мировоззрения показать возможность воздействия человека на процессы клеточного метаболизма;
б) воспитание мотивации к обучению.
Ход урока:
1. Организация класса
Напишите уравнения химических процессов лежащих в основе микробиологического выщелачивания медных отвалов, руд, содержащих пирит.
2. Актуализация знаний
Всем вам хорошо известны витаминные препараты, продающиеся повсеместно в аптеках. Антибиотики как средство от многих возбудителей заболеваний прочно вошли в нашу жизнь. Встает вопрос, какими методами получают в промышленности все эти соединения. Прежде, чем говорить о получении, вспомним, что из себя представляет предмет нашего разговора.
3. Изучение нового материала
Витамины – группа низкомолекулярных природных органических соединений, абсолютно необходимых для гетеротрофных организмов (что это за организмы?). Автотрофные организмы обладают способностью к синтезу витаминов. (под запись)
Антибиотики – низкомолекулярные регуляторы обычно природного происхождения, способные подавлять рост живых клеток.
Итак, в процессе роста организмы вырабатывают различные низкомолекулярные (какие ещё вы знаете?) продукты (метаболиты). Они подразделяются на первичные (абсолютно необходимы) и вторичные (не требующиеся для выживания).
низкомолекулярные метаболиты | |
первичные (структурные единицы биополимеров, витамины, органические кислоты) |
вторичные (антибиотики, пигменты, токсины) |
Таким образом, вторичные метаболиты повышают адаптационные возможности организмов.
масса организма I – первичные метаболиты
II – вторичные (синтезируются
на завершающей стадии роста)