C6210 Biotechnologie

Biotechnologie
Definice
Biotechnologie
je
integrace
přírodních
a
inženýrských věd za účelem dosáhnout aplikace
organismů, buněk, jejich částí a molekulárních
analogů na produkty a služby.
Eur. Fed. Biotechnol., 1992
Bioinženýrství (biochemické inženýrství) –
biotechnologické operace a procesy.
Mikrobiální technologie, enzymové inženýrství…
Tradiční a moderní biotechnologie
Pivo, víno, ocet (a další kvasné potravinářské produkty)…
Organické kyseliny…
Antibiotika
Insulin, interferon, vakcíny, vitaminy a další léčiva,
technické enzymy, (bio)těžba kovů, monoklonální
protilátky …
Environmentální biotechnologie – likvidace organických a
anorganických kontaminací.
Terapeutické klonování, přenos jader a produkce
embryonálních kmenových buněk.
Jednorázová a kontinuální kultivace a produkce
F
X0, S0
P0 = 0
X,S,P
X, S, P
O2
Imobilizované biokatalyzátory
P
P
P
S
SP
S
S
S
P
Bioremediace
Biodegradace uhlovodíků, PCB
O2
H2O
R-CH 3
R-CH 2OH
CH 3 COSCoA
Krebs.
Aromatické uhlovodíky - štěpení kruhu (oxygenasy):
H
O2
OH
OH
H
CH 3 COSCoA
OH
O2
OH
COOH
COOH
R
R'
O2
R''
Cl1-5
Cl
1-5
OH OH
R
R'
R''
Cl 1-5
O
COOH
OH
O2
Cl1-5
OH OH
H2 O
Cl1-5
COOH
CHR - CR' - CHR'' - CO - COOH
oxygenasy, dehalogenasy
Praxe v biodegradaci ropných látek
(Bio)venting, Air sparing, komplexní přístup
Anaerobní čištění odpadů – bioplyn
Organické kyseliny
CH 3 COO¯ + H 2 O → CH 4 + HCO 3 ¯
2H+ + 2Fd red
H 2 + 2Fd ox
komplexní symbióza
4H 2 + HCO 3 ¯ + H+→ CH 4 + 3H 2 O
Biopaliva, likvidace CO2 , řasy
Krmná biomasa, SCP
metylotrofní bakterie
CH 4
O2
CH 3 OH
HCHO
HCOOH
CO2
Biomasa na methanolu, ethanolu
CH 3 OH + O 2
HCHO + H 2 O 2
CO 2
C 2 H 5 OH + O 2
H2O
CH 3 COOH
½ O2
CO 2
Chemická - biologická hydrolýza a růst biomasy
celulosa, lignin, pektiny …
Kvasinky jako SCP : 40 – 60 % bílkovin,
nestravitelné stěny a nukleotidy (nutná úprava), vitamíny
B, aminokyseliny.
Potraviny, potravinové doplňky, řasy
Autotrofní a heterotrofní asimilace CO2 , fixace N 2
Netradiční substráty
Bioremediace a toxické kovy
Bioakumulace (houby, rostliny, mikroorganismy).
Imobilizace kovů. Biosorbenty.
Biohydrometalurgie: získávání kovů z chudých rud a
koncentrátů, perspektiva v odstraňování kovů (haldy,
kontaminované půdy).