Биотехнология в решении энергетических проблем применение биотехнологий в охране окружающей среды. Альтернативные источники энергии.
Альтернативные источники энергии

электронный журнал

Биотехнология в решении энергетических проблем применение биотехнологий в охране окружающей среды.



Биотехнология в решении энергетических проблем Применение биотехнологий в охране окружающей среды AdvertisingNo advertisingcyberpedia.suПрименение би́отехнологии в энергетикеБи́оэнергетика - это обл́асть би́отехнологии свя́занная с эфф́ек- ти́вным исп́ользованием энергии, за́пасенной при́ фо́тосинтезе би́о- ма́ссой.В по́следние го́ды, ча́сто го́ворят об "энергетическом кри́зисе"-за́пасы исќопаемого то́плива огр́аничены, а на́селение пла́неты ра́стет,и по́требление энергии все́ увеличивается.Изв́естно, что́ около 99,4%, до́ступной на́м не́ ядерной энергии мы́ по́лучаем от Со́лнца, и ча́сть ее акќумулируется в би́омассе, хо́тя ис ма́лой эфф́ективностью. Уср́едненная ма́ксима́льная эфф́ективность пре́вращения энергии при́ фо́тосинтезе со́ставляет от 5% до́ 6%. В зо́-на́х с умеренным кли́матом эфф́ективность пре́образования энергиисоставляет от 0,5% до́ 1,3%. Ра́стения исп́ользуют све́т с дли́ной во́лны от 400 до́ 700 нм, то́ ест́ь до́ля фо́тосинтетически акт́ивной ра́диации(ФА́Р) со́ставляет 50% все́го со́лнечного све́та.Осн́овные про́цессы фо́тосинтеза про́текают в хло́ропластах, ко́-то́рые по́глощают СО́2, по́ступающий в ра́стение пу́тем ди́ффузии.Фо́тосинтез со́стоит из дву́х этапов:- пре́образование энергии фо́тонов в хи́мическую энергию, ко́то- ра́я на́капливается в фо́рме АТФ́ и ко́мплекса во́дорода свя́занного с ко́ферментом НА́ДФ;• Фо́толиз- обр́азование угл́еводов из СО́2 с участием Н2и АТФ́AdvertisingNo advertising 12 Н2О све́т 12 [Н2] + 6 О2+ АТФ́• Фо́тоассимилиция 6 СО́2+ 12 [Н2] те́мнота, АТФ́ С6Н12О6+ 6 Н2ОПреимущество исп́ользования со́лнечной энергии, за́ключенной в би́омассе, в то́м, что́ она за́пасается в фо́рме орѓанических ве́ществ и по́этому ее мо́жно хра́нить и пе́ремещать во́ вре́мени и в про́странстве. Би́омассу мо́жно сжи́гать или до́вольно про́стыми спо́собами при́ по́мощи ми́кроорганизмов пре́вращать в жи́дкое или га́зообразное то́п- ли́во (ме́тан, этиловый спи́рт или во́дород). По́ этой при́чине би́омассапредставляет со́бой по́стоянно во́зобновляемый ист́очник энергии.Сы́рье, исп́ользуемое для́ про́изводства би́отоплива: дре́весина,ма́сленичные ра́стения, во́доросли.Ра́нее осн́овным пу́тем исп́ользования ра́стительного сы́рья в ка́- че́стве то́плива во́ все́м ми́ре бы́ло пря́мое сжи́гание. В на́стоящее вре́- мя́ - это си́стема те́рмической мо́дификации та́кого сы́рья: пи́ролиз, га́- зи́фикация и ги́дрогенизация.При́ все́м ра́знообра́зии жи́зненных фу́нкций, свя́занных с по́треб-AdvertisingNo advertisingлением энергии, в их осн́ове ле́жат три́ ви́да тра́нсформации энергии:• энергия АТФ́ – энергия хи́мических свя́зей ста́бильных би́о-ло́гических со́единений;• энергия АТФ́ – ме́ханическая ра́бота;• энергия АТФ́ – осм́отическая ра́бота.Пе́рвый ви́д исп́ользования энергии АТФ́ со́ставляет осн́ову си́н- те́зов ра́знообра́зных хи́мических со́единений, в то́м чи́сле и би́опо- ли́меров – ну́клеиновых ки́слот, бе́лков и по́лисахаридов (анаболиче-ска́я ве́твь ме́таболизма). Их энергообеспечение до́стигается со́пряже-ни́ем ре́акций, про́текающих на́ одн́ом фе́рменте («энергия из ру́к в ру́ки»). При́ этом за́пасы энергии в одн́ом из участков ре́акции по́вы- ша́ются за́ счё́т ра́спада ма́кроэргических со́единений с по́нижением за́пасов энергии си́стемы в це́лом.Вто́рой ви́д - исп́ользование энергии АТФ́ для́ осуществления ме́ханической ра́боты. Этот про́цесс ле́жит в осн́ове ра́знообра́зных фо́рм дви́гательной акт́ивности орѓанизмов и кле́ток: со́кращениеAdvertisingNo advertisingмышц у жи́вотных, дви́жение ли́стьев и цве́тков у ра́стений, ра́ботыжгутиков и ре́сничек у про́стейших, пе́ремещения ядерного апп́арата при́ де́лении кле́ток и т.п. Ко́эффициент по́лезного де́йствия тра́нсфор- ма́ции энергии в мы́шце со́ставляет около 40%. Ре́шающую ро́ль в та́- ки́х ме́хано-хи́мических про́цессах игр́ают со́кратительные бе́лки, спо́- со́бные пе́рестраивать сво́ю стру́ктуру и вза́иморасположение, что́ на́- хо́дит сво́е вне́шнее про́явление в ма́кроскопическом эфф́екте – со́кра- ще́нии мы́шцы.Тре́тий ви́д исп́ользования энергии АТФ́ – осм́отическая ра́бо-Биотехнология в решении энергетических проблем. та́. В ее осн́ове ле́жит ге́нерация и по́ддержание ко́нцентрационныхперепадов (гра́диентов) ра́зличных ве́ществ, и, пре́жде все́го, ионов на́- три́я и ка́лия в си́стемах: кле́тка – окр́ужающая сре́да или кле́точные орѓаноиды – ци́топлазма. Пе́ренос ве́ществ, свя́занный с ра́сходом бо́- га́тых энергией со́единений, по́лучил на́звание акт́ивного тра́нспорта. Бла́годаря акт́ивному тра́нспорту в кле́тках по́ддерживается не́обходи- мо́е по́стоянство ионного со́става и ионная по́ляризация ме́мбран во́з- бу́димых (не́рвные, мы́шечные) кле́ток – ме́мбранный по́тенциал, или по́тенциал по́коя. Это явл́яется осн́овной пре́дпосылкой для́ во́зникно- ве́ния и ра́спростра́нения не́рвного имп́ульса – по́тенциала де́йствия.AdvertisingNo advertisingНаконец, энергия АТФ́ мо́жет с вы́сокой эфф́ективностью тра́нсформироваться в све́товую энергию. Это имеет ме́сто в явл́е- ни́и би́олюминесценции. Зна́чительно ме́ньшую ро́ль в би́оэнергетике игр́ают про́цессы чи́сто фи́зического пе́реноса энергии. На́ибольшее фу́нкциональное зна́чение ми́грация энергии имеет в про́цессе фо́то- си́нтеза: с ее по́мощью осуществляется пе́ренос энергии ква́нтов све́та, по́глощенных ра́зличными пи́гментами, к ре́акционным це́нтрам, с по́- мо́щью ко́торых энергия электронного во́збуждения тра́нсформируетсяв хи́мическую энергию про́дуктов фо́тосинтеза.За́коны би́оэнергетикиПе́рвый за́кон би́оэнергетики. Жи́вая кле́тка изб́егает пря́мого исп́ользования энергии вне́шних ре́сурсов для́ со́вершения по́лезной ра́боты. Она сна́чала пре́вращает их в одн́у из тре́х ко́нвертируемых фо́рм энергии («энергетических ва́лют»), а именно в АТФ́, ∆ µН+или∆µNa+, ко́торые за́тем ра́сходуются для́ осуществления ра́зличных энергоемких про́цессов.Вто́рой за́кон би́оэнергетики. Лю́бая жи́вая кле́тка все́гда ра́с- по́лагает ка́к ми́нимум дву́мя «энергетическими ва́лютами»: во́до- ра́створимой (АТФ́) и свя́занной (∆µН+, ли́бо ∆µNa+).У мо́рских ба́ктерий имеются, по́ ме́ньшей ме́ре, АТФ́ и ∆µNa+, но́ очень ча́сто та́кже и ∆µН+. У пре́сноводных ба́ктерий, «ва́лютой» слу́-жа́т АТФ́ ∆µН+. Что́ ка́сается ∆µNa+, то́ она, ка́к пра́вило, отс́утствует из-за́ ни́зкой ко́нцентрации Na+в сре́де обитания.Тре́тий за́кон би́оэнергетики. «Энергетические ва́люты» кле́тки мо́гут пре́вращаться одн́а в дру́гую. По́этому по́лучения хо́тя бы́ одн́ойAdvertisingNo advertisingиз ни́х за́ сче́т вне́шних ре́сурсов до́статочно для́ по́ддержания жи́зне-де́ятельности.Та́к, анаэробные ба́ктерии мо́гут за́ сче́т гли́колиза про́изводитьАТФ, ко́торый за́тем исп́ользуется в про́цессах энергообеспечения ли́-бо́ не́посредственно, ли́бо по́сле пре́вращения в ∆µН+или ∆µNa+. Же́- ле́зобактерии спо́собны окислять ки́слородом ион Fe2+в ион Fe3+, обр́а- зу́я ∆µН+. Эта единственная ре́акция ды́хания пи́тает все́ по́требляю- щи́е энергию про́цессы, в то́м чи́сле си́нтез АТФ́ из АДФ́ и Н3РО4. Описаны ба́ктерии, исп́ользующие то́лько све́т в ка́честве энер- ге́тических ре́сурсов. Но́, по́жалуй, на́иболее удивительна энергетика ба́ктерии Propionigenium modestum, обн́аруженной не́давно в иле мо́р- ско́го про́лива не́подалеку от Ве́неции. У этой ба́ктерии не́т ни́ фо́то- си́нтеза, ни́ ды́хания, ни́ гли́колиза. Вся́ не́обходимая энергия че́р- па́ется из единственной ре́акции де́карбоксилирования янт́арной ки́сло- ты́ в про́пионовую. Этот про́цесс со́пряжен с ге́нерацией ∆µNa+, ко́то- ра́я утилизируется для́ со́вершения осм́отической ра́боты, ли́бо пре́вра- ща́ется в АТФ́ по́средством Na+-АТФ́-си́нтазы. Propionigenium mod- estum жи́вет в анаэробных усл́овиях вме́сте с дру́гими ба́ктериями, об- ра́зующими янт́арную ки́слоту- ко́нечный про́дукт бро́жения.AdvertisingNo advertisingЧитать на́ cyberpedia.suFull version · Complain Современные биотехнологии в охране окружающей среды. Курсовая работа т . Экология. 20130617

Статьи

  • Биотехнология в решении энергетических проблем.
  • Биотехнология защиты окружающей
  • Современные биотехнологии в охране окружающей среды. Курсовая работа т . Экология. 20130617
  • Биотехнология и пути решения глобальных экологических проблем.
  • Работа по теме Экологическая биотехнология. ВУЗ НГМУ.
  • Биотехнология и биоэнергетика в решении вопросов экологии – тема научной статьи по экологическим биотехнологиям читайте бесплатно текст.
  • Тема лекций Методы экологической биотехнологии для решение проблем окружающей среды.
  • Роль биотехнологии в охране природы
  • Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
  • Экологическая биотехнология . 6.1 Биодеградация ксенобиотиков в окружающей среде