Биотехнологиялық процесстер жайында түсінік. Биотехнологияның даму сатылары. Халық шаруашылығының əр түрлі саласындағы биотехнологияның ролі
жүктеу/скачать 22,08 Kb.
|
Биотехнологиялық процесстер жайында түсінік
Биотехнологиялық процесстер жайында түсінік. Биотехнологияның даму сатылары. Халық шаруашылығының əр түрлі саласындағы биотехнологияның ролі.Микробиологиялық процестер халық шаруашылығының əр түрлі салаларында кең пайдаланылады. Биологиялық жəне инженерлік ғылымдардың жетістіктері бірқатар тағамдық жəне жемдік өнімдердің, дəрі-дəрмектердің, органикалық заттардың микробиологиялық өндірістерінің өндіріс қарқынын жоғарылатуға мүмкіндік тудырады. Биотехнологияның жетістіктері микробиологиялық өндірісті, атап айтқанда жемдік ақуыз, аминоқышқылдар, ферменттер, дəрумендер, антибиотиктер, өсімдіктердің биологиялық қорғану тəсілдері жəне бактериялы тыңайтқыштар өндірістерін үдемелі екпінмен дамытуға мүмкіндік береді. Биотехнология - процесс барысында микроағзалардың, оқшауланған жасушалардың немесе олардың құрам бөліктерінің биохимиялық əрекетін пайдалана отырып, халық шаруашылығына жəне адамзат тіршілігінің əртүрлі салаларына бағытталған бағалы өнімдерді алу. Мысалы, бидайды судан жəне тыңайтқыштан алу бір қарағанда - биотехнология. Бірақ мұнда оқшауланған жасушалардың іс-əрекеті емес, жоғарғы сатыдағы көпжасушалы ағза, макроағза, яғни тұтас өсімдіктің биохимиялық іс-əрекеті пайдаланылады. Бұл биотехнология 1 емес, ал өсімдік өсіру. Дəл сол сияқты женьшеннің тамырынан дəрі алуда биотехнологияға жатпайды. Ал осы тамырдан ферменттердің көмегімен көпжасушалы өсімдік ұлпасынан же- ке жасушаларды бөліп алады жəне осы жеке, оқшауланған жасушаларды арнайы қоректік ерітіндіде ашытқы тəрізді өсіріп, женьшеннің оқшауланған жасушаларының биомассасын алады, оны тұндыра отырып, тұтас тамырдан алғандай бағалы дəрі алуға болады. Міне, енді бұл - биотехнология. Биотехнологияның анықтамасында тағыда маңызды – «мақсатты бағыттау» деген ұғымға назар аударайық.. Шындығында, адамзат көзқарасы бойынша табиғатта микроағзалар əрқашанда пайдалы мақсатқа бағытталмаған. Мысалы, көптеген аурулар микроағзалардың əсерінен туындайды жəне керісінше адам денесін мекендейтін микроа ғзалар (олардың салмағы 2-3 кг шамасында) өте пайдалы. Естеріңізде болса антибиотиктермен емдеу қатерлі микроағзалармен қатар пайдалы микроағзаларды да жойып жібереді. Сол себепті адам дисбактериоз ауруына шалдығады, оны емдеу үшін денеге бактериялар (мысалы бифидобактериялар немесе сүт қышқылы бактериялары) жіберіледі. Бұл биотехнология емес, медицина. Биотехнология – бұл адамның қатысымен ұйымдастырылған, белгілі бір өнім алуға бағытталған микроағзалардың іс-əрекеті. Биотехнологияда микрообъектілердің биотехнологиялық əрекетінің қандай түрлерін пайдаланады? - өнімді көрсете алатын, жасушалық массаны өсіру. Технологияның мұндай класына вакциналарды жəне нан ашытқыларын алу жатады. - Бағалы биохимиялық өнімдер биосинтезі - олардың кейбіреуі ортаға бөлініп шығады (жасушадан тыс өнімдер), кейбіреуі биомассада жинақталады (жасуша ішіндегі өнімдер). - Биотрансформация - нəтижесінде микроағзалардың немесе ферменттердің биологиялық іс-əрекеті əсерінен бастапқы химиялық заттың химиялық құрамы өзгеріске ұшырайтын процесс, бірақ биосинтезден айырмашылығы заттың химиялық құрылысында салыстырмалы аз өзгеріс болады. Мысалы, глюкоизомераза ферментінің əсерінен глюкозаның фруктозаға айналуы. - Микроағзалардың сұйық ортадан қажетсіз қоспалар болып табылатын əртүрлі заттарды тұтынуы. Мұнда микроағзалар биомассасы ағынды суларды тазартушы ретінде қолданылады жəне жарамсыз болып қалады. - Микроағзалардың көмегімен сілтісіздендіру – қатты денелерде кездесетін кейбір заттарды сұйық күйге ауыстыру. Мысалы, кен құрамындағы бағалы металдарды - мыс, қалайы, уранды микроағзалардың көмегімен сілтісіздендіру. Биотехнологиялық процестердің артықшылығы. Химиялық технологиямен салыстырғанда биотехнологияның мынадай негізгі артықшылықтары бар: - химиялық синтездеу жолымен алуға келмейтін бірқатар спецификалық жəне ерекше табиғи заттарды (ДНҚ, ақуыздар) алу мүмкіншілігі; - биотехнологиялық процестердің салыстырмалы түрде төменгі температура мен қысымда жүргізілуі; - басқа ағзалармен салыстырғанда микроағзалардың өсу қарқыны жəне жасушалық массаның жинақталуы едəуір жоғары жылдамдықта жүреді. - биотехнология процестерінде шикізат ретінде ауыл шаруашылығы мен өнеркəсіптің арзан қалдықтарын пайдалануға болады; - биотехнологиялық процестер химиялық процестермен салыстырғанда экологиялық жағынан таза, зиянды қалдықтар аз, табиғатта жүретін табиғи процестерге жақын; - əдетте, биотехнология өндірісіндегі технология мен қондырғылар арзан да қарапайым. Биотехнологияның даму тарихы. Биотехнологияның негізі ежелгі заманнан бастау алған. Биотехнологияның қалыптасу тарихы негізгі бес кезеңге бөлінеді: 2 1. Пастер эрасына дейінгі (1865 жылға дейін). Бұл кезеңде биотехнологиялық тəсілмен шарап, сыра, нан, айран, қатық, əртүрлі ферменттелген тағамдар алынған. 2. Пастер эрасы (1865-1940жж). Продуцент-микроағзалар белгілі болып этанол, бу- танол, ацетон, глицерин, лимон қышқылы, көптеген вакциналардың өндірісін жүргізу жəне ағынды суларды аэробты микроағзалар арқылы биологиялық тазарту процестерін ұйымдастыру мүмкіндігі туды. 3. Антибиотиктер эрасы (1940-1960 жж). Пеницилин, стрептомицин ж.т.б. анти- биотиктер табылды. Жануарлардың жасушаларын культивациялау технологиясы жасалды, вирустық вакциналар алынды жəне стероидты гормондар биотрансформациясының технологиясы ашылды. 4. Постантибиотикалық эра (1960-1975 жж). Аминоқышқылдардың, микробиологиялық ақуызды мұнай парафиндерінен алу, кір жуатын ұнтақтарда пайдаланылатын ферменттердің технологиялары ашылды. Глюко-жемістік сироп- тарды алу үшін ферменттерді иммобилизациялау технологиясы жасалды. Ағынды суларды аэробты өңдеуге биогаз алу арқылы қатты қалдықтарды анаэробты өңдеу қосылды. Полисахаридтерді алудың микробиологиялық тəсілі ашылды. В2 жəне В12 дəрумендерін, сонымен қатар еттің орнын баса алатын мицелалды микроскопиялық саңырауқұлақтың - микропротеинінінің микро-биологиялық алыну тəсілі ашылды. Биометаллургия – кендерден мырыш пен мысты бактериал- ды сілтілеу осы кезеңге тура келеді. 5. Жаңа биотехнология эрасы (1975 жылдан кейін). Микроағзалардың гендік жиынтығын мақсатты бағытталған түрде өзгерте отырып, оларға өсімдіктер мен жануарлардың жақсы қасиеттерін көшіруге мүмкіндік беретін гендік инжененрияның дамуымен сипатталады. Бұл адам инсулинінің, интерферонның, соматотропты жəне өсу гормондарының жəне т.б. микробиологиялық технологияларының туындауына мүмкіндік берді. Диагностикалық препараттардың алуан түрлі негізі болатын моноклональді антиденелерді алуға мүмкіндік беретін гибридомды технология ашылды. Гендер жиынтығының мақсатты бағытталған құрылымы жүретін «трансгенді» өсімдіктер мен жануарлар пайда болды. Жасалынған биотехнологиялық өндіріс негіздері биотехнологияның көмегімен қазірден бастап көптеген өнімдерді алуға мүмкіндік тудырады жəне бұл аймақта атқарылатын істер қарқынды дамып келеді. Халық шаруашылығының түрлі салаларындағы биотехнологияның маңызы. Биотехнология өнімдерін немесе биотехнологиялық процестерді келесі салаларда қолданады: медицина, тағам өндірісі, ауыл шаруашылығы, экология, энергетика, химиялық өндіріс, мұнай өндіру, металдарды алу, биоэлектроника. Медицинадағы биотехнология. Вакциналар – арнайы өсірілген ауру тудыратын микроағзалар, вирустар мен олардың құрамдас бөліктері арнайы өңдеуден кейін əлсіздетілген немесе жансыздандырылған күйінде адам ағзасына енгізіледі, осының есесінен берілген ауруға қарсы иммунитет қалыптастырады. Осыдан бастап Луи Пастер кезеңі басталды. Антибиотиктер – ауру тудыратын микроағзаларға қарсы əсер ететін заттар. Зеңнен (плесень) синтезделіп зат алынды, оны пенициллин деп атады. Пенициллин өндірісі екінші дүниежүзілік соғыс кезінде басталды жəне жарақаттарды емдеуде кең қолданыс тапты. Əсері жоғары нəтижелерге ие болды. Дəрумендер. Дəрумендерді өсімдіктерге қарағанда жылдам синтездейтін микроағзалар табылды. Қазіргі таңда В2 жəне В12 дəрумендерінің, сондай-ақ химия өндірісінің жетістігі болып табылатын С дəруменінің өндірісі биотехнологияның қоржынында. 3 Инсулин. Жаңа биотехнология көмегімен адам инсулинін шапшаң жылдамдықпен син- тездей алатын микроағзалар «құрастырылған». Дəрі АҚШ-та «Хьюмулин» сауда белгісімен сатылады. Өсу гормоны. Соматотропты гормонды қымбат жəне жағымсыз тəсілмен - өлген адамның ми гипофизінен алуға болады. Жаңа биотехнология осы соматотропты гормонды синтездей алатын микроағзаны «құрастырды» жəне адамзат мұқтаждығын қамтамасыз ететін гормон өндірісін жолға қойды. Тағам өндірісіндегі биотехнология. Сыра, шарап, квас, нан ежелгі заманнан белгілі, бірақ оларды өндіру технологиясында микроағзалардың атқаратын ролі тек өткен ғасырда ғана белгілі болды. Қышқыл-сүт тағамдары. Бұл биотехнология өнімдері де ежелден белгілі, сондай-ақ əр халық ұйытқы ретінде əртүрлі микроағзаларды пайдаланған. Сусындарды дайындау технологиясында да айырмашылықтар бар. Сірке де ежелден белгілі, себебі сірке-қышқыл бактериялардың əсерінен шарап шарап сіркесіне айналатын. Лимон қышқылы. Оның қанттан немесе оның өндіріс қалдықтарынан – мелассадан, сонымен қатар құрамында қант болатын ағаш гидролизаттарынан немесе бидайдан биосинтездеу тəсілі табылды. Лимон қышқылының əлемдік өндірісі жылына 200 мың т-ға жуық. Тағамдық ақуыз. Құрамында ақуыз аз болғандығына қарамастан, адамзат ақуыз алу үшін етпен қоректенеді жəне бұндай ақуыз қымбатқа соғады. Сондықтан тағамдық ақуызды микроағзалардан алу жолына көп көңіл бөлінеді. Соңғы кезде адам жоғарғы сапалы жеуге жарамды саңырауқұлақтардың мицелийін егуді үйренді. Шұжықтар. Жақсы сапалы шұжықтар алу үшін тартылған етке тартымды дəм беру үшін белгілі бір микроағзалардың дəмдеуіштерін қосады. Ас бояғыштары, консерванттар, қоюлатқыштар. Сары, қызыл, көк түсті ас бояуғыштарын өндіру үшін микроағзаларды немесе жоғарғы сапалы саңырауқұлақтардың оқшауланған жасушаларын қолданады. Қоюлатқыш ретінде биотехнология микроб текті полисахарид – декстранды ұсынады. Биотехнологияда консерванттар ретінде сүт- қышқылдық бактерияларының арнайы штаммалары бөлетін - низин пайдаланылады. Ауыл шаруашылығындағы биотехнология. Жемдік ақуызы. Жануарларды бордақылаған кезде ақуыздық қорек (балық ұны, ет-сүйек ұны, соялар, бұршақ) қажет. Біздің елімізде мұның бəрі жеткіліксіз. Мұнай өндірісінің қалдығы - сұйық парафинде өсірілетін Candida maltosa ашытқыларының көмегімен алынатын жемдік ақуыз көп қолданылады. Сонымен қатар техникалық метанол, этанол жəне ағаш гидролизаты негізінде ақуыз алу технологиясы бар. Жемдік аминоқышқылдар. 20 аминоқышқыл арасында адам үшін ауыстырылмайтын 8 аминоқышқыл бар. Бұл аминоқышқылдар ағзада синтезделмейді, сырттан қорек арқылы келеді. Лизин, триптофан, треонин сияқты аминоқышқылдар ағзаларға қажет. Бұл аминоқышқылдар микроағзалардың арнайы штаммаларымен өндіріледі. Силостық ашытқылар. Шабылған шөптің сақталынуы үшін жəне оның қорек құндылығын жоғарлату үшін силостарға арнайы ашытқылар – микроағзалар қоспасын араластырады. Пробиотиктер. Бұл жануарлар асқорту трактісінің пайдалы микроағзалары. Оларды кейбір жағдайларда жемге тірі биопрепарат ретінде қосады. Бұл бірсегментті асқазаны бар жануарлардың ауыр жемдерді қортуна септігін тигізеді. Бактериалды тыңайтқыштар. Ауадағы азотты пайдаланып, оны аммоний жəне органикалық қосылыстарға айналдыра алатын микроағзалар бар. Бұндай микроағзалармен симбиозды тіршілік ететін тұқымдарды өңдеу оң əсерлер береді. Экологиядағы биотехнология. Ағынды суларды биологиялық тазарту. ХХ ғасырдың басында микроағзалардың күрделі қоспасы – белсенді лайды (активный ил) пайдалана отырып ағынды суларды аэробты биологиялық тазарту əдісі ұсынылғанда қала 4 шаруашылығында төңкеріс болды деуге болады. Бұл əдіс бойынша əртүрлі қалдықтармен (шаруашылық - тұрмыстықтан бастап өндірістікке дейінгі) ластанған су ағындарының үлкен көлемдерін тазартуға болады. Су мен топырақтың мұнаймен ластануларының биодеградациясы. Мұнайдың апаттық төгілуі кезінде ласталған аймақтарды алғашқы қалпына келтіруде биотехнологиялық əдіс қолданылады. Ол аймақтарды арнайы өсірілген мұнайды тотықтырушы микроағзалармен өңдейді, оларға азот жəне фосформен қоректендіру үшін əртүрлі қоспалар қосылады. Бұл түрлі қоспалар мұнай көмірсутектерін биомассаға жəне көміртек диоксидіне айналдырады. Мұнайдың жəне тас көмірінің күкіртсізденуі. Табиғатта сульфидтер мен меркаптандардғы кукіртті бос элементар күкіртке айналдыратын микроағзалар бар. Нəтижнсінде электростанциялар отындары да мотор отындары да экологиялық таза болып шығады, себебі атмосфераға күкірт диоксидінің аз мөлшерін бөледі. Ауаның оттегімен құнарлануы. Космостық кемелердеб су асты қайықтарында, жəне адам өмір сүретін шектелген кеңістіктерде ауаны көміртегі диоксидінен тазартқыш ролін микросуөсімдігі - хорелла атқарады олар күн сəулесінің əсерінен культивирленеді. Биотармақталатын полимерлер. Қазіргі кезде пластмасса қалдықтарын жою мəселесі туады. Сондықтан экологияны қорғайтын кейбір елдерде пластмасса қаптауларын шектеп жатыр. Оның орнына полигидроксибутират немесе полиактат негізіндегі қаптауларды ұсынуда. Бұл материалдар негізіндегі лақтырылып тасталған қаптаулар қара топырақ микроағзалармен əрекеттесу нəтижесінде суға, көмірсутек диоксидіне жəне осы микроағзалардың биомассасына айналады. жүктеу/скачать 22,08 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|