Дәріс №1. Кіріспе. Биотехнологияның даму тарихы

Шиыршықты-ирек

Патогенді деп басқа организмдерде паразитті тіршілік ететін бактериялар аталады. Бұл бактериялар адамдарда оба (Yersinia pestis), сібір жарасы (Bacillus anthracis), лепра (Mycobacterium leprae), дифтерия (Corynebacterium diphtheriae), мерез (Treponema pallidum), тырысқақ (Vibrio cholerae), туберкулез (Mycobacterium tuberculosis), листериоз (Listeria monocytogenes) және т.б. көптеген ауруларды тудырады. Адам үшін қалыпты жағдайда қауіпсіз немесе тіпті оның терісі мен ішектерінің қарапайым мекендеушілері болып табылатын көптеген бактериялар иммунитеттің бұзылуы немесе ағзаның әлсіреуі кезінде патогендер ретінде көрініс табады.

Бактериялар – ядросыз, біржасушалы, көлемі 0,2-10,0 мкм және белгілі бір пішінге ие организмдер. Бактериалды жасушаның ішкі бөлігі сыртқы ортадан жұқа мембрана мен бактерияның құрғақ затының 20%-ын құрайтын жасуша қабырғасынан тұратын жасуша қабығымен қорғалған. Жасуша қабырғасының құрылымы күрделі және ол бактериалды жасушаға белгілі бір пішін береді. Жасуша қабырғасы жоқ бактериалды жасушалар протопластар деп аталады. Бактериялар өмір сүру шарты, икемділігі, қоректену тәсілдері және биоэнергиятүзуімен, сонымен қатар макроорганизмдер – жануарлар мен өсімдіктерге деген қатысы бойынша әртүрлілігімен ерекшеленеді. Олардың ішінен анағұрлым ежелгі формасы – археобактериялар, олар экстремалды жағдайларда өмір сүруге қабілетті. Теңіз тұз өндіру орындарында табылған галобактериялар үшін оптималды тіршілік ету ортасы болып ас тұзының концентрленген ерітіндісі табылады. Термоацидофилды бактериялар ыстық көздерде, жанартаулар етегінде және көмір шахталар аймағында pH 1-3 және 59-105°C температурада өмір сүреді. Эукобактериялар қоршаған орта жағдайларына сезімтал болып келеді. Олардың көпшілігі көпжасушалы организмдерде паразитті өмір сүріп, адам, жануар және өсімдіктерде ауру туғызуы мүмкін. Ауру туғызушы микроорганизмдер патогенді деп аталады. Паразиттер облигатты және факультативті болады. Облигатты паразиттер организмнен тыс өмір сүре алмайды. Оларға, негізінен, мерез бен соз ауруының қоздырғыштары жатады. Факультативті паразиттер, мысалы, сыртқы ортада тіршілік ететін синегойлы таяқша немесе жалған (вульгарный) протей ағзаның қорғаныш күштері әлсірегенде инфекция тудыруы мүмкін. Шырышты қабықшалар мен тері жамылғысында өмір сүруге қабілетті, бірақ «тірі ақуызбен» қоректенбейтін, ауру тудырмайтын бактериялар сапрофиттер деп аталады. Биохимиялық құрамның және оларда өтетін реакциялардың кең диапозонына ие бактериялардың әртүрлілігінің арқасында, олар биохимиялық нысандар ретінде көп қолданылады. Бактерия биомассасынан амин қышқылдары, түрлі ақуыздық заттар, сонымен бірге ферменттер сияқты түрлі органикалық заттар алады. Жылдам көбейетіндіктен және өзінің құрамына жат ферменттерді қоса алатын плазмидті ДНҚ-сы болғандықтан, бактериялар генетикалық зерттеулер үшін қолайлы нысан болып табылады.

Бактериялардың биотехнологиялық функциялары түрліше. Бактериялар тағам өнімдерін, мысалы: сіркесуы, сүтқышқылды сусындар және т.б.; - микробты инсектицидтер; - ақуыздар; - дәрумендер; - еріткіштер мен органикалық қышқылдар; - биогаз бен фотосутек шығаруда қолданылады.

Пайдалы бактериялар эубактерияларға жатады. Gluconobacter и Acetobacter туыстастарымен көрсетілген сірке қышқылды бактериялар – этанолды сірке қышқылына, ал сірке қышқылын көмірқышқыл газы мен суға айналдыратын грам теріс бактериялар. Bacillus тұқымдастары эндоспораларды қалыптастыруға қабілетті және перитрихті жіпшеленген грам оң бактерияларға жатады. Анаэробты, спора түзуші бактериялар Clostridium тұқымдастарымен көрсетілген. C.acetobutylicum қанттарды ацетон, этанол, изопропанол және n-бутанолға дейін ашытады, басқа түрлері крахмал, пектин және түрлі азотты қосылыстарды ашыта алады.

Сүтқышқылды бактерияларға спора түзбейтін, грам оң және оттекке сезімтал емес Lactobacillus, Leuconostoc және Streptococcus тұқымдастары жатады. Leuconostoc тұқымдас гетероферментативті сүтқышқылды бактериялар көмірсуларды сүт қышқылына, этанол мен көмірқышқыл газына айналдырады. Streptococcus тобындағы гомоферментативті сүтқышқылды бактериялар тек сүт қышқылын өндіреді, ал Lactobacillus тобының өкілдері жүргізетін ашу процесі сүт қышқылымен бірге бірқатар басқа да өнімдерді алуға мүмкіндік береді.

Қозғалмайтын грам оң жасушалары эндоспора түзбейтін, Corynebacterium тұқымдас бактерияларға өндірістік маңызға ие патогенді және патогенді емес түрлер жатады. С.glutamicum лизин және дәмді жақсартатын нуклеотидтердің көзі қызметін атқарады. Тамырбактериялар факультативті анаэробты болып саналса да, аэробты жағдайда жақсы өседі.ибактериялар кендерді сілтісіздендіру мен тау кендерінің қалдықтарын пайдаға асыру үшін қолданылады.

Кейбір бактериялардың осындай қасиеті диазотрофтылық, яғни атмосфералық азотты тұрақтандыру қабілеті ретінде пайдаланылады. Диазотрофтарды екі үлкен опқа бөледі:

- симбионттар: тамыр түйнектерінсіз, тамыр түйнектерімен;

- еркін өмір сүретіндер: гетеротрофтар, автотрофтар.

Микробты жасушалар заттарды трансформациялау үшін қолданылады.

Бактериялар геномды клондарды жасауда, өсімдік жасушасына гендерді енгізуде гендік-инженерияда кең қолданыс тапқан.

Микроорганизмдердің өндірістік штамдары белгілі бір талаптарға сәйкес келуі керек: арзан қоректік орталарда өсу қабілеттілігі, өсудің жоғары жылдамдығы және мақсатты өнімнің пайда болуы, ақаулы өнімдердің минималды қалыптасуы, өндірістік қасиеттерге байланысты продуценттің тұрақтылығы, продуцент пен мақсатты өнімнің адамдар мен қоршаған ортаға зиянсыздығы. Продуценттің маңызды қасиеті болып стерильділікті сақтауда маңызды орын алатын инфекцияға төзімділігі және фагтұрақтылығы табылады.