Курстық ЖҰмысқа тапсырма
Микроорганизмдер селекциясы-биотехнологияның маңызды бағыты
жүктеу/скачать 0,58 Mb.
|
101 Арайлым курсовой БТ-20-1 (1)
| 3 Микроорганизмдер селекциясы-биотехнологияның маңызды бағыты
Биотехнология – табиғи биологиялық объектілерді (микроорганизмдер, өсімдік және жануарлар жасушалары), жасуша бөліктерін (жасуша мембраналарын, рибосомаларды, митохондрияларды, хлоропласттарды) және процестерді пайдалана отырып, әртүрлі құнды заттар мен өнімдерді алу әдістері мен технологиялары туралы ғылым. Биотехнология француз ғалымы, қазіргі микробиология мен иммунологияның негізін салушы Луи Пастердің зерттеулері мен еңбегінің арқасында ғылымға айналды.XIX ғасырдың аяғында оның жұмысының арқасында ашыту процестерін микроорганизмдер жүргізетіні анықталды.1970 жылдары биоинженерия пайда болды және белсенді дамыды, ол екі негізгі бағытпен ұсынылған: генетикалық және жасушалық инженерия.Гендік инженерия – бұл қажетті гендерді (рекомбинантты ДНҚ) тірі ағзаның бір түрінен екіншісіне, көбінесе шығу тегі бойынша өте алыс мақсатты түрде беру. Гендік инженерия табиғатта жоқ гендердің жаңа комбинацияларын құруға бағытталған. Осы гендермен белгілі бір манипуляциялардан кейін олар жаңа генді (гендер) алып, адамға қажетті бағытта өзгеретін қасиеттері бар соңғы өнімдерді синтездей алатын басқа организмдерге (мысалы, бактериялар мен ашытқыларға) енгізіледі. Басқаша айтқанда, гендік инженерия түрлендірілген немесе генетикалық түрлендірілген организмдердің немесе трансгендік (генетикалық түрлендірілген) өсімдіктер мен жануарлар деп аталатындардың көрсетілген (қажетті) қасиеттерін алуға мүмкіндік береді. Қазіргі кезде гендік инженерия әдістерінің көмегімен ғалымдар: вакциналық зауыттар, өнеркәсіп өнімдерін өндіруге арналған биореакторлық зауыттар, зауыттар – дәрілік зауыттар және т.б.Мал шаруашылығындағы гендік инженерия жұмысының міндеті басқа. Технологияның қазіргі деңгейімен толық қол жеткізуге болатын мақсат - нақты мақсаты, гені бар трансгенді жануарларды жасау.Мысалы, кейбір бағалы жануарлар гормонының гені (мысалы, инсулин гормоны) бактерияға жасанды түрде енгізіледі [11,12]. Бұрын инсулин жануарлардың ұйқы безі жасушаларынан алынған. Мысалы, 100 г кристалды инсулин алу үшін 800-1000 кг ұйқы безі қажет, ал сиырдың бір безінің салмағы 200-250 грамм. Бұл инсулинді қымбаттады және қант диабетімен ауыратындардың кең ауқымына қол жеткізуді қиындатады. 1978 жылы Genentech фармацевтикалық компаниясының зерттеушілері алғаш рет ішек таяқшасының арнайы инженерлік штаммында инсулин шығарды. Трансгенді жануарлар клондалған гендерді (ДНҚ) ұрықтанған жұмыртқалардың (зиготалардың) ядроларына беру арқылы алынады. Содан кейін модификацияланған зиготалар немесе жұмыртқалар реципиент әйелдің ұрпақты болу органдарына трансплантацияланады, олардың өз ядросы эмбриондық жасушалардың модификацияланған ядросымен ауыстырылады.Жасуша инженериясы жасанды қоректік орталарда жеке жасушаларды немесе ұлпаларды өсіруге негізделген.Мұндай жасуша дақылдары адамға қажетті бағалы заттарды, мысалы, дәрілік заттарды синтездеу үшін, сондай-ақ жасуша будандарын өндіру үшін қолданылады. Жасуша технологиясы жасушалық инженерия дамуының алғы шартына айналды. Оның әдістері қоректік ортада жеке соматикалық жасушаларды (яғни жыныс жасушаларын емес) өсіруге мүмкіндік береді.Кез келген биотехнологиялық процесс бірқатар кезеңдерді қамтиды: объектіні дайындау, оны өсіру, оқшаулау, тазарту, өзгерту және алынған өнімдерді пайдалану.Өсімдіктердің микрокөбеюі (өсімдіктердің вегетативті көбеюі) стерильді жағдайда жүргізіледі.Өсімдіктің бір бөлігін (сабақ, тамыр, жапырақ) қоректік ортаға салады. Қоректік орта – мәдени микроорганизмдердің және басқа да биологиялық объектілердің қоректік және энергетикалық қажетті барлық заттардан тұратын желатин тәрізді құрылымның субстраты (6 – сурет) [13]. 6 – сурет – қоректік орта Әрі қарай, көкөніс бөліктері бар шыныаяқтар қажетті жарық пен температура жағдайлары бар арнайы жағдайларда орналастырылады. Бірнеше күннен кейін кесілген жерде каллус деп аталатын тіндік ағын пайда болады. Мұндай ұлпаның бір бөлігін өсімдік пайда болатын жаңа қоректік ортаға ауыстыруға болады. Бұл әдіс өсімдік жасушасының бөліну арқылы ағзаның кез келген жасуша түрін тудыратын ерекше қабілетіне негізделген [14]. Осылайша, жасанды қоректік орталарда вегетативті көбею бір өсімдікке вегетативтік мүшелердің кішкене бөліктерінен шексіз дерлік көбеюге мүмкіндік береді. Көбеюдің бұл әдісі көкөніс, жеміс және сәндік дақылдарға қолданылады.Сондай-ақ, бұл әдісті қолдана отырып, әдеттегі жолмен көбейтілуі қиын өсімдіктердің сорттары мен түрлерін алуға болады. Нәтижесінде генофонд сақталады және in vitro жағдайында (яғни in vitro) коллекция жасалады. Қоректік ортаға бірнеше жасушалар (эксплант) орналасады, оның үстінде митоздық жасушаның бөлінуі нәтижесінде біртекті маманданбаған жасуша массасы түзіледі. Оны бөліп, қажетті өсімдік гормондарын қосқанда жасушаның дифференциациясы мен өсуі қамтамасыз етіледі, сондықтан ата-анасына ұқсас өсімдік алынады.Содан кейін өсімдік экспланттары бар өсірілетін ыдысты белгілі бір температуралық жағдайлар жасалатын термостатқа салады. Экологияда биотехнологиялық әдістер де қолданылады. Микроорганизмдердің көмірсутектерді биодеградацияға (жоюға) қабілетті екендігі анықталды. Осылайша олар топырақ пен суды мұнай ластануынан тазартады.Сол жақтағы колбада су бетіндегі май қабатын көресіз. Оң жақтағы колбада майды ыдырай бастаған бактериялар бар.Бактериялар қалалық су жолдары мен ағынды суларды тазарту үшін де қолданылады. Биотехнология өндірістік және ауылшаруашылық қалдықтарын биоөңдеу арқылы экологиялық таза отын алуға мүмкіндік береді. Мысалы, көң мен басқа да органикалық қалдықтарды биогазға айналдыру үшін бактерияларды қолданатын зауыттар жасалды. 1 тонна көңнен 500 м3 дейін биогаз алынады, бұл 350 литр бензинге тең, бұл ретте көңнің тыңайтқыш ретінде сапасы жақсарады.Ғалымдар тұнбаны тазарту кезінде ерекше жағдайларда орналастырылған бактериялар электр энергиясын шығара бастайтынын анықтады.10 мл колбада бактериялар 0,7 вольт шығарады. Яғни, бактериялар тек тазартуға ғана емес, сонымен қатар электр энергиясын шығаруға да қабілетті. Биотехнологиялық процестің негізгі объектісі – жасуша. Онда әр минут сайын жүздеген күрделі қосылыстар синтезделеді. Қазіргі биотехнологиялық өндірістің негізі микроорганизм жасушаларының (бактериялар, балдырлар, ашытқылар) көмегімен әртүрлі заттарды синтездеу болып табылады. Алайда, жоғары сатыдағы өсімдіктер мен жануарлардың жасушалары өсіру жағдайларына жоғары талаптарға байланысты кең қолданыс таба алмады. Азық ақуызын өндіруде ашытқы саңырауқұлақтарының арнайы штамдары қолданылады шикізатын, негізінен сабанды ашытады, бұл өсімдік шаруашылығының ысырапы. Генетикалық инженерия кең мағынада ғылым емес, молекулалық және жасушалық биология, цитология, генетика, микробиология, вирусология сияқты биология ғылымдарының әдістерін қолдана отырып, Биотехнология құралы болып табылады. 70-ші жылдардың соңында E. coli жасушаларында бірқатар жануарлар мен адам ақуыздары мен гормондары - соматостатин, проинсулин, өсу гормоны синтезделді. Енді гендік-инженерлік өнімдердің тізімі дәрілік және басқа да пайдалы препараттардың жүздеген атауларын қамтиды. Алғашқы жылдары гендік-инженерлік эксперименттердің негізгі объектілері E. coli K - 12 жасушалары, сондай-ақ оның плазмидалары мен бактериофагтары болды, өйткені олар генетикалық тұрғыдан толық зерттелген. Бұл векторлық молекулалар мен реципиент жасушаларының жаңа түрлерін мақсатты түрде құруға, сондай-ақ рекомбинантты ДНҚ молекулаларының қасиеттерін болжауға және оларды талдауға мүмкіндік берді. Бірақ уақыт өте келе әртүрлі өнеркәсіптік маңызды микроорганизмдерге, сондай-ақ өсімдіктер мен жануарлар жасушаларына арналған клондау жүйелері жасалды [15] .
жүктеу/скачать 0,58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|