Лекция 1- кіріспе. Микробиология пәні мен биотехнология сабақтастығы

 Қатты  қоректік орталардың бетінде егуге байланысты  микроорганизмдер жеке колония, сызық (штрих) түрінде немесе ортаның бетіне тұтастай өсулері мүмкін. Колония — бір клеткадан өсіп шыққан клеткалардың ұрпағы. Клеткалардың дамығана жеріне байланысты (қоректік ортаның бетінде, ыдыстың түбінде) колониялар:беттік, тереңдік , түптік деп бөлінеді. Беттік  колониялардың түзілуі тығыз  субстраттардағы көптеген  микроорганизмдердің өсу ерекшеліктері болып табылады. Мұндай колониялар өздерінің көптүрлілігімен ерекшелінеді.

Популяцияның  өсуі оның  клетка саны мен массасының ұлғаюымен сипатталады. Өсудің бірнеше анықтамалары бар. Өсу – клетка биомассасының өсуі. Бірақ кез келген клетка биологиялық массасының ұлғаюын өсу деп қарастырмайды. Бактериялар өздері адаптацияланған оптимальді ортада баланстанған өсі күйіндеболады, биомассаның екі есеюі белок, РНҚ,ДНҚ және т.б. мөлшерінің екі есеюімен жүреді, сондықтан өсуді барлық химиялық компоненттер мөлшерінің көбеюі деп тұжырымдауға болады. Бактериялар өсуі клеткалық материалды синтездейтін бір бірімен байланысқан көптеген реакциялар нәтижесінде жүреді.  Көбею – популяциядағы микроорганизмдердің санының өзгеруі. Клетка өсуі  -  клетканың  ішілік қор жинауы, саны өзгермейді.

 Микроорганизмдер популяциясының өсуі дегеніміз —  клетканың   химиялық компоненттерінің (ДНҚ, РНҚ, белок, қор заттары – гликоген, май,  крахмал) бір мезгілде көбеюі.  Бактериялар өсуі клеткалық материалды синтездейтін бір бірімен байланысқан көптеген реакциялар нәтижесінде жүреді.  Таяқша тәрізді клеткалардың өсуі коктардың өсуінен айрықша. Таяқша тәрізді бактериялар ұзын ось бағытында өседі. Коктар болса клетка радиусының көлемін үлкейте біркелкі барлық бағытта өседі.Үздіксіз дақылдар (культуралар). Микробтарды үздіксіз культуралау әдісі бактериялар өсірілетін ыдыстарға (культиватор, ферментер) үнемі жаңа қоректік орта түсіп отырылуынан, сонымен бірге сол жылдамдықпен метоболизм заттары мен клеткалардан тұратын культуралық сұйықтықтың шығарылып отырылуынан тұрады. Ортаның ағу жылдамдығын реттей отырып, бактериялық популяцияның өсуін, мысалыға лог-фазаны немесе стационарлы өсу фазасын экспериментатор үшін қажет кез-келген уақытқа ұзарту арқылы басқаруға болады. Үздіксіз культуралау арнайы құрылғылар — хемостаттар мен турбидостаттарда жүзеге асырылады.

Микроорганизмдерді өсірудің өзіндік ерекшеліктері болады. Микробиологиялық өндірісінің өнімі болып табылатын бірінші жəне екінші реттік өнімдерді алу үшін қажетті микроорганизмдерді өсіруде олардың төменде келтірілген негізгі ерекшеліктері ескерілуі қажет: 1) салыстырмалы түрде, ұзақ мерзім, асептикалық жағдайды ұстап тұра алатын, сыйымдылығы 63, 200, 1000 л жəне де басқа биореакторлар пайдаланылады; 2) биозерзатының түрлік ерешеліктеріне байланысты қоректік ортаның өзіндік сипаты, температуралық (минимиалды, оптималды, максималды) жəне рН ортасы; 3) кең көлемді (масштабты) биотехнологиялық үдерістерін қамтамасыз ету мақсатында бір мезгілде химиялық, температуралық, диффуздық жəне гидродинамикалық критерияларын тұрақты түрде ұстай алмау; 4) аэробты жəне анаэробты микроорганизмдерін өсіру барысындағы зат алмасу үдерістерінің өзгешеліктері. Атап айтқанда, аэробты бактериялар үш фазалы 67 (қатты дене – яғни, жасуша, сұйықтық жəне газ) ортада өсірілсе, анаэробты микроорганизмдерге – екі фазалы (қатты дене – яғни, жасуша мен сұйықтық) қажет болады; 5) масса ауысуларын (ең бастысы – аэробтарға ауа құрамындағы оттегісін) жақсарту мақсатында культуралды сұйықтығын араластырып тұру қажеттілігіне байланысты, көбіктерінің пайда болуы – оны тұрақты түрде тазартып тұруға мəжбүрлейді; 6) микроорганизмдер механикалық, физикалық жəне химиялық факторлардың əсеріне өте сезімтал келеді; 7) қажетті өнімді микробтық синтез арқылы алу барысында индукция, активтендіру, ингибирлеу, репрессия сияқты регуляторлық үдерістер болуы себепті, продуценттердің көбеюі мен соңғы өнім шығымдылығын басқару мүмкіндігін қиындатады; 8) химиялық синтезге қарағанда қажетті өнімді биосинтездеу қарқыны төмендеу келеді;9) биотехнологиялық үдерістерінде пайдаланылатын кейбір микроорганизмдердің ауру тудыра алуы (сүзек жəне тырысқақ таяқшалары, өкпе құрты микобактериялары, холера вибрионы жəне т.б.) себепті, олармен жұмыс істеу өте мұқияттылықты қажет етеді;

10) микробтар əлемінің кейбір өкілдері тек қана тірі ұлпа жасушаларында (тауық эмбрионы, адам жəне жануарлар жасушалары т.б.) ғана өсіріле алады. Бұлардың қатарына вирустар мен рикетсилер жатқызылады. Қандай да бір биотехнологиялық үдерістер шартты түрде алғанда екі кезең арқылы жүзеге асырылады. Ферменттеу алды деп аталатын бірінші кезеңінде екінші кезеңге қажетті барлық дайындық жұмыстары жүргізілсе, екінші, яғни ферменттеу кезеңінде – қажетті өнімді жинақтау мен бөліп алу жұмыстары атқарылады. Ферменттеу алды кезеңінде қоректік ортаны, биозерзатын, аэробты микроорганизмдерге қажетті ауаны қамтамасыз ету жəне биореакторларды дайындау жұмыстары жүргізіледі. Қоректік ортаның мөлшері биомассаның өндірілетін көлемі мен қажеттілігіне байланысты қамтамасыз етіледі. Қоректік ортаның сапалық құрамы мен сандық мөлшері регламенттік құжаттарында көрсетіледі.