Лекция 1- кіріспе. Микробиология пәні мен биотехнология сабақтастығы
Мақсаты: Биотехнологиялық процесттерді жүргізу негіздерін қарастыру Қарастырылатын сұрақтар
жүктеу/скачать 126,2 Kb.
|
бт микроорганиз лекция
| Мақсаты: Биотехнологиялық процесттерді жүргізу негіздерін қарастыру
Қарастырылатын сұрақтар: Биотехнологиялық процестердің жіктелуі Биотехнологиялық процесс кезең Сұйықтық пен биомассаны бөліп алу Биотехнологиялық процестің мәнін анықтайтын басты буыны биологиялық объект болып табылады. Биообъект бастапқы шикізаттың түрленуін қамтамасыз етіп, қажетті өнімнің түзілуін қамтамасыз етеді.Биотехнологиялық объект ретінде микроорганизмдер де, жануарлар мен өсімдіктер клеткалар, трансгенді ағзалар, көпкомпонентті ферментті жұйелер және ферменттердің өзі бола алады. Биотехнологиялық өндірістердің негізі микробты синтез болып табылады. Кез-келген биотехнологиялық процестің алғашқы сатысы ағзалардың таза культураларын алу деп есептеледі.Микроорганизмдер әлемі алуантүрлі, қазіргі кезде 100 мыңнан аса МО түрі анықталған.Олардың қатарында прокариоттар (бактериялар, актиномицеттер, риккетсиялар, цианобактериялар), бірқатар эукариоттар (саңырауқұлақтар, жіпшелі саңырауқұлақтар, кейбір қарапайымдылар мен балдырлар), бар. МО алуантүрлілігіне қарамастан қажетті өнімнің едәуір мөлшерін беретін МО түрін таңдау мәселесі маңызды әрі күрделі болып келеді. Биотехнологиялық процестерде GRAS ("generally recognized as safe"-қауіпсіз деп танылған) деп сипатталатын МО қолданылады. Ондай МО-ге Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, бациллдердің басқа түрлері, лактобациллдер, Streptomyces түрлері. С.б. олардың қатарына Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus саңырауқұлақтары мен Saccharomyces ашытқылары жатқызылады. Патогенді емес, усыз микроорганизмдер негізінен антибиотикті заттар түзбегендіктен оларды биотехнологияныің негізгі объектілері ретінде алу ыңғайлы. Микробиологиялық өнеркәсіпте қазіргі таңда 100-деген микроорганизмдердің бастапқы түрлерінің пайдалы қасиеттерінің негізінде алынып, сол қасиеттері түрлі әдістермен күшейтілген мыңдаған штаммдары пайдаланады. Кез келген биотехнологиялық процесті ұйымдастырудың басты міндеті ғылыми негізделегн технологияны және соған тиесілі құрылғыларды жасап жетілдіру. Биотехнологиялық өндірістерді ұйымдастыру барысында химиялық өндірістің принциптері басшылыққа алынған, бірақ биотехнологиялық процестерде объект ретінде тірі материя болғандықтан химиялық өндіріске қарағанда оның бірқатар ерекшеліктері бар. Әрбір биообъект – өз алдына өз-өзін реттейтін жүйе б.т. Биологиялық процестердің табиғаты күрделі және толық зерттелмеген. Микробты популяциялар үшін бірқатар белгілері бойынша, яғни жасы, физиологиялық белсенділігі, орта факторлары бойынша гетерогенділік тән. МО гетерогенділігі ортаның біртекті болмауына да байланысты. Биотехнологиялық процестерді шартты түрде биологиялық, биохимиялық және биоаналогиялық деп бөлуге болады. Биологиялық процестерге негізделген биотехнологиялық өндірістер акариоттарды, прокариоттарды, эукариоттарды пайдаланса, биохимиялық процестерге негізделген өндірістерде ферменттер, ал 3-де – химиялық синтез немесе тірі ағзалардың бірінші реттік н/е екінші реттік метаболиттеріне ұқсас қосылсытарды жартылай синтездеуге негізделген. Ақырғы өнімнің түзілу механизміне орай биотехнологиялық процестердің жіктелуі мынадай: Биосинтез-метаболиттердің конститутивті н/е адаптивті түзілуі (БАЗ). Биотрансформация-бір молекуланың түр өзгерістері нәтижесінде бір өнімнің екншісіне айналуы. Ол процесс арқылы стероидты гормондар алынады. Мутасинтез-жартылай синтетикалық метаболиттерді клетка метаболизміне ізашарларды енгізу арқылы алу процессі. Ондай процесс негізінен антибиотиктерді алуда кең қолданады. Продуцент-микроорганизмдерді мутагенез жне рекомбиногенез әдістерінің көмегімен сұрыптайды. Нәтижесінде алынған мутант антибиотиктің бір немесе бірнеше фрагменттерін синтездеу қабілетін жоғалтады. Өзтолыққан антибиотикті синтездейді. Өзгерген продуцент ортаға жетіспейтін ізашар-фрагмент енгізгенді ғана Егер ізашар фрагмент ретінде құрылымы өзгеше қасылыс енгізсе, продуцент жаңа антибиотик түрін синтездейді. Мутасинтез көмегімен жартылай жасанды аминогликозидті антибиотиктер алынған. Биосинтез, биотрансформация және органикалық синтез үйлесімі жартылай синтетикалық антибиотиктер ұндірісінде қолданылады. БТ процестерді жүргізу жағдайларына байланысты оларды стерильді, стерильді емес, аэробты, анаэробты, беттік және түптік, мерзімді, жартылай мерзімді, үздіксіз, алынып-толықтырылатын, көпциклді, бірсатылы, екісатылы, көпсатылы деп бөледі. Стерильді емес процестер табиғатта өздігінен өтеді және өнеркәсіп жағдайында көптонналы жем ретінде пайдаланатын ашытқылар өндірісінде орын алады. БАЗ, дәрілік препараттар, ферменттер, витаминдер, антибиотиктер, тағам өндірісінде орын алатын барлық биотехнологиялық процестер стерильді болып табылады. Стерильді фильтрленген ауаның қатысуымен жүретін процестер-аэробты б.т. Көпшілік биотехнологиялық процестер аэробты б.т. Бірақ декстран, цианкобаламин сынды кейбір заттардың өндірісі анаэробты жағдайда өтеді. Беттік БТ процестер кезінде биообъект қатты, сұйық, құмтәрізді, пастатәрізді қоректі орталарда өсіріледі. Биообъект ортаның беткі жағында, ортаның қатты бөлшектерінің саңылауларында өседі. Мұндай әдіспен клеткаларды дақылдау тиімсіз, себебі дақылдауға көптеген жер керек, ал асептикалық жағдайда тұрақты қамтамасыз ету, температураны бірқалыпты ұстау, түзілген жылуды сейілту қиынға соғады. Ол кезде өнім шығымы өте төмен болады. Қозғалмаған қабатта өскен клетка дақылы бір-бірімен бітісіп кеткен мицелиймен байланысқан ісінген қоректік орта бөліктерінен тұратын кесек тәрізді. Ол кесекті кептіріп, ұсақтап, ары қарай өңдейді.Сұйық ортада дақылдау кезінде биообъект орта бетінде жұқа қабат ретінде өседі,ал түзілген БАЗ субстраттың барлық көлемі бойынша таралады. Бұл кезде де өнім шығымы төмен. Тереңдік БТ процесс- механизацияға көнетін, өнеркәсіптік ауқымда клеткаларды дақылдау әдісі. Дақылдау сүйық қоректік ортада 100м3 көлемдегі биореакторларда іске асырылады. Толтырар алдында реакторды ыстық будың көмегімен стерильдейді, артынша суыған қоректік ортамен толтырады. Егілетін материалды пайдаланатын ортаның жалпы көлемінің 5-20% болатындай мөлшерде енгізеді де, ферментация процесін құнды өнімнің максималды мөлшері жиналғанша жүргізеді. Тереңдік БТ процесте қажетті өнім қоректі ортаның бар көлемінде жайылады. Нәтижесінде процесс жоғары эффективті болып, өнңм көп мөлшерде алынады. Бірсатылы БТ процесстер-өнім тікелей биообъектіден алынады. Екісатылы БТ процессте объект қоректік орталарда көп мөлшерде өсіріліп, ақырғы өнімнің синтезін іске асыру үшін басқа биореакторға ауыстырылады. Көпсатылы БТ процестер-биообъектіні құрастыруға және соларды БАЗ продуценті ретінде қолдануға негізделген гендік инженерия үрдістері. Жалпы алғанда БТ процесс 3 негізгі сатыдан тұрады: ферментация алды, ферментация, постферментативті.Даұылдау кезінде қажетті өнім клетка-ішінде (клеткаішілік БАЗ) немесе культуралды сұйықтықта жиналады (клеткадан тыс БАЗ), кей жағдайда клетка биомассасының өзі қажетті өнім б.т. Өнімнің қай жерде жиналатынына байланысты БАЗ бөліп алу әдісі әртүрлі болады. Құнды қнімді таза кұйде бөліп алу күрделі процесс. Продуцент-клеткаларда жиналатын БАЗ өндіру қиынға соғады, ол үшін клеткаларды ыдыратып, ақырғы өнімді бұзылған клеткалардың компоненттерінен арылту керек. Қажетті өнім культуралды сұйықтықта болған жағдайда БАЗ бөліп алу жеңілдейді. Сол себептен өнімді қоректік ортаға бөлетін штамдарды алу жұмыстарының мәні зор. Сонымен, биотехнологиялық процестердәі сатылары мынадай: жүктеу/скачать 126,2 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|