Оқулық Қазақстан Республикасы Білім жəне ғылым министрлігі бекіткен Алматы, 2011
Биотехнология жəне оның басқа ғылым мен өндіріс салаларымен
жүктеу/скачать 4,18 Mb. Pdf көрінісі
|
биотехнология кітап
| Биотехнология жəне оның басқа ғылым мен өндіріс салаларымен
байланысы Биотехнология сөзі гректің үш сөз тіркесінен құралған, яғни «bios – тіршілік, techne – шеберлік, logos – ілім» деген мағынаны білдіреді. Биотехнология ғылымы тірі ағзалардағы жəне олардың тіршілік əрекеттерін техникада кеңінен қолдануға негізделген. Алғаш рет 1917 ж. венгр нженері Карл Эрике биотехнология терминін тірі организмдерден алынатын өнімдерді белгілеу үшін қолданды. К. Эрикенің пайымдауынша «биотехнология дегеніміз – тірі ағзалар арқылы өнім өндірілетін жұмыстардың барлығы» деп түсінген. Бірақта, биотехнологияның ғылым ретінде арнайы мойындалған мерзімі, 1961 жылы шведтік ғалым-микробиолог Карл Геран Хэден, сол кезде шығарылатын «Микробиология, биохимиялық инженерия жəне технология» атты журналды, «Биотехнология жəне биоинженерия» деп атауды ұсынған кезден бастап есептелінеді. Қазіргі қалыптасқан, яғни 1981 ж. «Бүкілəлемдік теориялық жəне қолданбалы химия одағы» қабылдаған тұжырымдама бойынша: Биотехнология – қажетті өнімдерді өндіру (тамақ өнеркəсібінде, ауыл шаруашылығында, медицинада, энергетикада) жəне қоршаған ортаны қорғау мақсатында биохимия, биология, микробиология жəне техникалық химия жетістіктерін тиімді пайдалану деген мазмұнды береді. Биотехнология ғылымы өз алдына жеке ғылым саласы болып ХХ ғасырдың орта кезеңінен бастап қалыптасты. Қазіргі кезде биотехнология ғылымы биологияның іргелі салаларының біріне айналып отыр. Биотехнологияның кейбір қарапайым əдістерін адам баласы ерте кездерден бастап-ақ күнделікті тұрмыс тіршілігінде пайдалана білген. Мысалы, нан пісіру, ірімшік дайындау, шарап жасау, тері илеу жəне де басқа қажетті өнімдерді дайындауда қоданылытын үдерістерді адамзат тіршілігінде ертеден пайдаланып келеді. Биотехнология адамның өміріне маңызды əртүрлі қажетті өнімдерді, микроорганизмдердің, өсімдіктер мен жануарлардың жасушаларын өсіріп-трансплантациялауды техникалық жолмен жүзеге асыратын ғылым. Ол өнеркəсіптік микробиология, технологиялық, биохимиялық, генетикалық инженерия тағы басқа салалармен тығыз байланысты жəне осы салалардағы алынған жаңалықтар биология ғылымының жалпы жетістіктерін іс жүзінде қолданумен, əртүрлі жекелеген қолданбалы бағыттарды негіздеуге мүмкіндік береді. Өнеркəсіптік биотехнология – микробиология, генетика, биохимия, химиялық, техникалық білімдер мен жасушалық дақылдардың қасиеттерін ұштастыра отырып, өндірістік үдерістерде өз үлесін қосуда. Биотехнологиялық өндіріс – спецификалық заттардың түзілуіне мүмкіндік беретін бактерия, ашытқы саңырауқұлақтары, балдырлардың көмегімен олардың метоболизмі нəтижесінде жүзеге асатын биосинтетикалық үдерістерге негізделген. Биотехнологияның қарқынды дамуы немесе өркендеуі, тек дəстүрлі биотехнологиялық əдістерді автоматизациялау мен тиімділігін арттырумен анықталып қоймай, сонымен бірге соны үдерістерді ойлап шығарумен байланысты болады. Биотехнологиялық үдерістер – тамақ өнімдерін өндіру, ауылшаруашылық дақылдарының өнімділігін арттыру, in vitro жағдайында жоғарғы ұлпалық жасушалардың негізінде өсімдіктерді сұрыптау, медицинадағы 6 фармацевтік өнеркəсіпте, энергия көздерін толықтыруда жəне қоршаған ортаны қорғау мен тазалауда кеңінен қолданылады. Биотехнологияның қазіргі маңыздылығы микробиология, генетика, гендік инженерия, тағы да басқа көптеген ғылым саласының жетістіктерімен байланысты. Ашу өндірісінің дамуы – ашу үдерісінің табиғатын оны қоздыратын микроорганизмдерге тəуелді екендігін көрсеткен Л. Пастер еңбектерімен байланысты дамыды. Ашу үдерісінің əр түрлігі нəтижесінде өсімдіктер жəне басқа да бірқатар субстраттардың, көмірсулардың органикалық еріткіштері сияқты бағалы өнімдерге айналуы жүзеге асады. Мысалы, ашытқылардың массасының екі еселенуі үшін 3 сағат қажет болса, ал торай мен балапан үшін отыз күн керек. Оны чатка, метан, мұнай өндіру орны қалдықтарын жəне басқа шикізаттарды өңдеу үшін қолданады. Сұйық жəне газ күйіндегі жанар-жағар майларды (этанол, метан, пропан) түзетін микроорганизмдер – биотехнологиялық мақсатта қолданылатын құнды субстраттар болып табылады. Микроорганизмдер жоғарғы реакциялық мүмкіндіктері арқасында əртүрлі биологиялық активті заттарды синтездейді (антибиотиктер, вакциналар, дəрумендер, қышқылдар). Биотехнология бактериялардың, өсімдіктер мен жануарлардың негізгі генетикалық бағдарламасын өзгертуге мүмкіндік береді жəне ол үшін генетикалық инженерия əдісі қолданылады. Жалпы алғанда, биотехнологиялық үдерістер электроника, генетика, биохимия, химиялық технология, тамақ өнеркəсібі жəне басқа да өндіріс салаларының ғылыми негіздерін құрайды. Биотехнологияның халық шаруашылығындағы маңызы мен атқаратын міндеттеріне байланысты, даму бағыты қажетті деп келесідей салаларды айтуға болады: -медицина саласында əр түрлі өте қауіпті ауруларға қарсы күресуде биотехнология жетістіктерін, атап айтқанда ұлпалар, дене жəне ағза мүшелерін трансплантациялау немесе имплантациялау; -фармакологияда қауіпті ауруларға, атап айтқанда жүрек-тамыр, ісік аурулары, тұқым қуалайтын, инфекциялық жəне оның ішінде вирустар тудыратын ауруларға қарсы тұра алатын жаңа биологиялық белсенді дəрмектер мен дəрілік заттар (интерферондар, инсулин, өсу гормондары, моноклональды антиденелер жəне т.б.) жасап шығару; -өсімдіктерді əртүрлі аурулар мен зиянкес заттардан қорғаудың микробиологиялық əдістерін жасау жəне бактериалды тыңайтқыштар мен өсу қарқындылығын реттейтін заттар жасап шығару; генетикалық жəне жасушалық инженерия əдістерін қолдана отырып қоршаған ортаның қолайсыз жағдайларына төзімді, жоғары өнімді өсімдіктердің жаңа сұрыптары мен гибридтерін шығару; -мал шаруашылығы өнімділігін арттыру мақсатында, əртүрлі жемге арналған қоспалар мен биологиялық белсенді заттар (жемдік ақуыздар, амин қышқылдары, ферменттер, дəрумендер жəне ветеринариялық дəрмектер жəне т.б.) жасап шығару; ауылшаруашылық малдарының көп таралған ауруларының профилактикалық алдын алу, диагностикалау жəне емдеу, мал тұқымдарын асылдандыру жұмыстарының қарқындылығын арттыру мақсатында эмбрион трансплантациялау, гендік инженерия жетістіктерінің жаңа əдістерін қолдану; 7 -тамақ, химия жəне микробиологиялық өндірістерінде қажетті өнім алу мақсатында жаңа микроорганизмдер штаммдарын пайдалану, тиімді технологияларды істеп шығару; -табиғи энергия көздерінің (мұнай, табиғи газ, көмір, т.б.) азайып таусылу мүмкіндігіне байланысты, адамзаттың оны ауыстыратын басқа да алтернативті жолдарын іздеп қарастыру қажеттілігі туындайды. Сол себепті биотехнология жетістіктері энергия көздерін ауыстыра алатын қажетті мөлшердегі спирт, биогенді көміртектер, сутегі сияқты заттарды алу мүмкіндігіне қол жеткізеді жəне оны ауылшаруашылығы мен өндіріс қалдықтарын биоконверсиялау арқылы алу мүмкіндігі туады; -металургия саласында – геобиотехнололгия жетістіктерін пайдалана отырып, құрамында өте аз мөлшерде қажетті қымбат металдар бар кен орындарынан арнаулы микроорганизмдерді қолдану арқылы пайдалы қазбаларды өндіру; -экологиялық биотехнология саласында – ауылшаруашылығы, өнеркəсіп жəне тұрмыстық қалдықтарды, ластанған сулар, топырақ пен ауаны тазартудың тиімді тəсілдерін жасап шығару; 1-сурет. Биотехнологияның басқа ғылым салаларымен байланысы -ғарыштық биотехнология саласында – биологиялық құнды заттардың құрылысын анықтау жəне оларды медицинада, фармакологияда, ветеринарияда 8 қолдану үшін сапалы кристалдарды алу; микрогравитация жағдайында микроорганизмдердің рекомбинантық штаммдарын, өсімдіктердің төзімді жəне жақсартылған жасушаларын сұрыптап алу, оларды медицинада, фармакологияда, ауылшаруашылығында, экологияда қолдану; биология жəне биотехнология салаларында фундаментальдық білімін кеңейту үшін бионысандарға ғарыштық факторлардың əсерін зерттеу сияқты маңызды мəселелер алға қойылады. Қазіргі кезде кеңінен қолданылатын негізгі биотехнологиялық əдістерге келесілер жатады: - гендік инженерия; - жасушалық инженерия; - хромосомдық инженерия; - ақуыздық инженерия; - инженерлік энзимология. Биотехнология үдерістері ірі сабақты азықтарды (жүгері, сабан, күнбағыс, т.б.) силостау əдісі арқылы жұмсартып, азықтың сіңімділігін арттыру үшін де қолданылады. Сонымен бірге, мал қоралары жанында жиналатын көптеген нəжіс, жем-шөп қалдықтары сияқты заттарды өңдеп, бағалы тыңайтқыштарға айналдыру ісінде де қолданыс тапқан. Микроорганизмдер көмегімен алынған кейбір заттар азық құрамын байыту үшін қолданылса, басқалары ас қорыту жүйесіндегі зиянды микрофлораның əсерлерін басады немесе арнайы микробтық метаболиттерінің пайда болуына жағдай жасайды (соңғы кездері жемдік антибиотиктер кеңінен қолданыла бастады). |