Биотехнологиялық объектіні таңдау. Дәріс жоспары

Дәріс жоспары:

1. 
   Жинақталатын дақылдарды алу.
   
2. 
   Микроорганизмдердің кейбір түрлеріне сипаттама.
   

Биотехнологиялық процестің негізгі түйіні, оның мәнін анықтаушы жасуша болып табылады. Дәл сонда арнаулы өнімдер синтезделеді. Ю.А.Овчиниковтың бейнелі сөздерімен, жасуша шағын химиялық зауыт ретінде көрсетеді, мол өнімділікпен жұмыс істейтін, шекті келістілікпен және белгіленген бағдарламамен. Онда минут сайын жүздеген күрделі қосылыстар синтезделеді, аса ірі биополимерлерді қосқанда, бірінші ретте нәруыздар.

Қазіргі биотехнологиялық өндірістің негізі-микробиологиялық синтез, яғни микроорганизмдердің көмегімен әртүрлі заттар синтезі.

Табиғаттың объектілерінен тәуелсіз, биотехнологиялық зерттеулердің алғашқы кезеңі жасуша және тіндерден таза культураларды алу болып табылады.

Микроорганизмдерге барлық прокариоттар жатады-бактериялар, актиномицеттер, риккетсиялар, және эукариоттардың бір бөлігі- ашытқы, жіп тәрізді саңырауқұлақтар, қарапайымдылар және балдырлар. Олардың ортақ қасиеттері- шағын мөлшері, сондықтан олар тек микроскоппен көрінеді. Қазіргі уақытта 100 мыңға жуық әртүрлі микроорганизмдер түрі белгілі. Сонша көп әртүрлі микроорганизмдерге қалай дұрыс таңдау жасауға болады, дәл сол түрге, бізді қызықтыратын өнімге? Осыған ұқсас мәселелерді шешу үшін микроорганизмдерді бөліп алу жүргізіледі. Сынама сол немесе басқа продуценттің ортасы мүмкіндеу орынынан алынады. Осыған сәйкес көмірқышқылды микроорганизмдерге бензинді колонка маңындағы топырақ мекені болуы мүмкін, шарап ашытқылары көбіне жүзімде кездеседі, анаэробты целлюлоза іріткіш және метан түзетін микроорганизмдер көп мөлшерде күйіс қайтаратын жануарлардың қарындарында кездеседі. Сынама үлгісі арнайы құрамды сұйық қоректік ортаға енгізеді. Бұл орталар элективті деп атайды. Мұнда әртүрлі факторларды қайнату жолымен бізді қызықтыратын продуценттің өсу басымдылығы үшін таңдалған шарттар құрылады. Бұл факторларға энергия көзі, көміртек, азот, рН мәні, температура, осмостық қысым және т.б. жатады. Продуцентке холестериноксидазалардың жиналуы үшін көміртектің бірден-бір көзі ретінде холестеринді орта қолданылады; көмірқышқылды микроорганизмдердің ортасы парафинмен; протеолитикалық және шиполитикалық ферментті продуценттердің- ортасы,нәруыз және майдан тұратын орта. Сонда микроорганизмдердің жинақтаушы культуралары болады.

Келесі кезең- таза культураларды бөліп алу. Ол үшін тығыз қоректік орталар қолданылады, онда жинақтаушы культурадан алынған, сынама үлгісі отырғызылады. Тығыз қоректік ортадағы микроорганизмдердің жеке клеткалары жекеленген колонияларды түзеді, олардың келесі отырғызылуынан продуценттің таза культурасын алады, бір түр клеткалар популяциясынан тұратын.

Микроорганизмдерді бөліп алудың басқа жолыда бар - микроорганизмдер коллекциясынан. Әр түрлі микроорганизмдер топтарының биохимиясы мен физиологиясын зерттеу нәтижесінен жиналған тәжірибесімен басқарылады: антибиотик продуценттерін көбіне актиномицеттер ортасынан табады, клеткадан тыс бөлініп алынған гидролитикалық ферменттер грам оң бактерияларға , этанолдың әдеттегі продуценті-ашытқылар және т.б. тән.

Арнаулы өнімдерді синтездеу қабілеттілігі продуцентті таңдаудағы негізгі белгісі болып табылады. Бірақта микробиологиялық өндіріс продуценттерге басқа талаптар қатарын қояды, маңызды көзқараспен өндіру технологиясына микроорганизмдер міндетті:

1. 
   Өсу жылдамдығы жоғары болу керек;
   
2. 
   Тіршілік әрекетіне арзан тағамдық емес субстранттарды қолдану
   
3. 
   Бөгде микрофлорамен жұқтыруға қарсы тұру керек.
   

Біржасушалы микроорганизмдер, тірі ағзалардың жоғарғы түріне қарағанда синтетикалық процестердегі жоғарғы жылдамғдығымен ерекшеленеді. Мысалы, массасы 500 кг сиыр бір тәулік ішінде 0,5 кг нәруызды синтездейді. Бұндай көлемдегі нәруызды бір тәуліктің ішінде 5г ашытқы көмегімен алуға болады. Сонша өсудің жоғарғы жылдамдығымен сипатталады, бірақ, барлық, микроорганизмдерге емес. Аздау мөлшерде өсетін олиготрофты микроорганизмдер бар Биотехнологиялық зерттеулерде аса маңызды объектілер фотосинтездеуші микроорганизмдер болып табылады. Олар өздерінің тіршілік әрекеттерінде күн сәулесін қолданады, клетканың әртүрлі заттарын синтездейді, нәтижесінде көмірқышқылын қалпына келтіреді, судың тотығуымен (цианобактериялар және эуукариоттар) қабаттасқан, атмосфералық азотты меңгере алу (прокариоттар) яғни ең оңайэнергия көзі, көміртек, қалпына келтіретін эквиваленттер және азоттан тұрады. Фототрофты микроорганизмдер аммиактың, сутегі, нәруыз және әртүрлі биопрепараттардың продуценті ретінде тиімді. Биотехнологияға қолайлы объект термофильді микроорганизмдер болып табылады. Олар оптимальды жоғарғы температурада өседі. (60-80⁰ С, жеке өкілдері 110⁰ С-қа дейін және жоғары, 300⁰С –қа қысымға дейін өсе алатын микроорганизмдер мұхиттың тереңдігінен табылды) басқа микрофлораның өсуіне қиындық туғызатын темпетаруларда. Термофильдер ішінен құнды продуценттер табылады, спирттің, амин қышқылдың, ферменттің, молекулярлы сутегінің. Термофильдерді қолдану стерилизациялайтын өндіріс құралдардағы шығынды азайтады. Сонымен қатар, бұл организмдерде өсу және метаболиттік белсенділігі жоғары, 1,5-2 есе, басқа мезофилдерден қарағанда. Термофилмен синтезделетін ферменттер көбіне протеазалар Цермус кульдофилус қайнатуға, тотығуға, детергентке, органикалық ерігіштікке және басқада жағымсыз шарттарға жоғары қарсы тұра алады. Олар орташа температурада аз қозғалады.