1 дәріс Биотехнологияға кіріспе. Биотехнология қосалқы ғылым ретінде, оның зерттеу объектісі, мақсаты, міндеттері

3.3.2. 2-шi әдiс. 150 г қант және 100 г тазаланған және үккiшке ұнтақталған картоп, 10 г ашытқы алады. Барлығын 36-37 °C температурамен 1 л суда ерітедi және бұрып жiберетiн трубамен жабулы шөлмекке алдыңғы тәжiрибедегідей салады.

3.3.3. Сұйық айыру ашытуды аяқтаудан кейiн (резеңке трубасын қолдануға болады) сифон арқылы тұнбалық дөңгелек түптi колбаға лайлаусыз құлпырады; колбаны 1/2-2/3 сыйымдылықтарда толтырады.

Колбаны жабулы спиральi бар электр пештiң тсчаную моншасына қояды. Шұңқыры бар қабылдау колбаларына тамшылайтын, спирт буларын конденсация үшiн суық су айналатын суытқышты шлиф арқылы колбаға қосады.

- этанолды алу схемасы:А - өнiмнен шырын ашытылуы (қант қызылшасы, картоп тағы басқалар): 1 - шырын, 2 - су, 3-шыны труба, 4-резеңке шлангi.

Б - ашыған шырыннан спирт айыруы: 1 – шырыны бар колба, 2- шлифтары бар шыны өткiзгiш, 3 - су құбырынан суды енгiзуi мен шығаруы бар суытқыш, 4-шыны труба, 5 - колба - этанолдың қабылдағышы

Колбаны жабулы спиральi бар электр пештiң тсчаную моншасына қояды. Шұңқыры бар қабылдау колбаларына тамшылайтын, спирт буларын конденсация үшiн суық су айналатын суытқышты шлиф арқылы колбаға қосады. Соңғысы спирттің колбадан ұшып кетуін сақтайды. Көбірек көлемді спирт жиналғаннан кейін оны буландыратын чашкаға құяды.Спирт иiсі , дәмі бойынша және буландыратын чашкада жаққаннан кейінгі сипаты көкшілдеу жануы органолептически анықталады.
Энергия көздері ретінде сутегін пайдалану. Бензин немесе көмір отындарымен салыстырғанда сутегін энергия көзі ретінде пайдаланудың пайдалы жақтары өте көп. Атап өтер болсақ, сутегі экологиялық тұрғыдан өте таза, қауіпсіз болып табылады. Сутегін пайдаланып оны энергия алу үшін жаққан кезде тек қана су түзіліп, ешқандай басқа зиянды күл немесе канцерогенді заттар бөлінбейді. Қуаты жағынан сутегі ешқандай жоғары сапалы бензиннен төмен болмайды. Бірақ та, қазіргі кезде жер шарында сутегі қоры өте аз болып табылады. Соңғы кездерге дейін сутегі суды электролиздеу арқылы алынып келінді. Алайда, бұл әдіс көп мөлшерде электр энергиясын қажет етуі себепті, экономикалық тұрғыдан өзін-өзі ақтай алмайды. Сондықтан, өнеркәсіптік мақсатта сутегін, негізінен, табиғи газдан алады. Мұндай жолмен алынған сутегінің өзіндік құны суды электролиздеу жолымен алынғанмен салыстсрғанда 2-3 есе арзанға түседі. Осындай жолмен жер шарында жылына орта есеппен 30 млн. Тоннадан артық сутегі алынады. Бірақ, табиғи газ қорының да азая бастауына байланысты, мұндай жолмен сутегін алудың да келешегі жоқ деп есептеуге болады. Сондықтан ғалымдар сутегі алудың жасанды жолдарын қарастыруда.

Табиғатта сутегін алу көздері. Жасыл өсімдіктердің хлоропласт қабатында жарық энергиясының көмегімен электролиздеу үдерісіндегі сияқты, сутегі молекуласының ыдырайтыны белгілі. Сондықтан жасыл өсімдіктер хлоропластарындағы сутегі молекуласының ыдырауы- фотолиз деген атқа ие болды.

Ғалымдар сутегін алудың басқа да тиімді жолдарын қарастыруда. Соның нәтижесінде кейбір мұхиттарда және өзендерде өсетін балдырлардың да жарықта сутегін бөліп шығаратыны анықталған. Бұлардың қатарына, оттегі мен сутегін бөліп шығаратын, микроскопиялық балдырлар мен ыстыққа шыдамды анаэробты цианобактериялар жатады. Бұл микроорганизмдер арасында бір-бірінің өндірген өнімдері екіншілерне қоректік орта болып табылатын қарым-қатынас орнайды.

Бензин құрамына сутегін қосу автомашиналардың ауаға шығаратын зиянды заттар мөлшерінің күрт төмендеуіне алып келеді.

Биогаз өндірудің маңызы. Биогаздың өндірудің алғашқы пайда болуы. Алғашқы биогаз алу үшін жасалған қондырғылар, осы үдерістердің ғылыми тұрғыдан әлі негізделмей тұрған кезде, Индияда 1900 жылдары жасалған болатын. Мұнда шикізат ретінде мал шаруашылығы мен өсімдіктердің қалдықтары пайдаланылған. Осындай қондырғылар кейіннен 1918 ж. Герменияда, 1922 ж. Англияда, ал 1930 жылдары АҚШ-та пайда бола бастаған. Бұл қондырғылар құрылымы бойынша өте қарапайым- бөшке тәрізді болып келген және бұған арнайы құбыр арқылы сиыр немесе шошқа фермаларынан қалдық массаларының ағып келуі қамтамасыз етілген. Келіп түскен нәжіс қалдықтары осы ыдыста ыдырап, одан бөлініп шыққан метан газы арнайы түтіктер арқылы асхана мен басқа да қажетті орындарға берілген. Бұл үдеріс тірі ағзалардың тіршілігі нәтижесінде өтуі себепті, алынған газ- биологиялық газ немесе биогаз деп атала бастаған.

Биогаз алу мақсатында жасалған алғашқы қондырғылардың құрылымы өте қарапайым болуынан, олардан алынатын метан көлемі өте аз болатын және олар жылдың суық мезгілдерінде мүлдем жұмыс істемейтін еді.

Биогазды өндірістік мақсатта алудың маңыздылығы. Өндірістік көлемде өсімдік және микроорганизмдер көмегімен сутегін көп мөлшерде өндіру мәселесі әлі де көп ізденісті қажет ететін болса, әртүрлі органикалық қалдықтардан биогаз өндіру технологиясы салыстырмалы түрде қарапайым болғандықтан, қазіргі кезде тұрмыста кеңінен қолданыла бастады. Көптеген елдерде оттегісіз ортада жүретін биоконверсиялау арқылы- биогаз мал қиынан, тұрмыстық және өсімдік қалдықтарынан арнайы қондырғыларда метан және органикалық тыңайтқыштар түзе өндіріле бастаған.

Органикалық қалдықтардың толықтай ыдырауы үшін біршама ұзақ уақыт қажет болады. Көбінесе , биогаздың максимальды шығымдылығы мен сапалы тыңайтқыштың пайда болуы, органикалық заттардың 30-33% дейінгі ыдырауы нәтижесінде алынады. Биореактодағы биомасса 14-15 күн аралығында ашытылғанда, оның толықтай ыдырау көрсеткіші 25% көлемінде болады.

Биогазды өндірудегі метандық ыдырау үдерістерінің негізі. Органикалық қалдықтардан биогаз алу үдерісі, оттегісіз ортада өтетін қалдықтардың метандық ашу негізінде іске асырылатыны белгілі болды. Өз кезегінде, метандық ашу микроорганизмдердің негізгі топтарының тіршілігі нәтижесінде, органикалық заттардың ыдырауынан пайда болады. Мұндағы микроорганизмдердің бір тобының, яғни қышқыл түзуші немесе ашыту микроорганизмдерінің тіршілігі барысында, күрделі органикалық заттар ыдырауы нәтижесінде, олардың алғашқы өнімдері-ұшпалы май қышқылдары, төменгі спирттер, сутегі, көміртегі оксиді, құмырсқа және сіріңке қышқылдары және тағы басқа заттар пайда болады. Жоғарыда аттары аталған күрделі емес органикалық заттарды, екінші топтағы метан түзуші бактериялар қоректік заттар ретінде пайдаланып, органикалық қышқылдарын метанға, көмірқышқыл газына және басқа да заттарға айналдырады.

Осындай күрделі қайта айналу комплекстеріне көптеген микроорганизмдер, яғни, кейбір мәліметтерге қарағанда олардың мыңға тарта түрлері қатысқанымен, ең бастылары- метан түзушібактериялар екндігі күмән келтірмейді.

Глосарри
Биотехнология кең мағынада – биология мен техника арасындағы шекаралық ғылыми дисциплина пән және практика сферасы, адамның өзін қоршаған табиғи ортасын өз қажеттігіне байланысты өзгерту әдістері мен жолдарын зерттейді.

Биотехнология тар мағынада – биологиялық агенттердің көмегімен адамға пайдалы өнімдер мен құбылыстар алу әдістері мен айлаларының жиынтығы.

Биогаз – мал шаруашылығы кешендерінің қатты және сұйық қалдықтарынан, қала қалдық суларынан т.б. және арнайы өсірілген балдырлар мен басқа да тез өсетін биомассалардың ашуынан алынатын жанғыш газ. Негізінен биогаздың құрамында метан болады.

Биосинтез – микроорганизмдер көмегімен антибиотиктер, гормондар, витаминдер, аинқышқылдар, т.б. адамдарға қажетті заттарды өндірістік өндіру.

Биофабрика – ауру адамдар мен жануарларды емдеуге және ауруларының алдын алу мен диагностикалауға вакцина, сарысу, басқа да биологиялық препараттарды дайындайтын индустриальді өндіріс.

Биоэнергетика – арнайы өсірілген балдырлар дан, тез өсетін ағаштардан, көң және басқа мал шаруашылығының қалдықтарынан биомассасынан энергияны алудың өндірістік әдісі.

Жоғарғы технология (высокая технология) жоғары әлемдік деңгейлік сипаты бар, экономиканың кез келген саласындағы жаңа өнімді және процесті жасап өндірудегі ақпараттар , білім, тәжірбие, материалдық қаражаттар(средств) жиынтығы

Гендік инженерия – организмдердің бастапқы формасына жаңа қасиет беру немесе организмнің мүлде жаңа түрін жасау мақсатында жыныс клеткаларының генетикалық программасын бағытты өзгерту практикасы. Гендік инженерияның негізгі әдісі организм клеткасынан генді немесе гендердің тобын алып, оларды белгілі бір нуклеин қышқылдарының молекулаларымен қосып алынған гибридтік молекуланы басқа организмнің клеткасына енгізу.

Реципиент - лат. recipientis аударғанда алушы получающий – басқа клеткадан генетикалық материал алушы клетка.

Клон – ортақ ата аналарынан көбеюдің жыныссыз жолымен пайда болған түрдің немесе жасушалардың жиынтығы.

Дақылдық орта – бактерияларды және басқа жасушаларды жасанды жағдайда өсіруге арналған, органикалық, органикалық емес заттардың қосындысы болып келетін кез келген қоректік орта.

Жеке жасушалардың дақылдары – жеке жасушалар өсу тығыздығы төмен болғанда қоректілігі бай ортаға өсіру.