1 Дәріс. «Микробиология биотехнология» пәніне кіріспе. Микробиология саласының даму тарихы. Микроорганизмдердің жалпы белгілері мен алуан түрлілігі
Тағам микробиологиясы өндірістік микробиологияның бір бөлімі
жүктеу/скачать 1,63 Mb.
|
лекция
- Бұл бет үшін навигация:
- Продуцент Өнім Ашытқы
- Микромицеттер (зең саңырауқұлақтар )
| 2. Тағам микробиологиясы өндірістік микробиологияның бір бөлімі.
Микробиологиялық өндірісте қолданылатын микроорганизмдер әртүрлі таксономикалық топқа жататын (бактериялар, саңырауқұлақтар, актиномициттер және т.б.) және морфологиясы жағынан бір-бірінен ажыратылады, жасушаның размерімен, оттегіне қатынасын өсу факторына қолданумен, субстрат әртүрлі компоненттерін ассимилирлеуге қабілеттілігі бойынша бөлінеді. Химиялық өндірістің биосинтезі үшін микроорганизмдердің кейбір топтары төменде келтірілген.
Воробьевтің қойған талабы бойынша өндірістік штамм келесі талабқа сәйкес болады: - арзан, оңай табылатын субстратта өсіріледі; - биомассаның өсу жылдамдығына жағдай жасау,( μ) дайын өнімнің (Р.Р) - қоректік субстратты (Yx/s, Yp/s) экономика жағынан үнемді тұтынуда жоғары өнімділікті беру; - қосымша өнімнің миниаль пайда болуда биосинтетикалық активтілігін көрсету; - культивирлеу жағдайында және қоректік субстратқа талап және өнімділікке қатынасының тұрақтануы, генетикалық біркелкі болуы; - бөгде микрофлораға және фагқа берік болуы; -қоршаған ортаға және адам баласына зиянсыз болуы (патогенді қасиетін болдырмау); -продуценттер термофильді және ацидофильді болуы, демек бұл жағдайда -ферментативті субстратты бөгде микрофлорадан сақтаудың оңай болуы; - биосинтездің дайын өнімі экономикалық жағынан және халық шарушашылығында бағалы және ашыған субстраттан оңай бөлінетін болуы; Культивирлеуде анаэробты микроорганизмдерге қызығушылық көбеюде, аэрирлеуші қондырғыны талап етпейді. Жоғарғы синтез демек, белгілі бір өнімді белгілі мөлшерде синтездеуде микрорганизмнің қабілеті, табиғатта жиі кездеседі. Сол өнім (органикалық қышқылдар, спирттер, антибиотиктік заттар) микроорганизммен қоршаған ортаға бөлінетін басқа түрлері үшін токсинді улы болып саналады және кеңістіктегі ауада жүргендерге немесе қоректік заттың қорын қорғаушы зат продуцент атқарады. Микроорганизмдерді алғаш рет осындай қасиетімен халық шаруашылығында адам мақсатына қолданған және өнімділігі жоғары формасын таңдау. Қазір микроорганизмнің табиғи штамдарын таңдап алғаннан кейін бактериалды азот тыңайтқышын биопестицидтер есебінде микробты биомасса өндірісі үшін қолданылады.Тамақ өнімдері өндірісінде және халық шаруашылығының басқа салаларында қолданылады. Бірақ та, өндірістік микроорганизмдердің негізгі контингентті болып жасанды селектирленген штамдар саналады. Демек, өндірісте штамның үш түрі қоданылады: табиғи штамдар, жасанды немесе табиғи жақсысын таңдаған, индуцирленген мутация нәтижесінде гендік және клеткалық инженерия әдісінің нәтижесінде алынған штамм культурасы. Микроорганизм продуцентін кеңінен қолданып әртүрлі өнімнің, бағалы биожасанды қасиетті игертін өмір сүруге қабілеттілігін алдымен өнімділігі жоғарғы штамм алу. Мұның шешімін микробиологпен тығыз байланысқан генетикпен, сондай-ақ гендік инженерия әдісін меңгерген мамандар шешеді. Қойылған қасиетімен микроорганизмдер өндірісі үшін ген инженериясының арқасында құруға мүмкіндік бар. Демек бұл микроорганизмді қолдану аумағын кеңейтеді. Өндірістің маңызды өнімі өмір сүруге қабілетті микроорганизмді, оның табиғаты бойынша микроб жасушасы үшін негізгі үш топқа бөледі: 1. Ірі молекулалар (фемренттер, молекулярлық массасы 10 мыңнан бірнеше миллионға дейін жеттетін полисахаридтер); 2. Біріншілік метаболиттер (өсуге арналған қажет микроорганизмдер, қосылыстар, аминқышқылдары, пурин және пиримидинді нуклеотидтер, витаминдер); 3. Екіншілік метаболиттер (өсуге арналған қажет емес микроорганизмдер, қосылыстар, антибиотиктер, токсиндер, алкалоидтар, өсімдіктің өсу факторы); Біріншілік және екіншілік метаболиттер, микроб тектес ферментпен салыстырғанда молекулярлық массасы 1,5 мыңнан төмен болады. Биологиялық активтілігін бұл заттар әр түрлі көрсетеді: адам және жануарлардың қажеттілігін қанағаттандырады, микроорганизмдермен байланысқа түседі, әр түрлі органикалық субстраттардың ыдырауына қатысады. Сонымен қатар кейбір амин қышқылдары химиялық синтез негізінде әрмен қарай өзгеріске ұшыруға шикізат ретінде қолданылады. Микробты синтез өнімдері өндірістік кәсіпорынның рентабельды аумағы болу үшін қоректік ортада микробтық клетка түрінде бөлінуі керек және микроорганизмдердің культивирленуіне қажет шикізат және энергетикалық шығыны ақталатын мөлшерде қоректік ортада жиналуы керек, сонымен қатар әрмен қарай қолдануға арналған қажетті өнімді бөліп алады. Көптеген жағдайларда сол немесе басқа өнімді микробиологиялық әдіспен алуды таңдау барысында басқа әдіспен алу шектелген, ең біріншісі – химиялық синтездеу жолымен алу. Көптеген антибиотиктер, ферменттер, биологиялық активтік заттар, пуриндік нуклеотидтер, токсиндер, өсімдіктердің өсу факторларын қазіргі уақытта көп сатылы химиялық синтез немесе 1-2 сатылы ферментативті синтез және күрделі және табылуы қиын шикізаттарға негізделген күрделі процестерге қарағанда, микроорганизмдерді алуда оңай табылатын және арзан штикізаттан алған жөн. Бірақта талапқа сәйкес микроорганизмдердің табиғи штамдары, қоректік ортада бөлінуге және жиналуға қабілетсіз, яғни оның бағасы төмен және халық шаруашылығы мен медицинаға қажет өндіріс көлемін қамтамасыз ете алатын қажетті өнім мөлшерін продуцирлей алмайды. Кейбір микроорганизмдер топтарының табиғи штамдары (жетілмеген саңырауқұлақтар, актиномицеттер, бациллалар) қоршаған ортаға антибиотиктердің токсиндердің немесе гидролитикалық ферменттердің азырақ мөлшерін бөлуге қабілетті. Біріншілік метаболиттер микроорганизмдер сияқты мол мөлшерде бөлінбейді. Осы ережеден басқа, глутамин қышқылын табиғи штаммнан бөліп алу (глутамин – продуцирлеуші коринебактериялар деп аталатын) – басқа өнім амин қышқылдарында таралмайды. Селекционер осы мақсатта – микроорганизмдердің табиғи қабілетін күшейтіп қана қоймай , белгілі затты продуцирлейді (антибиотик, фермент т.б.) бірақ көп жағдайларда және продуцентті құруда «жаңадан» жабайы типті штамнан(мысалы,аминқышқылы) затты синтездеуге қабілетті. Микроорганизмнің сол затының немесе өнімінің деңгейін жоғарылату – бұл селекционердің тікелей жұмысы, микробиологиялық өндірісті интенсификациялаудың тиімді әдісі болып қосымша қорды қажет етпеуімен қорытындыланады. Мұны шешу, белгілі бір затты продуцирлеуге және синтездеудегі микроорганизмнің табиғи қабілетін дамытуға жетелейтін табиғи штамдағы мутациясының тұқым қуалаушылығының өзгеруімен алу болып табылады. Сондай-ақ затты синтездеудің жаңа әдісінің пайда болуымен. Биологиялық активтік заттың продуцентін селекциялау әдісі, барлық қарастырылған жоғарғы әдіс, бүгінде ген инженерия әдісінің қарқынды дамуы дәстүрлі болып табылады. Бұл әдістер өткен 50 жылдары көлемді болып микробиологиялық өндірісте антибиотик, амин қышқылы, фермент, витаминге және басқада іс жүзінде маңызды заттарға әсер етеді. Биотехнологияның мәні-белоктық заттардың түзілуін қамтамасыз ететін, бактерия, ашытқы, өсімдік және жануарлар клеткаларының культурасын, олардың метаболизмі (зат алмасуы) мен биосинтездік мүмкіндіктерін қолдануынан тұрады. Биотехнология-генетика, биохимия, микробиология және химиялық техниканың әдістерін қолдану негізінде микроорганизмдер мен клетка культурасы қасиеттерінің технологиялық процестерінен пайдалы заттарды өндіре алады. Жаңа биотехнология дамуының алғашқы қадамынан бастамақ іргелі зерттеулермен тікелей байланысты болады.Биотехнология өзінің негізгі ерекшеліктері бойынша биологияның қолданбалы тармағы ретінде қалыптасқанын және өнеркәсіптік өндіру саласы екендігін байқауға болады. Енді адам табиғаттан биологиялың өндірудің дайын жолдарын ғана іздемейді, сонымен қатар оларды құрастырады: ол жинаушылық әрекеттен құрастырушылық қана еңбегіне ауысты. «Биотехнология» термині өндірістің саласын білдіргенімен, оның ғылыммен тікелей байланысы бар: оны жаңа тірі организмдерді құрастыру жолдарын зерттейтін ғылым ретінде де және материя қозғалысының биологиялық формасын іске асыратын өндіріс саласы ретінде де түсінуге болады. Биотехнология ғылым ретінде генетикалық инженериямен біртұтас бірігіп кетеді. Мұнда генетикалық инженерияның мақсаты алдын ала жоспарланған үлгіге сәйкес жаңа немесе жақсарған қасиеттері бар тірі организмдерді құрастыру болып саналады. Жаңа биотехнологияның дамуы ең алдымен ген инженериясына байланысты екеңдігін біз білеміз, бұдан басқа ол клетка инженериясының жетістіктеріне де тікелей байланысты. жүктеу/скачать 1,63 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||