Халық шаруашылығында қолданылатын биореакторлардың түрлері

72
реагенттерді  адамдарға  қажетті  ақырғы  өнімін  алуға  бағыттап  индукциялау.
Қондырғыда  өтетін  үдеріс  аяқталып  біткеннен  кейін, дайын  өнімдері  жиналып
алынады.
Биореакторлардағы  басты  артықшылық, үдерістер  тоқтатылмай, ұдайы
жалғасын  тауып  жатқанда, мұндағы  түзілетін  өнімдері  белгілі  бір  мерзімдер
аралықтарында  бірнеше  қайталана  жинап  алынады. Ферментацияның  көп
қолданылатын  қарапайым  тəсілінде  қажетті  жасушалар, құрамында  суы, қоректік
заттары, азот  көздері  жəне  ауасы  бар  ортаға  салынады. Жасушалардың  қоректік
ортадағы белгілі бір тығыздыққа дейін өсуіп-көбеюіне мүмкіндік беріледі. Мұндағы
жүретін  үдерістердің  жақсы  өтуі  үшін, қоректік  ортаның  құрамында  жасушаға
қажетті  барлық  химиялық  элементтер  болуы  қажет. Сондықтан, жасушалардың
өсірілу  ортасының  жағдайы  əрдайым  қадағаланылып, басқарылып  отырылуы  тиіс.
Қоректік  ортадағы  қоректік  заттардың  жасушаның  айналасындағы  айналымын
қамтамасыз  ету  жəне  зат  алмасуы  нəтижесінде  пайда  болатын  көмірқышқыл  газы
мен басқа да қажетсіз заттардан арылту мақсатында, төмендегі шаралар жасалынып
тұруы қажет:
1. Деміл-деміл араластырылып тұруы.
2. Циркуляцияланатын ортада микроорганизмдер суспензиясын пайдалану.
Қоректік  ортадағы  ерітілген  оттегінің  жасушаларға  əрдайым  жеткізіліп
тұрылуын естен шығармау қажет. Жасушалар қоректік орта құрамындағы алғашқы
заттардан, адамдарға  қажетті  заттарды  синтездейді. Кейіннен, жасуша  шырыны
(секреті) ретінде  бөлініп  шыққан  қажетті  заттар  тазартылып, немесе  химиялық
жолмен өндіріліп алынады.
Өсірілетін  дақылдар  мен  ондағы  алынатын  өнім  түрлеріне  байланысты,
биотехнологиялық үдерістер өтуге арналған қондырғыларды келесі типтерге бөлуге
болады:
1. Бактериялар мен микроскопиялық саңырауқұлақтарды өндіруге арналған.
2. Өсімдіктер жасушалары мен ұлпаларын өсіруге арналған.
3. Хайуандар мен адамдардың жасушалары мен ұлпаларын өсіруге арналған.
Қондырғыларды 
бұлайша 
бөлу, бактериялар 
мен 
микроскопиялық
саңырауқұлақтарды  көбінесе  өз  құрылымында  ферментатор, əртүрлі  заттарды
(қоректік  орта, себінді  материялдар, сулы заттар  жəне  т.б.) жеткізуге  арналған  көп
корпусты  стерильді  бұрандалы  тұтқалар (вентил), рН  ортасын  реттейтін  жүйе, ауа
жеткізілуін қамтамасыз етуші жүйе, ионбасушы, элетрлік қоздырғышы бар бір типті
биореакторларын қолдану мүмкіндігінен туындаған.
Жасушалық  қабаты  бар  өсімдік  жасушалары  болса (бактериялар  мен
микроскопиялық
саңырауқұлақтарындағы 
сияқты), бактериялар 
мен
микроскопиялық  саңырауқұлақтарға  қарағанда  көбеюі, өсуі  мен  дамуына  ұзағырақ
уақытты  талап  етуі  себепті, бұларда  өтетін  биотехнологиялық  үдерістерінің
өзгешелеу  жүруін  жəне  қондырғы  құрылымының  да  біршама  басқаша  жасалуын
қажет етеді.
Ал, хайуандар мен адамдардың жасушалары мен ұлпаларында жасуша қабаты
болмағандықтан, басқа да эукариот жəне прокариот жасушаларымен салыстырғанда,
өте бүлінгіш жəне өздерінің тіршілік ету жағдайына аса сезімтал келеді. Сондықтан,
осындай  биозаттардың  баппен  қаралып-күтілуіне  жағдай  жасау  үшін, бұларға

73
арналған  қондырғылар «баяу  қозғалатын» болып келуі  қажет. Кейбір  жағдайларда,
мысалы, өсімдік  жасушаларын  тереңдете  өсіру  үшін (мысалы, адамтамыр
өсімдігінің 
суспензиясын 
алуда), бактериялар 
мен 
микроскопиялық
саңырауқұлақтарды өсіруге арналған қондырғылар да пайдаланылуы мүмкін.
4-кесте. Өндірістік  биореакторлардың  пилотты  жəне  зертханалық  түрлерімен
салыстырғандағы кейбір техникалық сипаттары.
Қондырғылар көрсеткіштері
Сипаттамасы
100 м
3
 арналған
өндірістік
150 л арналған
пилотты
10 л арналған
зертханалық
Ішкі диаметрі, мм
Биіктігі, мм
Жұмыстық көлемі, л
Турбина диаметрі, мм
Турбина саны
Отбойниктер саны
Араластырғыш 
валының
айналуы, айн/мин
Араластырғыш
электроқоздырғышының
қуаты, кВт
Көбік басу
электроқоздырғышының
қуаты, кВт
Көбік  басқыштың  атқарған
газының
максималды
саны,м
3
/мин
Көбік 
басқыш 
валының
айналуы, айн/мин
3600
15715
1
900
1-2 (жұмыс
доңғалағының
диаметрі (960
мм)
4
173
160
4
100-110
725
420
1140
100
140
3
4
125-990
2,2
0,73
0,3
3000
2-6
2
200-1500
2 артық емес
Периодты əсермен жұмыс атқаратын ГСФ тобындағы ферментерлері өндіріске
1944 жылдардан  бастап  антибиотиктер, дəрумендер  өндіру  мақсаттарында
қолданысқа ендірілді.
Негізінен, ферментаторлардың құрылысы мен атқаратын қызметтері бір-біріне
ұқсас  болғандықтан, оларды  жалпылай  алғанда – стерилді, яғни  ауасыз  жұмыс
істейтін (анаэробты) жəне  ауа  жеткізіп  тұрылатын (аэробты) деп  екіге  бөліп  те
атайды.
Аэрацияланатын (аэробты) биореакторлар  өз  кезегінде  араластырғыштары
(қозғағыш) бар жəне жоқ болып бөлінеді.
Соңғы  кездері  мембраналы  биореакторлар, жалпақ  пішінділері  жəне  т. б
сынақтан өткізіле бастады.

74
Биореакторларды  құрастыру  кезінде, əртүрлі  микроорганизмдер  өкілдерінің
биологиялық үдерістерінің өту мерзімі есепке алынады.
Ферментаторлардың 
көлемі, оның 
сыртқы 
диаметрінің 
биіктігіне
қатынасымен  анықталады  жəне  бұл  қатынас  көбінесе 1:2 ден 1:6 дейінгі  аралықта
болады.
Əржақты жəне көп қолданылатын ферментаторлар қатарына, анаэробты жəне
аэробты  түрлері  жатады. Бұл  ферментаторларды  өз  кезегінде  араластыру  үшін
қажетті энергия көздерінің жеткізілуіне байланысты:
- газды фазалы (ГФ);
- сұйықтық фазалы (СФ),
- газды жəне сұйықтық фазалы (ГСФ) деп бөледі.
Келтірілген 
классификация 
арқылы 
ферментерлердің 
конструктивті
бөлшектеріне  лайықты  инженерлік  есептеулер  мен  олардың  жұмыс  режимдерінің
біртекті əдістерін қалыптастыру мүмкін болады.
Осы  үш  типті  ферментерлердің  көптеген  элементтерінде  жалпылай  ұқсастық
бар. Мұндағы  негізгі  айырмашылықтар – аэрациялайтын  жəне  араластыратын
бөліктерінде ғана.
16-сурет. Эрлифті ферментатор
1-ағызу штуцері, 2-аэратор, 3-иректі пластинка, 4-толтыруға арналған штуцер. 5-
люк, 6-аппарат корпусы, 7-диффузор, 8-көйлегі, 9-қысым азайтқыш түтігі.
ГФ  тобындағы  ферментаторлардың  ішіндегі  конструктивті  сипаты  түрінде
сыйымдылығы 63 м
3
  келетін  эрлифті  пішінін  айтуға  болады. Бұл  қондырғыда
механикалық араластырғыштың болмауы себепті, асептикалық жағдайды ұстап тұру
оңай. Ортаның  аэрациясына  қажетті  ауа  ферментатордың  ішімен  вертикалды

75
орналасқан түтік арқылы беріледі. Диффузордың төменгі жағында орналасқан жəне
конструкциясы  шығатын  ауаның  ұйытқуын  тудыратын  аэратор  арқылы, қоректік
орта  ауамен  қамтамасыз  етіледі. Газды-сұйықтық  диффузор  арқылы  жоғары
көтеріліп, оның  шеті  арқылы  араластырылады. Дəл  осы  аймақта  ауаның  бір  бөлігі
қондырғыдан  шығарылса, бұдан  тығыз  орта  ферментатор  мен  диффузор
аралықтарындағы  дөңгелек  алаңқайларға  араластырғыштар, аэрациялық  жəне
жылудан босатуға арналған құрылғылары болады.
Осындай  жолмен  ферментатордағы  ортаның  қайталанатын  циркуляциясы
жүзеге  асып  отырылады. Ферментатор  ішінде  биологиялық  үдерістер  нəтижесінде
пайда  болатын  ыстық  ауаны  шығаруға  арналған  арнаулы  түтік (змеевик) болады,
жəне  қондырғы  секциялық  бөлімдер  арқылы  қорғалады. Қазіргі  кезде  мұндай
ферментаторлардың сыйымдылығы 25, 49, 63 жəне 200 м
3
 арналған түрлері бар.
Малазықтық  ақуыз  өндіру  мақсатында  кеңінен  қолданылатын  ферментерлер
қатарында, сору  қызметін  қоса  атқаратын  араластырғышы  бар  ферментаторды
атауға  болады
.
Бұл  ферментаторлар  сұйықтық  фазалы (СФ) тобына  жатады.
Ашытқының таза культурасын шығаруға арналған сиымдылығы 0,32, 3,2 жəне 50 м
3
көлемдеріндегі  ферментерлер  бар. Бұл  ферментерлер  тігінен  орналасқан  дөңгелек
пішінді, құрамында  циркуляциялық, аэрациялық  жылу  алмасуға  арналған
бөлшектері  бар  қондырғы  болып  келеді. Бұлардағы  циркуляциялық  құрылым
ретінде, жоғары  жəне  төмен  бағытталған  ауа  толқындарын  реттеуге  арналған,
бағытталған  диффузорлар  жүйесі  пайдаланылады. Жылу  алмасуға  арналған
бөлшектері  арнайы  диффузорларға  бекітілген, түтік  тəрізді  пішінді  болып  келеді
(сурет-17).
17-сурет. Арнайы сору қабілетіне ие араластырғышы бар ферментатор

76
1-корпусы, 2-диффузор, 3-арнайы сору қабілетті араластырғыш. 4-жылу
ауыстырғыш, 5-сүзгі.
Микробиологиялық  өндірісіндегі  сұйық  парафинде  ашытқыларды  өсіруде,
арнайы  сору  қабілетті  араластырғышы  бар  ферментатор  пайдаланылады. Оның
сыйымдылығы 800 м
3
 (жұмыс  сыйымдылығы 320 м
3
) жəне  олар 12 секцияға
бөлінген. Ферментациялық орта осы секциялардың барлығынан кезегімен өткізіліп,
ең соңғысында құрамында парафин мөлшері аз, ал биомассаға өте бай болып келетін
культуралды  сұйықтығы  алынады. Бұлардың  əр  секциясында  басқа  биологиялық
белсенді заттарын алу мақсатында қолданысқа енген болатын. Бұл қондырғылардың
құрылымы, продуценттердің  өсіп-дамуына  қажетті  оптималды  жағдайды  ұзақ
мерзімге (бірнеше  тəулік) сақтауға  мүмкіндік  береді. Осындай  конструкциялы
ферментерлер сыйымдылықтары 1,25, 2,0, 2,5, 3,2, 4,0, 5,0, 6,3, 10,0, 16,0, 20,0, 32,0,
50,0, 63,0, 100,0 жəне 160,0 м
3
көлемдерінде жасалынады.
5-кесте. Əртүрлі ферментаторлардың конструкциялық сипаттамасы
Ферментаторлар
Аппарат конструкциясының
сипаттамасы
Аппарат типі
ГФ энергияны
жеткізу газ
фазасымен
СФ энергияны
жеткізу сұйықтық
фазасымен
ГСФ
(аралас)
Конструктивті сипатының
қарапайымдылығы мен қозғалмалы
бөліктері мен саймандарының
болмауы себепті жоғары беріктігі
Көбінесе энергия өздігінен
сорылатын араластырғыш немесе
үрлегіш (насос) арқылы сұйық
фазада беріледі
Негізгі конструктивті элементі
араластырғыш болып табылады. Ол
оттегінің жоғары қарқында еруі
мен газдың дисперсиялануын
қамтамасыз етеді. Сонымен бірге
энергия газдық фаза күйінде,
кəдімгі əдіс арқылы шығарылады.
Барботажды.
барботажды-эрлифтлі.
Бағаналы (бағанды),
форсункалы
Эжекционды. Өзіндік
циркуляциялық
контурмен, сорылатын
араластырғыш арқылы
Барботажды
механикалық
араластырғышпен
Аэрациялауға  арналған  ауа  ферментаторға  олардың  төменгі  жағында
орналасқан  араластырғыштың  астына  бекітілген  барботер  арқылы  жеткізіледі.
Барботердің  тесігі, биозаттармен  бітеліп  қалмау  үшін  төмен  қаратылады. Тесіктің
жалпы аумағы ауа алып келетін түтіктің көлденең қиындысынан 25% артық болуы
керек. Барботерден  шығатын  ауа  араластырғыштың  аумағына  ілінуі  үшін, оның
диаметрі араластырғыш диаметріне сай келуі қажет.
Ферментатородың  тиімді  жұмыс  істеуі, оның  жиі  араластырылып  тұруына
байланысты. Араластырылудың 
мақсаты, қондырғының 
өн 
бойындағы
температураның  бірқалыпты  сақталуы, жасушаларға  қоректік  заттарды  дер  кезінде

77
жеткізіп, зат  алмасу  үдерісі  барысында  ыдырайтын  метаболизм  өнімдерін  шығару
мен  оттегімен  белсенді  қамтамасыз  ету  болып  табылады. Сонымен  қатар,
биологиялық  үдеріс  нəтижесінде  бөлініп  шығатын  артық  энергия  көздерін (жылу)
дер  кезінде  шығарып  тұру  да, микроағзалардың  қалыпты  өмір  сүруіне  өз  əсерін
тигізеді.
Қазіргі  кезде  балық, асшаян (креветка), су  шаяндарын (рак), коловратка,
дернəсіл  өсіру  жəне  микробалдырларынан  биоотын  өндіру  мақсатында,
ірілендірілген  балық  шаруашылықтарында  ашық  типті  фитобиореактор  көптеп
пайдаланыла басталды (сурет-18,19).
18,19-сурет. Микробалдырларды өндірістік мақсатта өсіруге арналған ашық типті
фитобиореактордың сыртқы көрінісі
6. Ферментерлердегі 
ауаның 
микроорганизмдерден 
тазартылуын
қадағалау
Биореакторларды  стерилизациялау  үшін  жоғары  қысымды  ыстық  бу
қолданылады. Мұнда  биореакторлар  ішінде  ыстық  бу  бармай  қалатын  жерлер
болмауы  қажет. Стерилизацияға  қондырғы  құрамындағы  барлық  клапандар,
датчиктер, кіру  жəне  шығу  тесіктері  ілігуі  керек. Асептикалық  жағдайда  жұмыс
істеуі  қажет  биотехнологиялық  қондырғының  стерильдігі, оның  герметикалық
қамтамасыз етілуіне тікелей байланысты.
Сұйықтықтың  стерильді  берілуі, ыстық  бу  берілетін  штуцер  арқылы  жүзеге
асырылады. Биореактордың  іске  қосылуы  культуралды  сұйықтығының  бөгде
микрофлоралармен  ластануын  жəне  биосинтез  өнімінің  қоршаған  ортаға  түсіп
кетпеуін  қамтамасыз  етуі  қажет. Мұндағы  жасушалық  культураның  бөгде
микроорганизмдермен бұзылуын (контомация) тудыруы мүмкін агенттер қатарында
бактериялар, ашытқылар, зең  саңырауқұлақтары, қарапайымдылар, микоплазмалар
мен  вирустар  болуы  мүмкін. Контомацияның  көзі – ауа, шаң, қоректік  орта,
жұмыста  қолданылатын  ертінділер, құрал-жабдықтар, жұмыс  істейтін  адамдар
болып табылады.
Ауа  құрамын  əртүрлі  микроорганизмдер  мен  аэрозольды  бөлшектерден
бастапқы  тазарту (көлемі 5 мкм  үлкендеу  заттардан), компрессордың  алдындағы
сору  желісінде  орналасқан тазартқыш фильтрлері арқылы (аралас  құрамдағы  терең
тазарту фильтрлері – қағаз, картон, маталық материалдар) жəне майда заттардан (03
мкм  дейінгі  заттарды  аластайтын  фабрика  өнімінің  матасы) филтрлері  арқылы
жүзеге асырылады.

78
Металлокерамикалық  фильтрлер  калибрленген  металл  ұнтақтарын (мыс,
мырыш, таттанбайтын  болат, құрыш) арнайы  пісіру, тығыздау, тегістеулерден
өткізгеннен  кейін, олардың  тесіктерінің  аумағы 2-ден 100 мкм  аралықтарында
қалыптасады. Металлокерамикалық фильтрлері 150°С  температурада 50 мин уақыт
бойына стерильденеді. Бұлар күшті қышқылдардың, сілтінің, тотықтырғыштардың,
спирттердің  əсеріне  төзімді  келеді  жəне -250°С-тан +200°С  дейінгі  аралықтардағы
температураларда қолдануға жарайды.
Металлокерамикалық  фильтрлеуші  элементтердің  басты  артықшылықтары –
олардың  оңай  қалпына  келуі  мен  қолданылу  мерзімінің  ұзақтығы (5-10 жыл).
Маталық, қағаз  жəне  фторопластілі  фильтрлермен  салыстырғанда, түйіршікті
металлокерамикалық  фильтрлер  құрылымын  өзгертпейді, химиялық  инертті,
стерилдеудің  барлық  түрлеріне  көнімді, механикалық  əсерлерге  жоғары  төзімді
жəне дайындалуы қарапайым болып келеді.
Патрондық жəне касетті типтеріндегі мембраналық филтрлер өздерінің қысқа
мерзімді  пайдалану  аралықтарына (1 жыл) қарамастан, өте  жоғары  тиімділік, тез
алыну  жəне  қолданылу  сенімділігімен  ерекшеленеді. Сонымен  бірге, осындай
фильтрде  қолданылатын  кейбір  материалдардың  теріс  зарядталуы, тірі
жасушаларды, бактерияларды, вирустар, эритроциттер, лимфоциттер  мен
тромбоциттерді тұтып қалу қабілетіне ие болатындықтары анықталған. Яғни, көлемі
фильтр тесігінен кіші болып келетін заттар да, егерде олардың дзета-потенциалдары
(электр  потенциалы) фильтр  тесіктері  зарядтарымен  қайшы  келетін  болса, өтпей
қалады  екен. Сондықтан  фильтрлейтін  зат  пен  суспензиялардың  дзета-
потенциалдарын да атқарылатын жұмыстарда арнайы есепке алады.
Зертхана  немесе  өндірісте  қолданылатын  биореакторлардан  шыққан  ауа
құрамының тазалығы (микроорганизмдерден) тексеріліп тұрылады.
7. Қажетті микроорганизмдердің табиғи шатаммдарын селекциялау
Микробиологиялық синтез тиімділігінің  жоғарғы  болуы штамм-түзгіштерінің
аса  белсенді  көрінісіне  байланысты. Олардың  негізгі  қасиеттеріне  өсу
қарқындылығының  жоғарылығы, арқырғы  өнімі  мол  болатын  арзан  субстраттарда
өніп-өсуінің  шапшаңдығы, экономикалық  тиімділігі, əртүрлі  жұқпалы  дерттерге
төзімділігі мен тұрақтылығы жатады. Шаруашылықтарда жүргізілетін селекциялық
жұмыстарында  биоинженерияның  əдістерін  қолдана  отырып  алынған  табиғи
штаммдардың  мутанттары  пайдаланылады. Олар  табиғи  шатаммдардан  қоректік
ортаға бөлінетін метаболитті өнімдер алу үшін де пайдаланады. Бұл мақсатта табиғи
штаммдарды  қолдану  жарамсыз, өйткені  оларда  метаболиттердің  шамадан  тыс
мөлшерде бөлінуіне кедергі келтіретін, бақылаушы механизмдер болады.
Микроорганизмдердің  табиғи  шатаммдарының  өздері  өсіп  тұрған  ортаға
қажетті  өнімдерді  бөлуі  мен  қорландыру  қабілеті  өте  төмен. Сондықтан
микробтардан  белгілі  бір  затты  өндіру  үшін  штаммдардың  табиғи  қабілеттілігін
күшейту  қажеттілігі  туындайды. Мұндай  міндетті  жүзеге  асыру  үшін, табиғи
штаммдардың  арасынан  селекция  əдісімен  қажетті  заттарды  қарқынды  түрде
синтездеу, немесе  басқаша  айтқанда  оларды  жоғары  дəрежеде  түзуге  қабілеті  бар
мутанттарды табу керек.

79
Бастапқы  өкілдегі  белгілі  бір  штаммдарды  таңдап  алу, олардың  табиғи
қасиеттеріне  байланысты. Бұл  микроорганизмдердің  ортаға  бірқатар  мөлшерде
алғашқылық  жəне  екіншілік  деңгейдегі  метаболиттерді  түзу  немесе  түзе  алмау
қабілеті, бірақ  шамадан  тыс  жүретін  синтез  үдерісін  тежеу  үшін  азғана  мөлшерде
болуымен  анықталады. Егерде  əртүрлі  таксономиялық  топтарға  жататын  табиғи
штаммдар  бар  болса, олардың  ішінен  техникалық  жағынан  қиындық
келтірмейтіндерін таңдап алу керек. Микрорганизмдерді қоректік ортада белгілі бір
мерзімде өсіргеннен кейін, штаммдардың сапалық көрсеткіштерін бағалау, олардың
түзетін өнімдерімен жəне сол өнімдердің (антибиотиктердің, аминқышқылдарының
т.б.) ортада  жиналуы  арқылы  сипатталады. Ол  қоректік  ортаның  көлеміне
шаққандағы алынған дəрмектер массасының өлшем бірлігімен белгіленеді (мысалы:
мкг/мл, г/л). Егерде  бұл  метаболит  фермент  болса, штаммның  сандық  сипаты
ретінде тиісті өлшем бірлігіндегі фермент белсенділігі арқылы есептеледі.
Селекциялық  жұмысқа  бастапқы  штаммды  дайындау  тəртібі  мынадай:
штаммдарды Петри табақшасына себу, типті жəне типті емес пішінді штаммдардың
100 жəне  оданда  көбірек  колонияларының  арасынан  қиғаштала  жасалған  қоректік
ортада  оқшауланып  алыған  штаммдарды  талдау  əдісінің  көмегімен  өнімділігін
анықтап, оған баға беру. Бұлардың ішінен өте жоғары деңгейде өнімділік көрсеткен
жасушаларды, мутагендік əдістерді қолдана отырып келешек жұмыста пайдаланады.
Мутаген  ретінде  əртүрлі  физикалық  жəне  химиялық  факторларды  қоданады. Əсер
етуші  дозаны  сəулелену  өлшем  бірлігімен  немесе  ортадағы  мутаген
концентрациясымен  өлшейді. Микроорганизмдердің  мутагендерге  сезімталдығы,
олардың  штаммдарының  түріне, мутагеннің  дозасына, рН  ортасына, температура
мен əсер ету мерзіміне тікелей байланысты.
Мутагендермен  өңдегенде  тірі  қалған  бастапқы  жасушалар  арасындағы
штаммдардан  қажетті  қасиеттері  бар  мутанттарды  сұрыптап  алады. Бұл  үшін  екі
тəсілді қолданады:
1.Типті  белгісіне  сандық  баға  берілген  соң  кездейсоқ (алдын-ала
межеленбеген) мутацияны  оқшаулайды. Бұл  тəсілді  мақсатқа  сай  өнімнің
синтезделуінің  жолдары  мен  осы  үдерістің  басқа  метоболиттер  түзілуімен
байланысын  реттеу  белгісіз  болған  жағдайларында  ғана  қолданады. Бұл  тəсіл
арқылы жұмыс бірнеше кезеңде атқарылатын болғандықтан, оны сатылық тəсіл деп
атайды. Тəсілдің əрбір кезеңінде бірнеше мың клондардан сандық белгілеріне қарай,
жоғары  өнім  алынатындарын  сұрыптап, ақырғы  үйлесімді  продуценттер  таңдап
алынады. Мұндай селекцияның классикалық мысалы ретінде Америкада физикалық
жəне  химиялық  мутагендердің  көмегімен Penicillium chzysogeniu -ның  алғашқы
штаммының  негізінде  пеницилинді  түзетін  Висконскийдің  белгілі  сериясын
келтіруге  болады. Отыз  жылдай  жүргізілген  зерттеу  жұмысының  нəтижесі,
пенициллин деңгейін бірнеше мың рет көбейтуге мүмкіндік берді.
2. Бұл тəсілдің негізі ретінде – белгілі бір фенотипіндегі (фенотип – байқалған
белгілердің  бүтіндей  тобы) мутанттардың  арасынан  сандық  белгілерге  қарай
сұрыптау жүргізу, мақсатқа сай өнімді синтездеу мен сол үдерісті реттеу жолдарын
анықтап білу саналады. Бұл тəсіл көпшілік жағдайда алғашқы метаболиттерді алуда
қолданылады.

80
Көптеген  микроорганизмдерге  минералдық  элементер, қоректену  жəне
көміртегі көздері мен қуаттан басқа, өсіп-өнуді қолдаушы факторлар деп аталатын,
қосымша  заттар  қажет  болатыны  мəлім. Бұл  заттарға  дəрумендер, амин
қышқылдары, пурин  жəне  пиримидин  негіздері  жатады. Осындай  заттардың
көпшілігін  синтездей  алмайтын  жəне  оған  мұқтаж  организмдердің  өсіп-өнуі  үшін,
бұл 
затарды 
талап 
етпейтін 
прототрофтыларға 
қарама-қарсыларды –
ауксотрофтылар  деп  атайды. Өсу  факторының  биосинтез  үдерісіне  қатысатын
ферменттерді  синтездейтін, кейбір  белгілі  бір  қабілеттілік  ауксотрофтылықтың
негізі болып саналады.
Мутагендер  көмегімен  алынған  ауксотрофты  мутанттардың  арасынан
сұрыптау жүргізілуі  мүмкін. Осы  мутациялардың белгілі  бір мақсатпен өндірілетін
өнімдерді  алудағы  тигізетін  əсері  жөніндегі  дəлелді  түсінік, олардың  сандық
белгілерін  анықтауға  негізделген. Ауксотрофты  мутанттардың  ревертанттарының
ішінен  сұрыпталып  алынса, өнімділік  төмен  болуы  мүмкін. Мұндай
ауксотрофтылық  метаболиттерді  синтездеу  кезінде, белгілі  бір  ферменттің
ақауының  əсеріне  байланысты  болады. Бұл  жағдайда  реверсия  тотықсызданған
каталитикалық  мутанттарды  алуға  мүмкіндік  береді. Алайда  мұнда, тиісті  өнімді
синтездеуді катализдейтін ферменттердің реттеушілік қызметі жойылған болуы тиіс.
Келесі бір əдіс – морфологиялық мутанттар арасынан тек сандық белгілеріне
қарай, морфологиялық өзгерістерді анықтауға негізделген, мол өнімді штаммдарды
сұрыптап  алу. Осындай  сұрыптауды  жүргізу  барысында, микроорганизмдер
колониясына  мутагендермен  əсер  ету  нəтижесінде, тірі  қалған  мутанттардың
морфологиялық  жағынан  өзгергендері  арасынан  бірнешеуін (жүздеген) таңдап
алады да, олардың өнімділігін тексереді.
Антибиотиктер  түзушілерді  селекциялауда, оларды  резистентті  мутагендер
арасынан  сұрыптау  тəсілі  жиі  қолданылады. Антибиотиктерді  қолдана  отырып
жүзеге  асырылатын мұндай  сұрыптау, қажетті  дəрмек (препарат) концентрациясын
жоғарылата отырып бірнеше кезеңмен жүргізіледі.
Сонымен, əр  түрлі  мутанттар  кластарының  фенотиптері  арасынан  мол  өнім
беретін  штаммдарды  сұрыптап  алу, кездейсоқ  мутанттарды  сатылап  сұрыптау
тəсілімен  салыстырғанда, “қажетті” мутантты  іздестіруді  азайтып, жұмысты
жеңілдетеді  жəне  істі  саналы  түрде  меңгеруге  көмектеседі. Биологиялық  активті
заттарды түзетін продуценттерді селекциялаудың осы екі тəсілі бұрыннан қолданып
келе  жатқан  дəстүрлі  əдістер  қатарына  жатады. Оларды  қолдану  антибиотиктерді,
амин  қышқылдарын, дəрумендерді  жəне  басқа  да  затарды  алу  мақсатындағы
микробиологиялық өндірісін құрудың негізгі шарттары болып есептеледі.

жүктеу/скачать 4,09 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: