Wiley жаңартылатын энергия
Биоотын өндірісіндегі генетикалық және метаболизмдік инженерияның рөлі
жүктеу/скачать 4,71 Mb. Pdf көрінісі
|
85ed3add3d2c01aa56fd50434f088231 original.4943233
| 5.2 Биоотын өндірісіндегі генетикалық және метаболизмдік инженерияның рөлі
Арзан биоотын өндірісіне арналған лигноцеллюлозаны қарастыру бииотын өндірісі үшін жаңа мүмкіндіктер береді. Бүгінгі таңда лигноцеллюлозды биомассаны биоотынға жоғары жылдамдықпен айналдыра алатын бірде – бір ағза табылмады. Мұндай мәселелерді жеңу үшін микробиологтар целлюлоза өндірісінің жолдарын өзгерту үшін генетикалық әдістерді қолданады. Мұны екі тәсілмен жасауға болады, біріншіден, целлюлозаны өндіретін микроағзаларды пайдалана отырып шығуды арттыру арқылы және екіншіден, целлюлозаның ірі ауқымды өндірісін қамтамасыз ету үшін өнеркәсіпте пайдаланылатын микробты целлюлозаның гендерін бактериялардың стандартты штаммдарына көшіру арқылы (рекомбинантты штамм алу арқылы). Целлюлоза бүліне салысымен, қанттар ашытқы немесе басқа микроағзалармен ашытылады. Өнеркәсіпте ферменттеуге жарамды жаңа штаммдар анықталды, жылу сүйгіш (термофильдік) бактериялар, ол жоғары температурада қантты этанолда өте тиімді ашытуы мүмкін, бұл процесс неғұрлым тиімді өтеді. Дәстүрлі микробиология молекулалық биологиямен біріктірілді, бұл биоотын өндірісі үшін жақсартылған 81 рекомбинанттық процестерді берді. Рекомбинантты ДНҚ түзетін ДНҚ екі молекулалары арасында гендердің қайта бөлінуі табиғи түрде микроағзаларда өтеді. Сондай-ақ, гендерді екі түрлі көздерден, тіпті омыртқадан бактерияға дейін біріктіру үшін ДНҚ-ды жасанды жолмен өзгертуге болады. Жасанды гендік қозғалыстар гендік инженерия ретінде белгілі, ал биотехнология әдетте генетикалық түрлендірілген микроағзаларды өнеркәсіптік пайдалану дегенді білдіреді. Рекомбинантты ферменттеуді зерттеудің түпкі мақсаты көлемді өнімділікті арттыру арқылы, яғни қысқа уақыт кезеңінде белгілі бір көлемде биотынның ең көп мөлшерін алу арқылы қалаған өнімді экономикалық тиімді өндіру болып табылады. Генетикалық түрлендірілген ағзаларды пайдалана отырып, рекомбинантты ақуыздарды мұндай биоөңдеу (1) шығымы жоғары тұрақты рекомбинантты клонды, (2) жоғары өнімді және оңтайландырылған ферменттеу процесін және (3) қалпына келтіру мен тазартудың экономикалық тиімді рәсімдерін талап етеді. Өкінішке орай, генетикалық түрлендірілген балдырлардың көптеген зерттеулерінің патенттелген сипаты зерттеулер мен әзірлемелерде қандай түрлері мен жаңа белгілері бар екенін түсінуді қиындатады. Тиісті мәліметтер тек қана патенттік өтінімдерде, қаржыландыратын агенттіктерде және атқарушы директорлармен жарияланған сұхбаттарда ашыла бастайды. Бұл ағзалар субстраттар ауқымын кеңейту үшін генетикалық түрлендірілген болатын, Escherichia Сoli [28, 29], Zymomonas mobilis [30, 31], Clostridium cellulolyticum, C. Reinhardtii и Saccharomyces cerevisiae [32, 33] сияқты этанолдық ағзалар жағдайындағы секілді, соның ішінде целлюлоза немесе қантты қоса алғанда, ыдыратудан босатылған. Сонымен қатар, лигноцеллюлозды биомассадан еритін қант өнімдерінің жалпы тиімділігі мен шығымының артуы әртүрлі жағынан қарастырылады, соның ішінде іріктемелі өсіру және тұрақсыз энергетикалық дақылдардың гендік инженериясы [34, 35], алдын ала өңдеудің жақсартылған технологиялары [36] және белсенділік пен тұрақтылықты арттыру үшін гидролитикалық ферменттердің бағытталған эволюциясы [37, 38]. Биомассадан отын өндіруді есепке ала отырып, шығындардың тиімділігін арттырудағы ең үлкен өсім өндірістің бірнеше кезеңдерін жеңілдетілген процеске біріктіру жолымен іске асырылуы мүмкін, онда гидролитикалық ферменттер бір мезгілде сольвентогенді ферментативті микробтың көмегімен орны бойынша өндірілетін болады деп күтілуде [39]. Сенімді биокатализаторлары (Saccharomyces cerevisiae) бар крахмалды этанол өндірісінен айырмашылығы, біріккен биопроцесс (ББП) үшін ол процесске арналып ерекше бірнеше түрлі сипаттамаларды ескере отырып әзірленген, жоғары түрлендірілген, пайдалануға ыңғайлы микроағза талап етіледі. Бұл қажетті сапалар ферменттердің өндірісін / тұрақтылығын, гексозалар мен алдын ала өңдеу тежегіштеріне пентоздарға төзімділіктің теңдестірілген өсуін, өнімнің максималды шығуы мен өндіріс жылдамдығын, еріткіштерге төзімділікті және процестің флуктуациясы есебінен сақтау қабілетін қамтиды. Табиғатта кездесетін микробтар көптеген ішкі қасиеттерге ие (яғни целлюлоза өндірісіне), олар оларды біріккен сызбада пайдалану үшін кандидаттар ретінде ұсына алады, бірақ басқа да қажетті фенотиптердегі кемшіліктерді әзірлеу керек немесе тікелей иесіне салу қажет. жүктеу/скачать 4,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|