Биотехнология
-
ежелден медицина мен ветеринарияда өз үлесін қосып
келе жатқан ғылым. Жасушалық биохимия, молекулярлық биология,
молекулярлық генетика, иммунологиядағы биотехнологияның қол
жеткізген жетістіктері медицина мен ветеринарияда жаңа балау
препараттар шығаруға көмектесіп келеді және аса қауіпті сібір жарасы,
туберкулез, бруцеллез, АҚТҚ және қатерлі ісік сияқты адам мен жануар
ауруларының емдеу мен балау жолдарын табуда.
Биотехнологияның зерттеу объектісіне көптеген тірі ағза түрлі
(бактериялар, ашытқылар, вирустар, ісік жасушаларының ағзалары)
өсімдіктер, жануарлар, сондай
-
ақ олардың оқшауланған жасушалары мен
субжасушалық құрылымдары жатады. Биотехнология осы тірі жүйедегі
жүріп жатқан физико
-
химиялық, биохимиялық және генетикалық
процестерді, оларда жүретін биосинтез, энергияның түзілуі, бұзылуы,
сондай
-
ақ ұйымдастырылған биохимиялық құрылымдардың қалыптасуын
қолданады. Сонымен, табиғаттың өзі биотехнологияға табиғи базалық
бағыт береді. Көптеген ғылыми және өндірістік мәселелерді шешу үшін
осы табиғи базаны дұрыс қолдану керек.
К.Эреки микроорганизмдерді қолдана отырып, белгілі бір өнімді алу
процесін анықтады. Сөйтіп 1919 жылы К. Эреки ғылымға «биотехнология»
терминін енгізді. Ертеде биотехнологиялық процестердің қолданылуы
б.з.д. VІ ғ. Вавилонда сыра қайнатудан басталған. Бұл адамның табиғи
биотехнологиялық үрдістерді тәжірибеде қолданғаны жайлы ерте
жазбалар болып табылады.
Ерте кездерден адамдар биотехнологияның процестерді нан пісіруде,
шарап жасауда, сүт өнімдерін ашытуда және т.б. өндірістерде қолданғаны
мәлім. Көне заманға қарағанда қазіргі адамзат және ғылымның даму
сатысында биотехнология дамуы ғылыми техникалық процестің заманауи
сатысымен сипатталады.
Биотехнологияның пайда болуы мен дамуының бірінші кезеңінде
микробиологтар мен энзимологтар көптеген нәтижеге жетті, ол соңғы 15
-
20 жылы оның дамуы молекулярлық биология, жасушалық ультра
құрылымды биология, вирусология, генетикамен байланысты. Заманауи
биотехнология ғылыми
-
техникалық процесте алда дамып келе жатқан
ғылымдардың бірі.
Болашақта ол денсаулық сақтауда кордиологияның мәселелерді түбімен
шешуді, қоршаған ортаны қорғауда, көптеген өнеркәсіп өнімдерінің
саласын, көпшілікті сауда
-
саттықпен қамтамасыз етуді, жалпы өмір сүру
процесін тереңнен зерттеуі көздейді.
Қазіргі
кезде биотехнологияда ветеринарияда бағалы биологиялық
белсенді заттар мен биопрепараттарды (антибиотик, фермен, гормон,
дәрумен және т.б.) өндіруде биологиялық әдісті қолданумен сипатталады.
Микробиологиялық биосинтез негізінде мал шаруашылығы мен
ветеринарияда қолданатын ақуызбен аминқышқылының алу әдісі
жасалынды. Гендік және жасушалық инженерияның дамуы бұрын қол
жетпеген заттарды (инсулин, интерферон, өсу гормоны) үлкен көлемде,
сондай
-
ақ жаңа және жоғары өсімдік, жануар және микроақзалар
сорттарын алуға мүмкіндік береді. Биотехнология жетістіктеріне
иммобилденген ферменттердің қолданылуы мен ветеринарияда
гибридома және олармен өндірілетін антиденелер диагностикамен емдеу
препарат ретінде кең қолданыс тапты.
Алғаш рет «биотехнология» термині 1917 жылы Карл Эреки
шошқаларды қант қызылшасымен қоректендіру кезінде олардың
өнімдерінің жоғарылауы жасалған жұмыстарының нәтижесінде
берілген.
Биотехнологияның пайда болуы мен даму тарихында ғылыми пән
ретінде голланд ғалымы Е.Хаувинк 5 кезеңді ажыратты.
Пастер ғасырына дейінгі кезең (1865 жылы). Сыра, шарап, нан
өнімдері және сыра ашытқыларын,
ірімшік алғандағы спирттік және сүт қышқылды ашытуды қолдану.
Сірке қышқылын және ферментативті өнімдерді алу.
Пастер ғасырлық кезеңі (1866
-
1940 жж)
-
этанол, бутанол, ацетон,
глицерин, органикалық қышқылдарды, вакциналарды өндіру.
Канализациялық суды аэробты тазалау. Көмірсулардан азықтық
ашытқыларды өндіру.
Антибиотиктер кезеңі (1940
-
1960жж)
-
тереңдетілген ферментация
жолымен пенициллин және басқа антибиотиктерді алу. Өсімдік
жасушаларын дақылдау және вирустық вакциналарды алу.
Стероидтардың микробиологиялық биотрансформациясы.
Меңгерілетін биосинтез кезеңі (1961
-1975) -
микробты мутанттар
көмегімен амин қышқылдарын өндіру. Тазартылған ферменттік
препараттар алу. Иммобилизацияланған ферменттерді және
жасушаларды өндірістік қолдану. Канализациялық суларды
анаэробты тазалау және биогаз алу. Бактериалды полисахаридтерді
өндіру.
Жаңа биотехнология кезеңі (1973 жылдан бастап)
-
биосинтез
агенттерін алу мақсатында жасушалық және генетикалық
инженерияны қолдану. Моноклоналды антиденелерді өндіретін
будандарды, протопласттарды және меристемді дақылдарды
будандастырып алу.
1.
Ауылшаруашылығындағы биотехнологияның рөлі
Биотехнология қазіргі инженерлік технология мен
аппаратураларды қолдана отырып, биологиялық бірнеше пәндер
негізінде қаланған биологиялық, химиялық және технологиялық
ғылымдар негізінде қалыптасқан. Биотехнология дамуының
қалыптасуына
-
ферментационды технология және инженерлік
энзимология, гендік инженерия және молекулярлық биология,
генетика саласындағы жетістіктер, тірі жасушаның биохимиясы
және физиологиялық қалыптасқан білім, биологиялық
ғылымның бір буыны, яғни негізгі бұтағы, т.б.
Шынында да, биотехнология ғылыми пән және өндірістік
технология есебінде тірі жасушаның биоөндіргіштік
белсенділігін зерттеуге, сапалы өндірушілік қабілдеті бар және
әртүрлі салаларда: ауыл шаруашылығында,
фармацевтикада
,
тағам өнеркәсібінде, биоэнергетикада, қоршаған орта
ремедиациясында, биоэлектроникада, тағы басқаларда
қолданылатын жаңа объектілерді құрып, жетілдіру мақсатына
арналған жұмысы бойынша үлкен көңіл бөлінеді. Ғылымның
әртүрлі саласындағы жетістіктер биотехнологияда
қолданылады.
Биотехнология жоғары технологиялардың қазіргі саласы
есебінде, оның тірі организмдер мен биологиялық үрдістерді
құрайды және әртүрлі өзіндік ғылыми бағыттар бойынша
дамиды: ауылшаруашылық, өнеркәсіптік, экологиялық,
молекулярлық, биотехнологиялық, имуннобиотехнологиялық
және т.б. 2. Биотехнология ағзаның биохимиялық,
физиологиялық, қайта орнына келу мүмкіншіліктерін зерттеп,
оның нәсілдік қорларымен қолданып, барлық биологиялық
бағдарламаларды түзетуге мүмкіндік болатын жолдарды табуға
жағдайлар тұдырады. Биотехнологиялық зерттеулердің
объекттері –
тірі ағзалардың негізгі топтарының өкілдері.
Олар
вирустер
, бактериялар, өсімдіктер және жануарлар, олардан
бөлек жүрген молекулалар, жасұшалар және жасұшалардың
құрамдарындағы заттар. Зерттеген уақытта тірі жүйелердің
мүмкіншіліктерін, олардың қорларын қарастырады.
Жануарлардың биотехнологиялық қорлары
келесі:
молекулярлық (геннің құрамы және қасиеттері);
физиологиялық (гаметалар банкі, тотипотенттік);
селекциялық (тұқым жақсарту, жаңа тұқым алу).
Сондықтан биотехнология осы тірі жүйелерде өтетін
физикохимиялық, биохимиялық және физиологиялық
үдірістерге, сол кезде шығатын қуатқа, өнімдердің жаратылуына
және дағдарлануына, ұйымдастырылған құрылымдардың
қалыптасуына сүйенеді.
Биотехнология ғылым болып өзіне келесі ғылыми пәндерді
кіргізеді:
а) молекулярлы биология микробиологиямен
бірігіп
микроағзалардың биотехнологиясын құрады; б) молекулярлы
биология, микробиология және химиялық инженерия бірігіп
молекулярлы биотехнология құрады;
в) жасұшалы биология молекулярлы биологиямен және
микробиологиямен бірігіп жасұшалы биотехнология жаратады;
г) жасұшалы биотехнология, жануарлардың көбею биологиясы,
акушерство және хирургия –
осы ғылымдар жануарлардың
көбею биотехнологиясын тұдырып отыр;
д)
жануарлардың даму биологиясы
, жануарлардың тұқымдарын
жақсарту, малдәрігерлік және жоғары айтылған ғылымдардың
бәрі жануарлардың биотехнологиясын тұдырады;
е) молекулярлы және жасұшалы биотехнология көбею
биотехнологиясымен бірігіп ұрық инженерия ғылымында жаңа
ағым тұдырады.
Ал биотехнологияның ғылым болып тұғаны –
ол молекулярлы,
жасұшалы биологияның көмегімен болған.
2.
Ауыл шаруашылығында қолданылатын
биотехнологиялық әдістер
Гаплоидты технология.
Гаплоидты технология әдістерімен селекциялық үрдісті
жылдамдату (андро
-
және гиногенез әдістері).
Өсімдіктердің
клеткалық селекция әдістері.
Абиотикалық және биотикалық стресс
-
факторларға төзімді
өсімдіктерді алу.
Индуцирленген мутагенез.
Трансгенді өсімдіктер мен трансгенді жануарларды алу және
оларды ауыл шаруашылығында пайдалану.
Қазіргі
таңда биотехнологияда маңызды орын алатын
технологиялардың бірі
-
гаплоидты технология. Ол алғаш рет
Үндістанда бастау алған технология болып табылады. 70
-
ші
жылдардан бастап гаплоидты технология қарқынды дамыды.
Алғаш рет гаплоидты өсімдіктің регенерациясын Гуха мен
Махешвари 1964 жылы жетілмеген тозаң мәдениетінде in vitro
алды (Datura innoxia), содан кейін In vitro темекі гаплоидтарын
(Nicotiana tabaccum L.) және күріш (Oryza Sativa L.) [14] сәтті
алған болатын.
Кейінірек бидай гаплоидтары (Triticum aestivumL.)антериялық
мәдениетте, оқшауланған микроспор мәдениетінде[15] жабайы
арпамен (Hordeum bulbosum L.) және жүгерімен (Zea mays L.) [16]
қашықтан будандастыру арқылы алынды. Осы салада Систу
бірлескен авторлармен және Лаббанимен бірге қатты бидайға
арналған дигаплоидтық зерттеуін жариялады. Олар
сипаттайтын негізгі жақсартулар
-
маннитолмен алдын
-
ала өңдеу
және колхицинді in vitro қолдану.
Клэпман арпа антерлерінің мәдениетінен жасыл көшеттерді
қалпына келтіру туралы және Кейінірек Хао оқшауланған арпа
микроспоралары мәдениетінің сәтті хаттамасы туралы
хабарлады.1976 жылы жиілігі 30%
-
ға дейін гексаплоидты
тритикалдағы гаплоидияның сәтті болғаны туралы хабарланды.
Октоплоидты тритикале антерлер мәдениетіндегі алғашқы
жетістік Қытайда алынды. Жартылай сәтті болған гаплоидтар
тетраплоидты тритикаледе де алынды. Оқшауланған микроспор
мәдениетінен алғашқы дигаплоидтар 2000 жылы Паук пен
бірлескен авторлардан алынды .
Жоғарыда айтылғандай, күріш дигаплоидтары алғаш рет 1968
жылы, ал оқшауланған микроспор мәдениетінде (Чен және
бірлескен авторлар) 1980 жылы алды .
ТМД елдері арасында гаплоидтық технологиямен айналысушы
елдердің көшбасшысы ретінде Түркия мемлекеті
танымал.Түркияөсімдіктердің генетикалық ресурстары мен
өсімдіктердің алуан түрлілігі және бірнеше мәдени өсімдіктер
мен көптеген өсімдіктердің шығу тегі немесе алуан түрлілігі
бойынша әлемдегі ең маңызды елдердің бірі болып табылады.
Дала дақылдарының Орталық ғылыми
-
зерттеу институты
(CRIFC) дәстүрлі әдістермен және молекулалық көбею және осы
сорттардың элиталық тұқымдарын өндіру әдістерімен дала
дақылдарының жаңа сорттарын жетілдіру бойынша қолданбалы
және іргелі ғылыми зерттеулерді жүзеге асырады.
2009 жылдан бастап CRIFC құрғақ аудандардағы Халықаралық
ауылшаруашылық зерттеулер орталығының (ИКАРДА)
қолдауымен генетикалық таза желілердің көбею кезеңі мен даму
ұзақтығын қысқартатын екі еселенген гаплоидты әдістерді
қолданады. Екі еселенген гаплоид өндірісі арпа мен бидайды
қоса алғанда, көптеген дақылдарды өсіру бойынша озық
селекциялық институттар мен коммерциялық компанияларда
қажетті құралға айналды. Екі есе гаплоидты технология табиғи
жыныстық репродуктивті процесті айналып өту арқылы өсімдік
селекциясының тиімділігін арттырады.
Достарыңызбен бөлісу: |