Өнеркәсіптік микробиологияда биоинженерияны қолдану

С. Ж. АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ

Орындағандар:ТФП21-056

Қабылдаған:Әбілда Маржан Мұхтарқызы

Алматы - 2024

С. Ж. АСФЕНДИЯРОВ атындағы ҚазҰМУ

Жоспары

1. Кіріспе

2. Микробиологиядағы биоинженерияның негізгі бағыттары

3. Өнеркәсіптік масштабында қолданылатын микроорганизмдер

4. Микроорганизмдерді синтезді қолдану

5. Органикалық қосылыстардың биологиялық трансформациясы

6. Қорытынды

Notes: 2

С. Ж. АСФЕНДИЯРОВ атындағы ҚазҰМУ

Кіріспе

Өнеркәсіптік микробиология - микроорганизмдерді өнеркәсіптік масштабта әртүрлі өнімдер алу үшін пайдаланумен айналысатын ғылым мен өнеркәсіп саласы. Бұл аймақта микроорганизмдер (бактериялар, саңырауқұлақтар, ашытқылар, актиномицеттер және т. б. ) ферменттер, антибиотиктер, витаминдер, органикалық қышқылдар, биологиялық ыдырайтын полимерлер және басқа да биологиялық белсенді заттар сияқты заттарды алу үшін қолданылады.

Өндірістік микробиологияның негізгі бағыттарына мыналар жатады:

1. Ашыту биотехнологиясы

2. Антибиотиктерді өндіру

3. Биологиялық қалдықтарды өңдеу

4. Биотын

5. Тағам өндірісі

Өнеркәсіптік микробиология заманауи биотехнологияның дамуында басты рөл атқарады және ауыл шаруашылығына, фармацевтикаға және қоршаған ортаны қорғауға елеулі үлес қосады.

Notes: 3

Микробиологиядағы биоинженерияның негізгі бағыттары микроағзалардың генетикалық және метаболикалық түрлендіру әдістерін әр түрлі өндірістерде қолдану мақсатында әзірлеуге және қолдануға бағытталған. Негізгі бағыттары:

1. Гендік инженерия

Бұл бағыт қажетті қасиеттерді алу үшін микроорганизмдердің геномдарын өзгертуді қамтиды:

- ГМО құру

- Рекомбинантты ақуыздар

- Геномдық өңдеу

2. Метаболикалық инженерия

- микроорганизмдердің өнімділігін арттыру немесе жаңа өнімдер алу үшін олардың метаболикалық жолдарын өзгертуді қамтиды:

- Биоактивті қосылыстар өндірісі

- Биоотын өндірісі

- Полимер биосинтезі

3. Синтетикалық биология

4. Биоремедиация және қоршаған ортаны қорғау инженериясы

- қоршаған ортаны тазарту үшін генетикалық түрлендірілген микроорганизмдерді пайдалану:

- Дезактивация

- Биодеградация

5. Фармацевтикалық биоинженерия

- дәрілік заттарды өндіру үшін микроорганизмдердің дамуын қамтиды:

6. Биоөндіру және ашыту

- ашыту негізіндегі биоөнімдердің шығымдылығын арттыру үшін жаңа технологиялар мен микроорганизмдерді енгізу:

Бұл салалар тұрақты технологияларды дамытуға ықпал етеді және энергетикалық қауіпсіздік, денсаулық және қоршаған ортаны қорғау сияқты жаһандық мәселелерді шешу үшін микроорганизмдерді пайдалануға мүмкіндік береді.

С. Ж. АСФЕНДИЯРОВ атындағы ҚазҰМУ

Микробиологиядағы биоинженерияның негізгі бағыттары

Notes: 4

С. Ж. АСФЕНДИЯРОВ атындағы ҚазҰМУ

Өнеркәсіптік микробиологияда биоинженерияның қолданылуы өндірістік процестерді жетілдіру үшін маңызды рөл атқарады. Биоинженерия - генетикалық инженерия және биотехнология әдістерін қолдана отырып, микроорганизмдерді нақты мақсаттар үшін модификациялау және оңтайландыру процесі.

Негізгі бағыттар:

1. Генетикалық модификация:

Микроорганизмдерге қажетті қасиеттерді беру үшін олардың геномдарына өзгерістер енгізіледі. Бұл өнімділік пен төзімділікті арттырады. Мысалы, бактериялар немесе ашытқы штамдары биоотын, ферменттер, антибиотиктер және басқа да биологиялық өнімдерді көп мөлшерде өндіруге қабілетті етіледі.

2. Ферменттердің өндірісі:

Биоинженерия арқылы ферменттердің өндірісін күшейту және олардың қасиеттерін жақсарту - азық-түлік, химия, фармацевтика және энергетика салаларында кеңінен қолданылады. Оған амилоза, протеаза және липаза сияқты ферменттер жатады.

3. Биосинтетикалық жолдардың модификациясы:

Микроорганизмдерде метаболикалық жолдарды өзгерту арқылы жаңа өнімдерді немесе заттарды алу үшін қолдану, мысалы, антибиотиктер, аминқышқылдары, витаминдер, гормондар, және т. б.

4. Биопластиктер және биоматериалдар:

Микроорганизмдерді биоинженериялау арқылы қоршаған ортаға зиянсыз биопластиктер мен биоматериалдар шығарылады. Полигидроксибутират (PHB) сияқты биопластиктерді микроорганизмдер өндіреді және оларды өнеркәсіптік мақсатта қолдануға болады.

5. Биологиялық тазарту:

Модификацияланған микроорганизмдер өнеркәсіптік қалдықтарды, мұнай дақтарын немесе ауыр металдарды ыдыратуға және тазартуға пайдаланылады. Бұл қоршаған ортаны қорғау саласында маңызды рөл атқарады.

Өнеркәсіптік микробиологияда биоинженерияның қолданылуы тұрақты және тиімді өндіріс процесін құруға мүмкіндік береді.

Микробиологиядағы биоинженерияның негізгі бағыттары

Notes: 5

Өнеркәсіптік масштабында қолданылатын микроорганизмдер бірнеше талаптарға сай болуы керек. Өндірістік микроорганизм топтарын 1987 жылы А. Воробьев төмендегідей көрсеткіштермен сипаттады:

- арзан және оңай қол жететін субстратта өсу;

- биомассаның өсімі және субстрат қорына өнімнің жоғары болуы, өнімділігі жағынан түрақты, генетикалық біртекті болуы;

- бактериофагтарға, зиян тудыратын бөгде микрофлораларға түрақты болу;

- адамға, қоршаған ортаға зиянсыз болу;

- мүмкіндігінше продуценттер термофилді және ацидофилді болуы керек, сонда бөгде микрофлора инвазиясынан сақталады;

- пайдаланған субстратган оңай бөлінуі керек

Микробиологиялық өндірісте қолданылып жүрген технология төмендегідей кезеңдерден түрады:

1. Себілетін материялды даярлау

2. Қоректік ортаны даярлау залалсыздандыру

3. Микроорганизмдерден белгілі мақсатқа арналған өнімдерді бөліп алу

4. Препараттың тауарлық формасын алу

Дайындау кезеңі штамм-продуцентті таңдаудан, оның өнімділігін бағалаудан, яғни қажетті метаболиттің синтезін жылдам және тиімді жүргізу қабілетінен, оның фаголизиске төзімділігінен, pH өзгерісінен және температура тәртібінен, аэрацияға төзімділігінен, арзан қоректі ортада жақсы өсу қабілетінен басталады. Осы кезең бүтіндей биологиялық нысанаға - «өндіріс күшіне» арналған. Одан кейін зертханалык жағдайда ферментация сатысына өту үшін биопродуценттің таза дақылы алынады, бүл түқымдық материалды дайындау кезеңі. Қоректік ортамен биореакторға енгізілген түқымдық материал немесе штамм-продуценттің таза дақылы

бірден көбеймейді . Микробиологиялық синтездің тиімділігі, субстрат ретінде меласса, сүт сарысуы, мүнай және т. б. өнімдердің қалдықтары мен екіншілік шикізат көздерінің қолданылу мүмкіндігімен анықталады

С. Ж. АСФЕНДИЯРОВ атындағы ҚазҰМУ

Өнеркәсіптік масштабында қолданылатын микроорганизмдер

Notes: 6

Өнеркәсіптік микробиологияда Биоинженерияның-ауқымы техникалық құралдарды пайдалана отырып жасанды мүшелерді жасаудан немесе төмендеген немесе жоғалған физиологиялық функцияларды өтеу үшін регенеративті медицина әдістерін қолдана отырып, органдар мен тіндерді өсіру жолдарын іздеуден (биомедициналық инженерия) генетикалық түрлендірілген организмдерді дамытуға дейін созылады. Ауылшаруашылық өсімдіктері мен жануарлары (гендік инженерия), сондай-ақ қажетті қасиеттері бар қосылыстардың молекулалық дизайны (белоктық инженерия, инженерлік энзимология) қолданылады. Медициналық емес аспектілерде биоинженерия биотехнологиямен тығыз байланысты. Өнеркәсіптік микробиологияда биоинженерияны қолдану тиімді өндіріс процесін құруға көмектеседі.

С. Ж. АСФЕНДИЯРОВ атындағы ҚазҰМУ

Өнеркәсіптік масштабында қолданылатын микроорганизмдер

Notes: 7

С. Ж. АСФЕНДИЯРОВ атындағы ҚазҰМУ

Микроорганизмдерді синтезді қолдану

Микроорганизмдерді синтезді қолдану салаларын екі негізгі бағытқа бөлуге

болады:

1) микроорганизмдердің толық биосинтезі нәтижесінде биологиялық белсенді заттар мен өнімдерді (антибиотиктер, ферменттер,

дәрумендер, стериндер, аминқышқылдар

т. б) алу;

2) микробиологиялық трансформациялар, яғни химиялық және микробиологиялық

жетістіктерді қолдана отырып, көп сатылы дәрілік препараттар жене басқа да бағалы заттарды өндіру.

Экзогенді органикалық қосылыстарды түрлі пайдалы өнімдер мен физиологиялық белсенді заттарға айналдыра алатын микроорганизмдерді белсенді

полиферментті жүйелерді тасымалдағыш ретінде қолдану ете қолайлы. Себебі, олар

20 химиялық кезеңді қажет ететін өте маңызды айналуларды бір ғана кезеңде

жүзеге асыра алады. Сонымен қатар

химиялық синтезбен жасауға келмейтін

реакцияларды да оңай жүзеге асыруға

болады.

Notes: 8

С. Ж. АСФЕНДИЯРОВ атындағы ҚазҰМУ

Органикалық қосылыстардың биологиялық трансформациясы

Органикалық қосылыстардың биологиялық трансформациясы деп микроорганизмдер өздерінің ферменттерінің көмегімен жүзеге асыратын Органикалық заттардың молекулаларындағы жеке учаскелердің өзгеруіне әкелетін жоғары спецификалық физика-химиялық және биохимиялық реакциялар түсініледі. Бұл жағдайда олардың әрқайсысына белгілі бір реакцияны немесе ұқсас реакциялар тобын катализдейтін бір немесе бірнеше ферменттер қатысады.

Микробиологиялық әдістердің кемшіліктері келесідей:

1-ферменттер сұйық ортада жұмыс істейді, субстратты салыстырмалы түрде төмен концентрацияда еріген күйінде айналдырады;

2-микроорганизмдерді өсіру-энергия шығындарын қажет ететін процесс.

Ұқсас жұмыстар

ҚОРЕКТІК ОРТАЛАР

Микроорганизмдерді қоректік ортада өсіру

Биотехнология өндірісі

Ген инженериясы молекулалық биологияның жаңа саласы

Зерттеудің молекулалық - генетикалық әдістері

Микроорганизмдерді дақылдандыру

Микроорганизмдердің өсуі және дақылдау

Микроорганизмдерді өсіруге арналған қоректік орталар