Микроорганизмдердің өндірістік штамдарын алудың жаңа тәсілдері

Жоспар
Кіріспе

1 Биотехнологияның обьектілері.
2 Өндірістік микроорганизмдер
3 Өндірістік микроорганизмдер селекциясы

Биотехнологиядағы ғылыми-зерттеулер мен техналогиялық жұмыстардың обьектілеріне микроорганизмдер, жануарлар мен өсімдіктердің клеткалары мен ұлпалары жатады. Клетка физиологиясының метоболизімін, генетикасын зерттеу, зертханалық жағдайда дақылдандыру әдісін жасау, өндірістік биомасса көлемеін арттыру, клеткалық метоболиттерді бөліп алу және тазарту биотехнологияда бір ғана мақсатты көздейді, ол адам тіршілігіне пайдалы өнімдерді түзетін микроорганизм штамын, жануар мен өсімдік клеткасын ұлпасындақылдандыруды жасау. Бұл жағдайда биологиялық обьектінің сапалық сипаттамасына биологиялық өнім құндылығы тәуелді болады. Сондықтан продуцент микроорганизмдердің биологиялық қасиеттерін зерттеу, сұрыптау және алу, генетикалық түрлендіру, трансгенді жануарлар мен өсімдікткрді алу негізінен биотехнологиялық үрдістеріне негізгі буын тізбегінің биологиялық технология бастамасы болып табылады.

Өндірістік микроорганизмдер
Суда және топырақта, адам мен жануар ағзасында мекендейтін, ризосфера және өсімдік ұлпасында мекендейтін микроорганизмдер табиғатта зат алмасуға қатысып, биологиялық белсенді қосылыстар түзеді, жануарлар ағзасында иммунопротекторлық қызмет атқарады және т.б. Микроорганизмдерді өндірістік және өндірістік емес деп токсономиялық жіктеу жоқ. Сонымен қатар өндірістік құнды микроорганизмдер жыл сайын сұрыптау және микроорганизмдердің генетикалық түрленуі арқылы толықтырылуда. Өндірістік микроорганизмдер - бұлар негізінен актиномицеттер және бактериялар, мицеляльды саңырауқұлақтар мен ашытқылар. Кейбір зерттеушілер битехнологиялық өндіріске қажетті, өзіндік биологиялық агент ретінде ферменттерді бөліп алады.

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 16 бет
Таңдаулыға:

әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің биотехнология, биохимия
және өсімдіктер физиологиясы кафедрасы

МИКРООРГАНИЗМДЕРДІҢ ӨНДІРІСТІК ШТАМДАРЫН АЛУДЫҢ ЖАҢА ТӘСІЛДЕРІ

Қабылдаған: Заядан Б.К.
Орындаған: Алашбаева Л.Ж.

2008
Мазмұны

1 Биотехнологияның обьектілері.
2 Өндірістік микроорганизмдер
3 Өндірістік микроорганизмдер селекциясы

Биотехнологияның обьектілері.
Биотехнологиядағы ғылыми-зерттеулер мен техналогиялық жұмыстардың
обьектілеріне микроорганизмдер, жануарлар мен өсімдіктердің клеткалары мен
ұлпалары жатады. Клетка физиологиясының метоболизімін, генетикасын зерттеу,
зертханалық жағдайда дақылдандыру әдісін жасау, өндірістік биомасса
көлемеін арттыру, клеткалық метоболиттерді бөліп алу және тазарту
биотехнологияда бір ғана мақсатты көздейді, ол адам тіршілігіне пайдалы
өнімдерді түзетін микроорганизм штамын, жануар мен өсімдік клеткасын
ұлпасындақылдандыруды жасау. Бұл жағдайда биологиялық обьектінің сапалық
сипаттамасына биологиялық өнім құндылығы тәуелді болады. Сондықтан
продуцент микроорганизмдердің биологиялық қасиеттерін зерттеу, сұрыптау
және алу, генетикалық түрлендіру, трансгенді жануарлар мен өсімдікткрді алу
негізінен биотехнологиялық үрдістеріне негізгі буын тізбегінің биологиялық
технология бастамасы болып табылады.

Өндірістік микроорганизмдер
Суда және топырақта, адам мен жануар ағзасында мекендейтін, ризосфера
және өсімдік ұлпасында мекендейтін микроорганизмдер табиғатта зат алмасуға
қатысып, биологиялық белсенді қосылыстар түзеді, жануарлар ағзасында
иммунопротекторлық қызмет атқарады және т.б. Микроорганизмдерді өндірістік
және өндірістік емес деп токсономиялық жіктеу жоқ. Сонымен қатар өндірістік
құнды микроорганизмдер жыл сайын сұрыптау және микроорганизмдердің
генетикалық түрленуі арқылы толықтырылуда. Өндірістік микроорганизмдер -
бұлар негізінен актиномицеттер және бактериялар, мицеляльды саңырауқұлақтар
мен ашытқылар. Кейбір зерттеушілер битехнологиялық өндіріске қажетті,
өзіндік биологиялық агент ретінде ферменттерді бөліп алады.
Өндірістік микроорганизмдер ішінде кең танымал продуценттерге;
Penicillium camtmbertii (провитамин А-бетта каротин), Eremothecium (витомин
В12 рибофлабин), Streptococcus thermophilus (антибиотик тиозин), Bacillus
subtilis (жемдік антибиотик бацитрацин), Streptomyces (антибиотиктер -
аминоглюкозидтер, макролиттер, тетрциклин, бетта лактамдар), Saccharomyces
cerevisiae (аспаздық ашытқы, сыра, спирт), айран, йогурт және т.б.) Бұл
тізімге жүздеген – продуцент микроорганизмдер кіреді. Өндірістік құнды
микроорганизмдерді талдау, қоршаған ортаны, адам, жануар және өсіидік
ағзасында мекендейтін мың микроорганизмдерден талдау жүргізеді.
Өндірістік құнды микроорганизмдер өндіретін біріншілік және екіншілік
метоболиттері бойынша жіктеледі. Біріншілік метоболиттерге амин қышқылдар,
витоминдер, нуклеотидтер, органикалық қышқылдар, ферменттер және т.б.
биологиялық белсенді заттар жатады. Екіншілік метоболиттр бұлар
антибиотиктер, олигопептидтер және т.б.
Өндірістік құнды микроорганизмдер ішінен бөлінеді;
- селекция жолымен алынған табиғи штамдар;
- қажетті пайдалы штамдарын күшейтетін индуцияланған мутация
нәтижесінде өзгерген штамдар;
- генетикалық түрленген микроорганизмдер.
Өндірістік құнды микроорганизмдер өзінің биологиялық сипаты,
метоболизімі бойынша қалған микроорганизмдерден айырмашылығы аз.
Микроорганизмдердің қарқынмен өсіп-өнуі және көбеюі қарқындылығына
бағытталған физиологиялық белсенділік, метоболизм қоршаған ортаның
абиотикалық және биотикалық факторларына тәуелді. Яғни кез-келген микроб
клеткасы берілген генетикалық бағдарлама бойынша үлкен өндіріс жүргізетін
минифабрика болып саналады.
Сонымен қатар өндірістік құнды микроорганизм топтары келесі
критерийлермен сипатталады:
- арзан және оңай қол жететін субстраттарда өсу;
- жұмсалатын қоректік субстраттың керекті мөлшерде пайдаланып
биомассаның жоғарғы өсуі және өнімнің жоғарғы болуы;
- қоректік субстратқа және дақылдандыру жағдайларына қойылатынжәне
өнімділік пен дақылдылыққа сәйкес тұрақт, генетикалық біртекті
болуға дағдылы;
- бактериофактарға және басқа да бөгде микрофлораларға тұрақты болуы;
- адамдарға және қоршаған ортаға зиянсыз болуы;
- мүмкіндігінше продуценттер термофильді және ацетофильді болуы керек,
себебі бұл жағдайда ферменттелетін субстратты бөгде микрофлора
инвазиясынан сақтау оңай;
- биосинтездің мақсатты өнімі экономикалық және шаруашылық құндылығына
ие болу, пайдаланған субстраттан оңай бөліну керек.
Әрине, өндірістік құнды штамның басқа микроорганизмдерден ерекшеленетін
негізгі қасиеті, соңғы өнімді аса жоғары синтездеу болып табылады.
Өндірістік құнды штамдар – критерийі бойынша, тиісті микроорганизм түрінен
жүз және мың есе асып түсуі керек. Көзделген өнімінң аса жоғары синтезі
клеткалардың метоболиттік үрдістерін өзгертуге бағытталған жол арқылы
алынады. Бұл үшін биологиялық обьект ретінде табиғи немесе генетикалық
түрленген микроорганизмдер қолданылады. Ізделген метоболитті шығаруды
жоғарылату және кейбір биологиялық қасиеттерін өзгерту арқылы, мысалы,
осымикроорганизммен арзан шикізаттың қолданысын жақсарту арқылы
биотехнологиялық өндірістің сапасын арттырады, сапалық сипаты сақтала
отырып көзделген өнімнің өзіндік құндылығын төмендетеді.
Бірақ зертханада алынған сол немесе биологиялық белсенді заттың аса
жоғары синтезі берілген микроорганизмдер үшін қалып емес және оның бақылау
механизмдері генетикалық детерминацияланған механизмдері метоболиттік
үрдістер реверсиясына аса жоғары өндірістік белсенділігінің тұрақсыздығына
әкелуі мүмкін. Бұл өндірістік микроорганизмді қолданудың кейбір мысалдары 1-
ші кестеде көрсетілген.
Микроб биомассасының биотыңайтқыш, биоинсектицид ретінде және т.б.
соңғы өнім болса, бұл өндірістік микроорганизмдерді жасауда қарапайым
болады. Бұл жағдайда сол немесе басқа микроб метаболитінің синтезі
белсенділігі туралы сұрақ аса маңызды емес.

Өндірістік микроорганизмдер және олардың синтез өнімдері

Организм Тип Өнім
1 2 3
Тағам өнімдері және сусындар
Saccharomyces cerevisiaeАшытқы жасушалары Аспаздық ашытқы, шарап,
эль
Saccharomyces Лагерн сырасы
carlsbergens
Saccharomyces rouxii Соя тұздығы
Candida milleri Француз қышқылы
Lactobacillus Бактерия
sanfransisco
Streptococcus Йогурт
thermophilus
Lactobacillus bulgaricus
Propionibacterium Швейцария ірімшігі
shermanii
Gluconobacter suboxidans Сірке қышқылы
Penicillium roquefortii Рокфор типті ірімшіктер
Penicillium camtmbertii Камамбер және ьри
ірімшігі
Aspergillus oryzae Саке(күріш крахмалы
гидролизі)
Rhizopus Темпе
Mucor Суфу (соя сүзбесі)
Monascus purpurea Анг-как(қызыл күріш)
Өндірістік химиялық заттар
Saccharomyces cerevisiaeАшытқы Этанол (глюкозадан)
Kluyveromyces fragilis Ашытқы Этанол (лактозадан)
Clostridium Бактерия Ацетон және бутанол
acetobutylicum
Aspergillus niger Саңырауқұлақ Лимон қышқылы
Xanthomonas campestris Бактерия Полисахарид
Амин қышқылдары және нуклеотидтер (дәмдік қоспалар ретінде)
Corynebacterium Бактерия L-лизин
glutamicum
Corynebacterium 5’-инозин қышқылы
glutamicum
5’-гуанил қышқылы
Біржасушалылардың ақуыздары
Candida utilis Ашытқы Қағаз өндіріс
қалдықтарынан микробты
ақуызлдары
Saccharomyces lipolutica Мұнай алкандары
микробтық ақуыздары
Methylopilus Бактерия Метанда немесе метанолда
methylotrophu өскендегі микробтық
ақуыздары
Витаминдер
Eremothecium Ашытқы Рибофлабин
Pseudomonas Бактерия В12 витамин
denitrificans
Propionibakterium Бактерия В12 витамин
Ферменттер
Aspergillus oryzae Саңырауқұлақ Амилаза
Aspergillus niger Глюкоамилаза
Trichoderma reesii Целлюлаза
Saccharomyces cerevisiaeАшытқы клеткалары Инвертаза
Kluyveromyces fragilis Лактаза
Saccharomyces lipolytica Лактаза
Aspergillus Саңырауқұлақ Пектиназалар және
протеиназалар
Bacillus Бактерия Протеазалар
Endothia parasitica Саңырауқұлақ Микробтың ұлтабарлық
ферменті
Полисахаридтер
Leuconostos Бактерия Декстран
mesenteroides
Xanthomonas campestris Ксантан
Дәрілік заттар
Penicillium chrisogenum Саңырауқұлақ Пенницилиндер
Cepahalosporium Цефалоспариндер
Streptomyces Бактерия Амфотерицин В,
канамицин, неомицин,
стрептомицин,
тетроциклин және т.б.
Bacillus brevis Грамицидин С
Bacillus subtilis Бацитрацин
Bacillus polymyxa Полимиксин В
Rhizopus nigericans Стероидтар
трансформациясы
Arthrobacter simplex Бактерия
Micobacterium
Гибридомалар Иммуноглобулиндер және
моноклональды
антиденелер
Сүтқоректілердің - Интерферон
клеткалық сызығы
Escherichia coli Бактерия Инсулин, адамның өсу
гормоны, соматостатин,
интерферон
Каротиноидтар
Blakeslea trispora Саңырауқұлақ β-каротин
Phaffia rhodozyma Ашытқы алеткалары Астаксантин
Энтомопотогенді
бактериялар
Bacillus thurinigiensis Бактерия Биоинсектицидтер
Bacillus popilliae

Екінші кестеде микроорганизмдерді тағам, химия өндірісінде,
фармацептикадаа қолданудың кейбір мүмкіндіктері көрсетілген. Өндірістік
микроорганизмдер өндірістің басқа да саласында; шаруашылық қызметінің басқа
да саласында қолданылады:
♦ Биогеометаллургияда кенге тапшы орындарынан металдарды алу
мақсатында сілтілендіру жолы арқылы, суда ерімейтін металл түрін еритін
түрге айналдыру арқылы (T
) сонымен қатар ауыр металдар аккумуляциясын лас көздерден
тұндыру кездерінде ( );

♦ Ағын суларды тазартуда спиртті, май қышқылдарын, параферинді,
араматты көмірсуларды, фенолды тотықтыратын аэробты және анаэробты
микроорганизмдер қолданылады( );

♦ Биотыңайтқыштар, атап айтқанда, нитрогин және азотобактерин
препораттары топырақты байланысқан азотпен байыту үшін қолданылады. (
);
♦ Биоинсектицидтер, құрамында бунақденеліліерге ( колорад өсімдік
биті, алма жемісінің тұқымдасы және т.б.) үшін потогпнді саңырауқұлақтар,
бактериялар және вирустар, жәндіктерге потогенді әсер етуші болып
табылады.( );
♦ Топырақты және суды ластайытн ксенобиотиктер, синтетикалық
қосылыстардың биодегредациясын толық минерализациялау, не жартылай толық
емес деградация, не олардың жинақталуы, полимеризациясы болуы мүмкін. Толық
дегредацияға ұшырайтын қосылыстар, яғни минерализация көміртек оксиді, су,
аммиак, сулфидтер және фасфаттарға дейін байланысты негізінен барлық
метоболидтік жолдан өтеді және микроорганизмдермен көміртек және энергия
көзі ретінде қолдануы мүмкін.
Табиғи экожүйелерде биодеградация, биотрансформация үрдістеріне
микроорганизм жиынтығы, араласқан дақылдар қолданылад. Мұнда субстратты
ыдыратудың әр сатысына әр түрлі микроорганизмдер қатысады. Биодеградация
үрдісіне монодақыл емес, микрооорганизмдер ассоциациясы қолдануының келесі
ерекшеліктері:
- құрамы бойынша күрделі, бір текті емес субстратты қолдануға
қабілеттілігі;
- күрделі органикаылқ қосылысты минерализациялауға қабілеттілігі;
- органикалық заттарды биотрансформацияалуға жоғары қабілеттілігі;
- токсикалық заттарға, соның ішінде ауыр металлдарға тұрақтылығы
жоғары;
- қоршаған ортаның биотикалық және абиотикалық факторлар әсеріне
жоғары тұрақтылығы;
- жоғары өнімділік, биодегредациялауға қабілеттілік.
Микроорганизмдерді қолдану мүмкіндігі

- Қалдықтарды қайта өңдеу, қоршаған орта жағадйын қадағалау;
- Энергия алу(биоэнергия);
- Жемдер, тағам қоспалары, сусындар, тұрмыстық химия өнімдерін алу;
- Минералды шикізаттарды бәлу;
- Затты тазалау және қанықтыру;
- Физиологиялық белсенді қосылыстарды алу;
- Биосинтез, биотрансформация, биодеградация үшін қолдану;
- Медицина, ветеринария және өсімдік өсіру шаруашылығында қолдану;
- Биоэлектроникада қолданады.

Биотехнологияда көбіне ашу, тронсформация, деградация және т.б.
үрдістерге қатысатын микроорганизмдер әртүрлі топтарының арнайы жинақталған
штамдар ассоциациясы қолданылады. Тамақ өндіірсінде сүт қышқылды өнімдерді
ашытуды жасау кезінде, айранды тәріздес саңырауқұлақтар консорцумы,
лактобациллалар, стрептококтар қолданылады. Ішек дизбактериозы кезінде
қолданылатын пробиотиктер құрамына лактобацилла, бифидобактерия, ішек
таяқшасы М17 ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.