Жасушалардың қосылу әдістерінің мүмкіншіліктері

               ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ
             БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
 СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ  
                  СМЖ 3-деңгейдегі құжаты
                                   ПОӘК
                                       
                                       
ПОӘК 042  -  18-9.1.62/03-2014
                                   ПОӘК
               <<Биотехнология негіздері>>
пәні бойынша  оқу  -  әдістемелік материалдары
                            № 2 - басылым
                                 11.09.2014ж.


                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                        
               <<БИОТЕХНОЛОГИЯ НЕГІЗДЕРІ>>
                                         
           пәнінің ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ
                                       
   5В070100  -  <<Биотехнология>>  мамандығы үшін 

      ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ МАТЕРИАЛДАРЫ











                                       







                                       
                                  Семей 
                                     2014
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
Дәріс № 2. Биотехнологиялық объектіні таңдау.
* Жинақталатын дақылдарды алу. 
* Микроорганизмдердің кейбір түрлеріне сипаттама. 
Биотехнологиялық процестің негізгі түйіні, оның мәнін анықтаушы жасуша болып табылады. Дәл сонда арнаулы өнімдер синтезделеді. Ю.А.Овчиниковтың бейнелі сөздерімен, жасуша шағын химиялық зауыт ретінде көрсетеді, мол өнімділікпен жұмыс істейтін, шекті келістілікпен және белгіленген бағдарламамен. Онда минут сайын жүздеген күрделі қосылыстар синтезделеді, аса ірі биополимерлерді қосқанда, бірінші ретте нәруыздар. 
Қазіргі биотехнологиялық өндірістің негізі-микробиологиялық синтез, яғни микроорганизмдердің көмегімен әртүрлі заттар синтезі. 
Табиғаттың объектілерінен тәуелсіз, биотехнологиялық зерттеулердің алғашқы кезеңі жасуша және тіндерден таза культураларды алу болып табылады.  
Микроорганизмдерге барлық прокариоттар жатады-бактериялар, актиномицеттер, риккетсиялар, және эукариоттардың бір бөлігі- ашытқы, жіп тәрізді саңырауқұлақтар, қарапайымдылар және балдырлар. Олардың ортақ қасиеттері- шағын мөлшері, сондықтан олар тек микроскоппен көрінеді.  Қазіргі уақытта 100 мыңға жуық әртүрлі микроорганизмдер түрі белгілі. Сонша көп әртүрлі микроорганизмдерге қалай дұрыс таңдау жасауға болады, дәл сол  түрге, бізді қызықтыратын өнімге?  Осыған ұқсас мәселелерді шешу үшін микроорганизмдерді бөліп алу жүргізіледі. Сынама сол немесе басқа продуценттің ортасы мүмкіндеу орынынан алынады. Осыған сәйкес көмірқышқылды микроорганизмдерге бензинді колонка маңындағы топырақ мекені болуы мүмкін, шарап ашытқылары көбіне жүзімде кездеседі, анаэробты целлюлоза іріткіш және метан түзетін микроорганизмдер көп мөлшерде күйіс қайтаратын жануарлардың қарындарында кездеседі. Сынама үлгісі арнайы құрамды сұйық қоректік ортаға енгізеді. Бұл орталар элективті деп атайды. Мұнда әртүрлі факторларды қайнату жолымен бізді қызықтыратын продуценттің өсу басымдылығы үшін  таңдалған шарттар құрылады. Бұл факторларға энергия көзі, көміртек, азот, рН мәні, температура, осмостық қысым және т.б. жатады. Продуцентке холестериноксидазалардың жиналуы үшін көміртектің бірден-бір көзі ретінде холестеринді орта қолданылады; көмірқышқылды микроорганизмдердің ортасы парафинмен; протеолитикалық және шиполитикалық ферментті продуценттердің- ортасы,нәруыз және майдан тұратын орта. Сонда микроорганизмдердің жинақтаушы культуралары болады.
 Келесі кезең- таза культураларды  бөліп алу. Ол үшін тығыз қоректік орталар  қолданылады, онда жинақтаушы культурадан алынған, сынама үлгісі отырғызылады. Тығыз қоректік ортадағы микроорганизмдердің жеке клеткалары жекеленген колонияларды түзеді, олардың келесі отырғызылуынан продуценттің таза культурасын алады, бір түр клеткалар популяциясынан тұратын. 
Микроорганизмдерді бөліп алудың басқа жолыда бар-микроорганизмдер коллекциясынан. Әр түрлі микроорганизмдер топтарының биохимиясы мен физиологиясын зерттеу нәтижесінен жиналған тәжірибесімен басқарылады: антибиотик продуценттерін көбіне актиномицеттер ортасынан табады, клеткадан тыс бөлініп алынған гидролитикалық ферменттер грам оң бактерияларға , этанолдың әдеттегә продуцентә-ашытқылар және т.б. тән. 
Арнаулы өнімдерді синтездеу қабілеттілігі продуцентті таңдаудағы негізгі белгісі болып табылады. Бірақта микробиологиялық өндіріс продуценттерге басқа талаптар қатарын қояды, маңызды көзқараспен өндіру технологиясына микроорганизмдер міндетті:
* Өсу жылдамдығы жоғары болу керек; 
* Тіршілік әрекетіне арзан тағамдық емес субстранттарды қолдану 
* Бөгде микрофлорамен жұқтыруға қарсы тұру керек.
Барлығы арнайы өнім өндірісінде шығынды айтарлықтай төмендетеді. 
Біржасушалы организмдер, тірі ағзалардың жоғарғы түріне қарағанда синтетикалық процестердегі жоғарғы жылдамғдығымен ерекшеленеді. Мысалы, массасы 500 кг сиыр бір тәулік ішінде 0,5 кг нәруызды синтездейді. Бұндай көлемдегі нәруызды бір тәуліктің ішінде 5г ашытқы көмегімен алуға болады. Сонша өсудің жоғарғы жылдамдығымен сипатталады, бірақ, барлық, микроорганизмдерге емес. Аздау мөлшерде өсетін олиготрофты микроорганизмдер бар Биотехнологиялық зерттеулерде аса маңызды объектілер фотосинтездеуші микроорганизмдер болып табылады. Олар өздерінің тіршілік әрекеттерінде күн сәулесін қолданады, клетканың әртүрлі заттарын синтездейді, нәтижесінде көмірқышқылын қалпына келтіреді, судың тотығуымен (цианобактериялар және эуукариоттар) қабаттасқан, атмосфералық азотты меңгере алу (прокариоттар) яғни ең оңайэнергия көзі, көміртек, қалпына келтіретін эквиваленттер және азоттан тұрады. Фототрофты микроорганизмдер аммиактың,  сутегі, нәруыз және әртүрлі биопрепараттардың продуценті ретінде тиімді. Биотехнологияға қолайлы объект термофильді микроорганизмдер болып табылады. Олар оптимальды жоғарғы температурада өседі. (60-800 С, жеке өкілдері 1100 С-қа дейін және жоғары, 3000С  - қа қысымға дейін өсе алатын микроорганизмдер мұхиттың тереңдігінен табылды) басқа микрофлораның өсуіне қиындық туғызатын темпетаруларда. Термофильдер ішінен құнды продуценттер табылады, спирттің, амин қышқылдың, ферменттің, молекулярлы сутегінің. Термофильдерді қолдану стерилизациялайтын өндіріс құралдардағы шығынды азайтады. Сонымен қатар, бұл организмдерде өсу және метаболиттік  белсенділігі жоғары, 1,5-2 есе, басқа мезофилдерден қарағанда.  Термофилмен синтезделетін ферменттер көбіне протеазалар Цермус кульдофилус қайнатуға, тотығуға, детергентке, органикалық ерігіштікке және басқада жағымсыз шарттарға жоғары қарсы тұра алады. Олар орташа температурада аз қозғалады.  
Объектілерді бөлу және жинақтау-биотехнологиялық процестің маңызды кезеңі. Бірақ оңай жинақтау жолымен жоғары белсенді продуценттерді алу мүмкін емес, сондықтан организмнің табиғатын керекті бағытта өзгерту шешімі туады. Бұл үшін селекциялық әдіс қолданылады. Олардың көмегімен микроорганизмдердің өндірістік штамдары алынады, микроорганизмдердің белсенді штамдарын 10, 1000 есе жоғарлататын синтетикалық белсенділік.







                                       
                      Дәріс № 3. Селекция.
Селекция әдістерімен алынған, микроағзалардың өнеркәсіптік штамдары. Индуцирленген мутагенез. Мақсатты өнімнің құрылымдық ұқсастықтарына орнықтылығы бойынша  -  продуценттерді іріктеу.

Селекция  -  ДНК нуклеотидті тізбектілігінде құрылымдық түрөзгергіштің салдарынан, тұқымқұалаушылығы секіріс тәрізді өзгерістерге ұшыраған, ағзаларды, яғни, мутанттарды бағытты іріктеу. Селекцияның басты жолы  -  бұл продуценттерді көз жұмып іріктеуден оардың геномдарын саналы құрастыруға дейінгі жол. Бірақ кенеттен мутацияларды іріктеуге негізделген, әдістер микроағзаларды пайдаланумен әртүрлі технологиялардың дамуында маңызды рөл атқарады.
Осындай жолмен ұзақ уақыт бойында сыра, шарап, наубайхана ашытқыларының штамдары, сіркеқышқылының, пропион-қышқылының бактериялары т.б. іріктелген болатын. Баспалдақты іріктеу туралы сөз қозғалып отыр: кезңдердің әрқайсысында микроағзалардың популяцияларынан ең жоғары тиімді клондар іріктеледі. Кенеттен түрөзгеруге негізделген, селекция әдісінің шектеулігі олардың төмен тиілігімен байланысқан, бұл үдерістің қарқындылығын мәнді түрде қиындатады. ДНК құрылымында өзгерістер сирек жүреді. Түрөзгергіштік туындау үшін, ген орташа алғанда 106-108есе еселенуі керек.
Көптеген ұрпақтар бойында үлкен көлемдерде бионысанды үздіксіз егумен сәйкестікте, 1мл тамшыларға 109 және одан артық жасушаларға жететін, микробты популяциялардың жоғары тығыздықтары мутанттардың жеткілікті үлкен мөлшерін алуға мүмкіндік береді. Үздіксіз тәртіпте егу барысында ең өнімділікті мутанттарды іріктеудің мысалы, ашытқылар тіршілігінің өніміне, этанолға төзімділік белгісі бойынша Saccharomyces uvarumашытқыларды іріктеу болып табылады. Қышқылдарға және сілтілерге, метаболизм өнімдеріне, ауыр металлдардың иондарына, т.б.-әртүрлі факторларға бионысандардың төзімділігін жоғарылатуға жол алатын, бұл қадамның жаңашылдығы-дақылдың СО2 бөлуімен және биореакторға ингибирлейтін фактордың (бұл жағдайда этанол) түсуімен-дақылдың тіршілігін сипаттайтын, параметрдің арасында кері байланысты орнатуда. Осындай белгілеудегі ұзақ (650 сағаттық) егуде, 10%-ға дейін концентрацияларда этанолдық ингибирлейтін әрекетіне резистентті, мутант ашытқылар алынған.
Геномның жасанды зақымдануында бионысан мутациялары жиілігінің күрт ұлғаюы-индуцирленген мутагенез селекцияның мәнді түрде жақсаруына әкеледі. ДНК-ның бірінші құрылымының өзгерістерін тудыратын, кейбір химиялық қосылыстар, ультракүлгін рентген немесе усәулелері мутагенді әсерге ие болған. Өздерін ұсына білген мутагендер қатарына азотты қышқыл, алкилдеуші агенттер,акридинді бояғыштар,  бром  -  урацил, т.б. жатады. 
Алынған клондардың тоталді тексерейін (скрипинг) жүргізіді. Ең өнімділікті клондарды іріктеп алып, сол немесе өзге мутагенмен өңдеуді қайталайды, ең өнімділікті нұсқаны қайта таңдайды, т.с.с., яғни, мұнда да керекті белгі бойынша баспалдақты іріктеу туралы сөз қозғалады.
Еңбегінің күрделілігі  -  индуцирленген мутагнез және тізбекті баспалдақты іріктеу әдісінің негізгі кемшілігі. Сондай  -  ақ мутациялардың сипаты туралы мәліметтердің болмауы да әдістің кемшілігіне жатады, зерттеуші ақтық нәтиже бойынша іріктеу жүргізіледі. Егер, ауыр металдарға төзімді, бактерия штамдары туралы сөз қозғалса, онда төзімділік әртүрлі мутация топтарына байланысты болуы мүмкін: а) бактерия жасушасымен металдар катиондарының жұтылу жүйесін басумен; б) жасушадан жұтылған катиондардың шығарылуын белсендірумен; в) ауыр металдардың ингибирлейтін әсеріне сезімтал, жүйелердің қайта құрылуымен.
Молекулалық генетикалық жетістіктері, мақсатты өнімнің құрылымдық аналогтарына төзімділіктері бойынша, продуценттерді іріктеудің мақсатқа сай әдістерін тәжірибеге  енгізуге мүмкіндік берді. Әдіс,  биосинтетикалық жолдың ақтық өнімімен кері байланыстың қағидасы бойынша, ферменттерді реттеуге негізделген (В.Г.Дебабов, 1984). Метаболит концентрациясының жоғарылауы, метаболит синтезіне қатысатын, ферменттің белсенділігін ингиьирлейді; немесе бұл ферменттің синтезін репрессиялайды. Осылайша, NH4 пен глюкоза болғанда көптеген бактериялардың жасушалары тіршілікке қажетті барлық азотқұрамды қосылыстарды синтездейді. Егер ортаға сол немесе өзге аминқышқылын қосса, онда оның 
                                       

Сурет 2. Ақтық өніммен биосинтетикалық жолдың негативті реттелуі: A, B, C, D-Ea, Eb, Ec, Ed  ферменттерімен, өршітілетін реакциялардың өнімдері.

Синтезі тез тоқтайды. Метаболиттің құрылымдық аналогтары да осындай әсер тудырады, бірақ олар метаболитті функционалды алмастыра алмайды. Мысалы, аминқышқылының аналогы ақуыз құрамына кіре алмайды, сондықтан аналогтың ақуыз құрамына кіре алмайды, сондықтан аналогтың қатысуында қалыпты жасушалардың өсуі, мақсатты өнімге ашығумен байланысты, басылады.
	
                                       

Бұл жағдайларда тек кейбір жасушалар ғана аман қалады. Бұл ферменттер синтезінің және белсенділігінің бұзылған реттелуімен мутенттар. 1) Еа ферменті (сурет 2) функционалдық белсенділігін сақтаған, бірақ ақтық өнімнің немесе оның аналогының ингибирлейтін әсеріне сезімталдылығын жоғалтқан; 2) Еа ферментінің синтезі  табиғатта өсімдіктердің обыр ісіктерін тудырады, өйткені олар бақылаусыз көбейеді. Осындай клондардың негізінде құнды қосылыстарды  алуға болады.


        Дәріс № 4-5. Инженериялық генетика. 
Генетикалық инженерия әдістерімен алынған, микроағзалардың өнеркәсіптік штамдары.
1. Қажетті генді алу 
2. Оны, репликацияға қабілетті, генетикалық элементке (векторға) құру.
3. Реципиент  -  ағзаға, вектор құрамына кіретін, генді енгізу.
4. Қажетті ген ие болған, жасушаларды сәйкестендіру (скрининг және селекция)
Қазіргі биотехнологияны көбінесе генетикалық инженерия негізіндегі биотехнология ретінде сипаттайды. Шындығында, бұл жасанды жасалған генетикалық бағдарламаларды жүргізудің нәтижесінде, бионысандардың бағытталған түрөзгергіштігіне қолданылатын негізгі жол. 					Кейде генетикалық инженерияның үш деңгейін ажыратады: 1) гендік  -  жеке гендерден тұратын, рекомбинантты ДНҚ  -  ымен тікелей манипуляциялау; 2) хромосомдық  -  гендердіңүлкен топтарымен немесе тұтас хромосомаларымен манипуляциялар; 3) геномдық - генетикалық материалдың барлығын немесе үлкен бөлігін біржасушадан басқасына тасымалдау. Қазіргі түсінікте генетикалық инженерияға рекомбинантты ДНҚ технологиясы  кіреді. Генетикалық инженерия облысындағы жұмыстар төрт негізгі кезеңнен тұрады: 1) қажет генді алу; 2) оны репликацияға қабілетті, генетикалық элементке (векторға) құру; 3) реципиент  -  ағзаға, вектордың құрамына кіретін, генді енгізу; 4) қажетті генге ие болған, жасушаларды сәйкестендіру (скрининг және селекция). Әрбіркезеңді жеке  -  жеке қарастырайық. 	Гендерді алу. Қажетті генді келесі түрмен алуға болады: а) оны ДНҚ  -  дан бөлумен; б) химиялық - ферментатитвті синтез жолымен; в) РНҚ тәуеді ДНҚ полимеразаның (ревертозаның) көмегімен, оқшауланған матрицалық РНҚ  -  ның негізінде жаңғыртумен.	Гендерді ДНҚ  -  дан бөлу. Оқшауланған ДНҚ бөлшектеуге ұшыратады. Ол үшін, нуклеотидтердің белгілі тізбектеріне ие болатын, үлескілерде ДНҚ ыдырауын өршітетін, рестрипциялық эндонуклеозаларды пайдаланады. Қазіргі уақытта, 85 әртүрлі нуклеотидті тізбектерді танитын, 400  -  ден астам рестриктазалар белгілі.		Ыдырау нуклеотидті жұптардың танылатын үлескісінің ортасында жүруі мүмкін, сонда ДНҚ  -  дың екі тармақшасы да бір деңгейде <<қиылады>>. Түзілген бөлшектер екітармақты (тұйық) ұштарға ие болады. Басқа рестриктазалар ДНҚ  -  ның тармақшаларын ығыстырумен ыдыратады, сондықтан баспалдақ түзіледі. ДНҚ жіпшелерінің бірібірнешенуклеотидтерге шығыңқы болады. Біржіпшелі (жабысқақ) ұштары түзіледі. Бір рестриктазаның әрекетімен алынған, ДНҚ  -  дың екі жабысқақ бөлшегі кездессе, онда ұштық тізбектерінің әсерінен өзара әрекетте оңай түседі. 		Қажет болғанда тұйық ұштары жабысқақтарға айналуы мүмкін. Ол үшін, тұйық ұштарға, жабысқақ ұштар беретін, рестриктазаның тану үлескілерімен екітізбекті тізбектілерді қосады. Жабысқақ ұштарымен нуклеотидті тізбектілік болуы мүмкін: а) алдын  -  ала сол рестриктазамен өңделген, векторға қосылуы; б) өзара комплементар ұштарды тігу жолымен сызықтық молекуладан сақиналыққа түрленуі мүмкін. Рестриктазалардың көмегімен ДНҚ  -  дан гендерді әдісі мәнді кемшіліктерге ие болған. Қажет генге сәйкес келетін, сол бірүлескіні ДНҚ  -  дан кесіп алуға мүмкіндік беретін, рестриктазаларды таңдап алу қиын.Қызықты генмен қатар, ДНҚ бөлшектреі, генді қолдануға кедергілер келтіретін, артық нуклеотидті тізбектіліктерге де ие болады. Рестриктаза нуклеотидті ген тізбектілігінің бөлігін ыдырата алады, нәтижесінде ген функционалдық толық құндылығын жоғалтады.						
Эупариотты ағзалардың гендері күрделі құрылысқа ие болған: кодтайтын ақуыздан, мәнді (экзондар) және аралық, мәнсіз үлескілерден (интрондар) тұрады. Осындай ДНҚ  -  матрицада синтезделген, алғашқы РНҚ түрөзгеріске ұшырайды. Нәтижесінде интрондарға сәйкес келетін, үлескілер жойылады, ал, экзондарға сәйкес келетін үлескілер, қосыла отырып, жетілген матрицалық РНҚ түзеді. Интрондардың болуы трансплантацияланған гендердің қалыпты қызметіне кедергі болып табылады. 		Рестриктазалармен ДНҚ  -  ын өңдеу барысында бөлшектердің қоспасы түзіледі. Бұлқоспадан, қажетті генге ие болатын, бөлшектерді бөліп алу  -  оңай мәселе емес. Бактериялық жасуша шамамен бес мың гендерден, ал эукариоттық жасуша  10  -  20  мың гендерден тұрады.					Гендердің химиялық  -  ферментативті синтезі. Бұләдіс  -  нативті ДНҚ  -  дан рестриктазалардың көмегімен гендерді <<қиюға>> маңызды альтернатива. Әдіс нуклеотидтердің арасында эфир байланыстарының кезеңдік түзілуі есебінен, қысқа (8  -  16 буынды) біртізбекті ДНҚ бөлшектерінің химиялық синтезінен және екі тізбекті поленуклеотидтердің түзілуінен, ДНҚ лигаза арқылы өзара олегонуклеотидтердің тігісінен тұрады.				
Химиялық  -  ферментативтік синтез нуклоетидтердің минимальді қажетті тізбектілігін дәл жаңғыртуға және ДНҚ бөлшектерінде артық нуклеотидті тізбектіліктердің, сонымен қатар, интрондардың элиминирленуімен байланысқан, мәселелерді болдырмауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар,әртүрлі рестриктазалардың реттегішіне тізбектіліктердің т.б. тану үлескілерін гендерге енгізу мүмкіндігі бар. 			
Гендердің химиялық  -  ферментативті синтезіне оның нуклеотидті тізбектілігі туралы толық ақпарат қажет, сондықтан әдістің қолданысы осындай ақпаратты алу мүмкіндіктерімен шектелген. Генде нуклеотидтердің тізбектілігі сәйкесті ақуыздың алғашқы құрылымы негізінде жаңғыруы мүмкін. Ген құрылымын талдаудағы триумф  -  кодталатын ақуызда аминқышқылды қалдықтар тізбегінің және ДНҚ нуклеотидті тізбектілігінің параллель жаңғыруы. Химиялық  -  ферментативтік синтез әдісімен ас  -  оператор Е coli, проинсулиннің, инсулиннің А және В тізбектеріндегі, соматостатиндегі гендер алынған. 						
Жасушадан бөлінген матрицалық РНҚ негізінде гендердің ферментативті синтезі. Бұл гендер синтезінің ең танымал әдісі. Кері транскриптаза (ревертаза), мРНҚ  -  на комплементарлы, ДНҚ жіпшелерінің синтездерін өршітеді. Комплементарлық ДНҚ және кДНҚ деп аталатын, алынған біртізбекті ДНҚ  -  лып, ДНҚ  -  полимеразаны немесе ревертазаны қолданумен, ДНҚ  -  ның екінші жіпшесін синтездлеуге арналған матрица ретінде пайдаланады.	Қарастырылатын әдістің артықшылығы, ген интрондарсыз және басқа транскрибцияланбайтын тізбектілерсіз алынады. Сонымен қатар, генді ДНҚ бөлшектерінің қоспасынан іріктегеннен гөрі, мРНҚ  -  ның қажет түрін жасуша аккумуляциялайтын, жағдайларды жасау оңайырақ. РНҚ тәуелді ДНҚ синтезінде негізделген, әдісті қолдануда 1979ж.адамның өсу гормонының генін алу үлкен жетістік болып табылады.		Генді векторға енгізу. Сол немесе өзге тәсілмен алынған, ген ақуыз құрылымы туралы ақпаратты жүзеге асыра алмайды. Геннің әрекетін басқаратын қосымша механизмдер қажет, сондықтан генетикалық ақпаратты жасушаға тасымалдау векторлар құрамында жүзеге асырылады. Векторлар  -  өз бетінше реплткацияға қабілетті сақиналы молекулалар. Ген вектормен бірге рекомбинантты ДНҚ  -  ын түзеді. Рекомбинантты ДНҚ  -  ды құрастыру in Vitro жүзеге асырылады. Вектордың сақиналы молекуласы рестриктазамен айырылады. Алынған сызықты ДНҚ молекуласы, ДНҚ  -  ны енгізетін ұштарға комплементарлы, жабысқақ ұштарға ие болуы қажет. Енгізілетін геннің және вектордың комплементарлы жабысқақ ұштарын ДНҚ лигазаның көмегімен, біріңғай сақиналы молекула түзумен, қайта тұйықтайды.	Векторлардың екі негізгі класын ажыратады: вирустар және плазмидтер. Генетикалық векторлар ретінде вирустарды пайдалану барысында туындайтын, маңызды мәселе  -  аттеньюация болып табылады. Аттеньюация  -  вируспен зақымдалған жасушалар аман қалуы және ұрпаққа өзгерген генетикалық бағдарламаны беруі үшін патогенділіктің әлсіреуі. Бүкілағза бойымен басты инфекция қысқа мерзімде дамитындай, жануар немесе өсімдік ұлпасында тарай отырып, жасушадан жасушаға тез тасымалданатын вирустардың қабілеті биотехнология үшін үлкен мәнге ие болған. Вирустардың осындай қасиеті ересек ағзадағы соматикалық жасушалардың генетикалық түрөзгеру мүмкіндігін ашады. Бұл қатынаста барлық он адам ағзасының жасышаларымен жетіспейтін гендерді таситын, вирустарды енгізу жолымен, адамның тұқым қуалайтын ауруларын емдеу жолдары ашылады. 					

                                       


Плазмидтер  -  бактериялардан, саңырауқұлақтардан, өсімдіктерден және жануарлардан табыған, автономды өздігінен репликацияланатын генетикалық бірліктер. Генетикалық инженерияда бактериялық плазмидтер, әсіресе Е coli плазмидтер кең қолданыс тапқан.	
Генетикалық векторға оқшауланған генді құру.					Бактериалдық плазмидтер, бактериялардың коньюгациясы жолымен жасушадан жасушаға генетикалық ақпаратты тасуға қабілетті  коньюгативті және бактериалық трансформация механизмі арқылы бір жасушадан басқасына тасымалданатын коньюгативті емес деп бөлінеді. Дербес тасымалдауға қабілетті плазмида  -  көмекші болған жағдайда ғана, коньюгация жолымен коньюгативті емес плазмидтердің тасымалы мүмкін болады. Кейбір плазмидтер амплификацияға қабілетті, яғни жасушада көшірмелердің үлкен санын түзеді, бұл гендерді фенотипті өрнектеу дәрежесін күрт жоғарылатады. 						
Векторларды құру барысында зерттеуші оған рестриктозаларды тану үлескілерін, сондай  -  ақ оңай танылатын белгілерді кодтайтын гендерді - маркерлерді енгізеді. Осы белгілер бойынша, вектор тасымалдаушылар болып табылатын, жасышаларды іріктеуге болады.		
Космидтер  -  плазмидтер үлкен қызығушылық оятуда - олардың құрамына, ДНҚ  -  ның қапталуына жауап беретін, IEcoli фагтың ДНҚ cos  -  үлескісі енгізілген. Осындай плазмидалар генетикалық ақпараттың өте үлкен көлемін тасымалдауға қабілетті, рекомбинантты ДНҚ фагті бөлшектерге қапталуы мүмкін.						
Өсімдіктердің генетикалық инженериясына қатысты Rhizobium және Agrobacterium туыстар бактерияларының плазмидтері тиімді. Agrobacteriumtumifaciens  -  те Ті  -  плазмидтер болады, ДНҚ плазмидтердің Т  -  үлескісі кейбір түрлердің өсімдіктерінде геномға құрылуы мүмкін. Ті  -  плазмидтерде үш ген (онкоген) болады, оның екеуі ауксин синтезінің кезеңдерін кодтайды, ал үшіншісі цитопининнің синтезіне жауап береді. Қалыпты өсімдік жасушаларының өсуі бұл гормондардың тыстан түсуімен реттеледі. Интеграцияланған күйдегі Т  -  1 плазмидтер  -  Т  -  үлескілерден тұратын жасушалар, қатерлі ісіктерді  -  өсінділерді түзе отырып, бақылаусыз көбейеді. Плазмидтер оларда онкогендерді қиюмен <<қарусыздандыруы>> мүмкін. Қажетті өнімді кодтайтын, генді Т  -  үлеске қою, генетикалық нженерия үшін пайдалы векторға плазмидтердің түрленуіне алып келеді. Бірге опиндер деп аталатын октопиннің және нополиннің  -  аргинин туындыларының - аномальді аминқышқылдарының синтезін зақымдалған жасушаларда Т  -  1 плазмидтер индуцирлейді. Опиндердің синтезге қабілеті пайдалы генетикалық маркер болып табылады. 						Реципиент ағза жасушаларына гендерді тасымалдау. Плазмидаға құрылған гендерді беру коньюгация немесе тасымалдау жолымен жүзеге асырылады. Егер гендер вирустың геномына құрылса, онда ақпаратты тасудың ең тараған тәсілі тасымалдау болып табылады.		
Тасымалдау  -  жасуша белгілерінің өзгерісін тудыратын реципиент жасушаға плазмидті және бос ДНҚ  -  ның тасымалдануы. Бұл кезде реципиент хромосомасына немесе қандай да бір хромосомадан тыс генетикалық бірлікке біржіпшелі ДНҚ бөлшегінің рекомбинациясы мен интеграциясы жүреді. Тасымалдануды бактериялар ДНҚ тудыруы мүмкін. Мұны алғаш рет  Гриффит пневмококктардан байқаған. 		Бактерия жасушасына ДНҚ  -  ның енуі оның өкілетті, яғни сезімтал күйін қажет етеді. Streptococcus және Pneumococcus өкілдерінде, 5  -  10 мД молекулалық салмақпен ақуыздар  -  өкілеттік факторлары ерекшеленген және тазартылған. Жасушаның өкілеттілігі сондай  -  ақ сыртқы ортаның шарттарымен де анықталады. Ecoli және В subtillis- те СаСl2  -  мен полиэтиленгликольмен ( ПЭГ) жасышаларды өңдеумен тиімді тасымалдауға қол жеткізіледі.		
Жасушаға енетін генетикалық материал  жасуша ішілік нуклеозалармен шабуылдануы мүмкін. Бұл жағдайда келесілер табысты тасымалдануға ықпал етеді: 1) нуклеозалардың белсенділігін немесе синтезін бәсеңдету және 2) липосомаларға тасымалдайтын ДНҚ қосу  -  жасанды жарғақшалы лепидті везикулалар.				
Өсімдіктердің және саңырауқұлақтардың, негізінен ашытқылардың тасымалдануын жүргізу үшін, интактілік протопласттарды алу қажет. Тетрциклин антибиотигіне төзімді, ашытқылар осындай тәсілмен алынған. Agrobacterium tumifaciens және өсімдіктер (петуния) протопласттарын бірлесіп өсіру өсімдік жасушаларының ерекше жоғары тиімділікті тасымалдануына алып келеді. СаСl2 және ПЭГ қатысуында фосфатидилсеринхолестеринділипосомаларға қосқанда, өсімдіктердің жасушалары генетикалықвирус материалымен  тасымалдануы мүмкін. 	Тасымалдау генетикалық ақпартты берудің ең әмбебап жолы болып табылады, ол генетикалық инженерия үшін ең үлкен мәнге ие болған. Коньюгация мен трансфекцияны, гендерді тиімді тасуға арналаған арнайы айлабұйымдармен күрделенген тасымалдаудың нұсқалары ретінде қарастыруға болады.				Коньюгация жолымен кейбір плазмидалардың тасымалы ғана жүреді. Бұл жағдайда, ақуызды түтікшелер болып табылатын жыныс бүртікшелерімен бактерияларының бір (еркек донорлық) жасушасынан басқа (әйел, реципиенттік) жасушасына ақпарат көшеді.Конъюгативті тасымалдауды дербес жүзеге асыратын, плазмидтер шеңбері шектелгенімен,конъюгативтік емес плазмидтер, көмекші-плазмидтердің қатысуында, конъюгация жолымен берілуі мүмкін.
Трансфекция ретінде, жасушада вирус бөлшектерінің дамуына алып келетін, фаг немесе вирус гендерінің бүкіл жиынтығының берілісін айтады. Генетикалық инженерияда трансфекцияны жүргізу әдістемесіне бактерияларға қосымша сферопласттардың алынуын, жасушадан тыс нуклеазолардан инкубация ортасын тазалау және трансфекция тиімділігін мәнді жоғарлататын, протаминсульфатпен сәйкестікте сол немесе басқа фагтың тазартылған ДНК-ны қосу жатады. Вирустық табиғаттың сәйкес векторларымен өсімдіктер және жануарлар жасушаларының трансфекциясы протопласттар мен тазартылған ДНК-ды пайдалануда да, сондай-ақ бүтін көпжасушалы ағзалардың (бұл жағдайда көбінесе трансфекция туралы емес, инфекция туралы айтады) немесе ДНК-ның вирус бөлшектерімен зақымдануында да жүргізілуі мүмкін.
Қажетті генге (гендерге) ие болған, реципиент - жасушаларды сәйкестендіру. Тасымалдау, конъюгация немесе трансфекция жүргілілген соң, ген-насанаға ие болатын, жасушаларды сәйкестендіру қажет. Генно-инженериялық жобаның табыстылығы көбінесе пайданылған іріктеу әдісінің тиімділігіне тәуелді болады. Гендердің трансплантациясынан кейін, жасушалардың аздаған бөлігі ғана қажетті генге ие болатынын ескерсек, геннноинженериялық өңдеудегі бұл кезеңнің мәні айқындала түседі. Жасушаларды іріктеу екі кезеңде жүреді.
Бірінші кезең  -  сәйкесті векторға (генді транспланттауға қызмет ететін) ие болатын, жасушаларды іріктеу. Көбінесе бұл іріктеу, вектор белгіленген, гентикалық маркармен жүргізіледі. Антибиотиктерге орнықтылықтың детерминаттары векторда, антибиотикпен ортаға егу барысында, бұл векторға ие болатын, жасушалармен бактериялық популяцияны байытуғв мүмкіндік береді.
Екінші кезең - вектроға ғана емес, нысана - генге де ие болатын, жасушаларды іздеу. Ол үшін әдістердің екі тобын қолданады:
1)  Реципиент-жасушалардың ДНК-ын тікелей талдауға негізделген әдістер: а) ДНК-ың нуклеотидті тізбектілігін анықтау; анықталатын генге болжамды ие болатын, жасушалардан, бұл генге ие болатын,үлескілерді іздеу жүргізілетін, вектор ДНК-ын ерекшеленеді; содан кейін нуклеодидті ген тізбектілігінің секвенделуін  жүргізеді; б) жасушалардан бөлінген, қажетті ген  немесе оған сәйкесті  РНК-ы болуы мүмкін болатын шатырмен ДНК-ның гибридтелуі. Алдын-ала оқшауланған ДНК-ын біртізбекті  күйге ауыстырады және біртізбекті ДНК - (немесе РНК) шатырымен өзара әрекетке түсіреді. Одан кейін екітізбекті гибридті ДНК молекулаларының болуын анықтайды.
2)  Генмен кодталатын, белгіні сәйкестендіруге негізделген әдістер; а) генмен кодталатын, ферменттер синтезінде болатын, қосылысты түзететін жасушалардың немесе нысана  -  ген трансляциясының және транспкрипциясының өнімін  -  ақуызды синтездейтін, жасушаларды тікелей іріктеу-осылайша химерлік плазмидалар қоспасымен тасымалданған, жасушалар популяцияларынан гистидин синтездейтін ашытқылырды осылайша іріктеген; б) нысана - генге ие болған жасушалардың ғана өсуін қолдайтын, селективті орталарды пайдалану; мысалы, р-галактозидаза геніне (лактозаны жоюға қажетті ферментке) ие болатын, жасуша-рецепенттер, көміртектің жалғыз көзі ретінде лактозамен ортада бактерия жасушаларын өсіру жолымен, іріктелуі мүмкін; в)иммуннологиялық детекция: егер рекомбинантты ДНК құрамында анықталатын ген транкрибцияланса және тасымалданса, бірақ ағза фенотипіне ешбір әсер көрсетпесе ғана қолданылады; мысалы, егер ген адамның а-интерферонын коттаса, бактерия жасушалары ризаланып, артынан анти денелермен а-интерферонға анти геннін байланысу реакйиясын жүргізеді.
Генетикалык инженерия және процудент - жана ағзаларды құрастыру. Генетикалық инженерия әдістерінің көмегімен, өте әр түрлі өнімдерді синдездеуге қабілетті, микро ағзалардың жана формалардың, сонымен қатар, өсімдіктен және жануардан алынатын өнімдерді белгіленген жоспар бойынша құрастыруға болады (Н.С.Егоров, В.Д.Самуилов.1985). Бұл кезде микроағзалардың өнімділігін және жоғары өсу жылдамдығын, әртүрлі шикізат түрлерін жоюға қабілеттілігін ескеру қажет биотехнологияның алдындағы кең келешек адам ақуыздарының микробиологиялық смнтез мумкіндігіне жол ашады: осындай тәсілмен соматостатин, интерферондар, инсулин, өсу гармоны алынған.
Жаңа процудент - микроағзаларды құрастыру жолындағы негізгі мәселелер келесілерге негізделген:
1. Өсімдіктен, жануардан және адамзаттан алынған гендер өнімділері оларға бөтен жасуша ішілік ортаға түседі, мұнда микробты протеазалармен ыдырауға ұшырайды. Ерекше тез бірнеше минутта соматостатин секілді қысқа пептидттер гидролизденеді. Микробтың жасушада генноинженерлік ақуыздарды қорғау старатегиясы келесілерге негізделген: а) протеазалар ингибаторларын қолдануға; протеаза ингибиторның синтезіне жауапты, РТ генмен Т4 фагтың ДНК-бөлшегін,негізгі интерферон генін плазмидалар енгізу барысында адамзат интерферонының шығымы 4 есеге өсті (В.И.Таниянин, 1985) ; б) гибридті ақуыз молекуласының құрамында керекті пептидті алуға; в) гендердің амплификациясына (көмірлер санының ұлғаюына); плазмида құрамында адамзат проинсулиннің генін көпреттік қайталау Е.coli жасушасында бұл ақуыз мультимөлшерінің синтезіне алып келеді,ол мономерлік проинсулинге қарағанда,жасуша ішілік протеазалардың әсеріне мәнді түрде орнықты болып шықты.
2. Көп жағдайда трансплантацияланған геннің өнімі егу ортасына босатылмайды және жасуша ішінде жинақталады, бұл оның бөлінуін мәнді қиындатады. Мысалы, Е.coli көмегімен инсулинді алудың қабылданған әдісі жасушалардың ыдырауын және инсулинннің тізбекті тазалануын болжайды. Генетикалық инженерияның сүйікті нысаны Е.coli-ден басқа блонысандарға биотехнологиялардың қайта бағдарлануы да ақталған.Сонымен қатар, Е.coli салыстырмалы аз ағуыздарды эпскреттейді. Сондай-ақ, бұл бактерияның жасуша қабырғасы тосинді зат эндокотиннен тұрады, оны фарманалогиялық мақсаттарда қолданылатын өнімдерден мұқият бөлу қажет. Генетикалық инженерияның нысандары ретінде грамоң бактериялары (Bacillus, staphulococcus, streptomuces, туысының өкілдері) тиімді. Негізінен  Bacillus,subtillis дақылды егу ортасына 50-ден астам әр түрлі ақуыздарды бөледі. Оларды қатарына ферменттер,инцептициттер, антибиотиктер кіреді. Сондай-ақ эукароиттық ағзаларда тиімді. Олар артықшылықтар қатарын иеленген, негізінен, ашытқы интерфероны, адамзат ақуызы сияқты, гликолизделген формада синтезделеді (Е.coli жасушаларында синтезделетін интерфероннан ерекшелігі.
3. Көптеген тұқым қуалайтын белгілер бірнеше гендермен котталады, және генноинженерлік өңдеу әрбір гендердің тізбекті трансплантация кезеңінде ие болу керек. Жүзеге асырылған көпгенді жобаның мысалы, шикі мұнайды жоюға қабілеті,  Pseudomonas штамын жасау болып табылады. Плазмидалардың көмегімен, октанды, комфораны, ксилолды, нафталинды ыдырататын, ферменттердің гендерімен тізбекті байытылды. Кейбір жағдайларда, бір плазмиданың көмегімен тұтас гендер болктарынын бір уқытта транплантациясы мүмкін болады. Нитрогеназды кешеннің құрылымдық құрамдарына да, сондай-ақ синтездерінің реттелуіне жауап беретін, кем дегенде 17 әр түрлі болуымен ағзаның азотты бекітуге қабілеттілігі анықталады. Қазігі уақытта генетикалық инженерия барлық жандылардың патшалығын игерген. "Бөтен" гендердің фенотиптік өрнектелуі бактерияларда ғана емес, сонымен қатар ашытқыларда, саңырауқұлақтарда, өсімдіктерде, жануарларда да алынған. Гентикалық инженерияның ыңғайлы, жақсы зерттелген және өндірістік құнды нысандары Saccharomyces (шарап, наубайханалық, сыра ашытқылары), Zymomanas (этанол алуға арналған) туыстарының өкілдері, ашытқылар болып табылады. Табысты генноинженерлік өңдеулердің қатарына гепатит вирусының беткі антигенін, а-интерферонды кодтайтын, гендерді ашытқыға енгізу жатады. Антибиотиктердің продуценттері ретінде саңырауқұлақтармен генноинженерлік жұмыстар жүргізіледі. Генетикалық өсімдіктер инженриясының дамытудың магистролді жолдарына келесілер кіреді: 
1) басқа өсімдіктерден алынған, гендердің көмегімен қосымша заттармен (зеин, секалин, глутенин, легумин, глиаин, альбулин) өсімдіктерді байыту; 
2) ақуызмен байланыстыратын (6-хлорофилл, бисфосфаткарбоксилаза, рибулозо-1,5 гендер негізінде өсімдіктер фотосинтезінің тиімділігін жоғарылату; 
3) мысалы, азотты тасымалдауда және қорға жинауда қатысатын, глутамин-синтазаны кодтайтын, гендерді қолданумен, азотты метаболизмді өзгерту; 
4) Гербицидтерге, топырақтардың тұздануына, жоғары және төмен температураларға, сыртқы ортаның басқа жайсыз факторларына төзімділікті беру. 
Сонымен қатар, өсімдіктер адамының ақуыздарын-инсулинді, интерферонды, өсу гармонын алу үшін қолданыла алады.
Генетикалық өсімдіктер инженериясы жасушалардың ядролық генонымен ғана емес, сонымен қатар, митохондриялардың және хлоропласттардың генонымен де манипуляцияларға ие болады. Өсімдіктің азотты тыңайтқыштарға мұқтаждығын жою үшін, хлоропластты геномға азотфикация генін енгізген өте тиімді. Біздің уақытта гентикалық векторлардың және бұл векторлардан тұратын, өсімдіктердің биотехнологтардың қадағалауынан шығып кету мүмкіндігі қауіп төндіреді. Біріншіден, генноинженерлік дәнді дақыл өсімдіктерінің арам шөптерге түрлену қаупі айтылады. Басқа өсімдіктерге залал келтіре отырып,табиғатта тез таралуға қажетті белгілердің, "арам шөптіліктің" кешені - тұқымдарды себудің тиімді механизмдері, сыртқы ортаның жайсыз факторларына бейімделу, т.б.  -  бір немесе бірнеше гендерді трансплантациясына байланысқан гербинидтерге төзімділік егу айналымдарында мәселелер тудыруы мүмкін: белгіленген егу алаңында егілген гербицидтерге төзімді өсімдік, оны алмастырған ауылшаруашылық дақылына қатысты, келесі жылда арамшөп болып табылады, оған  гербицидтердің күші жетпейді.
Екінші қауіп-гентикалық түр өзгерістен туындаған, биохимиялық өзгерістер өсімдікте тақамдық немесе азықтық құндылықтың жойылуына және тіпті улы болуына алып келуі мүмкін.








           № 6 Дәріс. Жасушалық инженерия.
1. Гибридті жасушаларды алу кезеңдері.
2. Жасушалардың қосылу әдістерінің мүмкіншіліктері.
3. Гибридті технология.
4. Өсімдік сұрыптары мен микроорганизмдер штамдарының жаңа түрлерін шығару және бар түрлерін жақсарту.

Жасушалық инженерияның  негізі - соматикалық жасушаларды гибридтеу болып табылады, яғни жыныссыз жасушалардың бірігіп біреуге айналуы.
Гибридті жасушаларды алу кезеңдері. Жасушалардың қосылуына плазмалық мембраналардың жақындасуы әсер етеді. Оған  табиғи мемранадағы зарядтың болуы бөгет жасайды, яғни  теріс зарядталған  ақуыздар мен майлар тобы. 
* Мембрананың ауыспалы электрлі немесе магнитті өріспен деполяризациялануы, жасушалардың қосылуына - катиондардың көмегімен мембрананың теріс зарядының бейтараптандырылуы әсер етеді. 
* Қосылып кетудің алдында өсімдік, саңырауқұлақ және бактериялық жасушалар жасуша қабырғасынан босатылады, соның салдарынан протопласттар пайда болады.
* Лизоцим (бактериялық жасушаларға арналған), ұлудың зимолиазасын (саңырауқұлақ жасушаларына), саңырауқұлақтардан шығарылатын целлюлазалар кешенін, гемицеллюлаза және пектиназаны (өсімдік жасшаларына арналған) қолдана отырып жасуша қабырғасын ферментативті гидролизге ұшыратады.
* Протоплатардың ісіну және бұзылуын  ортаның осмостығын ұлғайту арқылы алдын алады.
* Алынған гибридті жасушалардың скринингі үшін әртүрлі әдістер қолданылады: 1) фенотиптік белгілерді есепке алу; 2) тек ата-аналарының жасушаларының геномы қосылған гибридтер ғана тіршілігін сақтайтын таңдаулы шарттар жасау.
Жасушалардың қосылу әдісінің мүмкіндіктері.
1. Жекеленген пішін түрлерін филогенитикалық шағылыстыру мүмкіндігі.
2. Бір ата-анадан толық гендер жиынын,  ал екінші ата-анадан дербес жиынды тасушы ассиметриялық гибридтерді алу. Мұндай гендер организмдер жасушалары қосылған кезде жиі кездеседі.Ассиметриялық гибридтер гендерді толық тасушы симметриялық гибридтерге қарағанда  орнықтырақ,  жемістірек және өмірсүргіш келеді.
3. Үш немесе одан да көп ата-аналық жасушаларды қосу арқылы гибридтерді алу. Осындай гибридті жасушалардан регенерантты өсімдіктерді (саңырауқұлақтар) өсіру мүмкіндігі бар.
4. Әртүрлі даму программасын тасушы жасушаларды гиридизациялау. Яғни - әртүрлі ұлпалар немесе органдар жасушаларының қосылуы,  қалыпты жасушалардың  жасушалармен қосылуы - яғни қатерлі өзгеру нәтижесінде даму программасы өзгергентүрлер.Осыдан гибридомды жасушалар немесе гибридомалар пайда болады,олар қалыпты ата-ана жасушасынан  әртүрлі пайдалы қосылысты синтезге кабілетін алады, ал қатерліден - тез әрі тоқтамсыз өсуді алады.

Гибридомді технология. Қазіргі уақытта клеткалы инженерияның негізгі бағыты - гибридомды алу болып табылады. Негізгі мақсат - қатерлі ісік жасушасы мен алынған гибридомды жасушы сызығының қосылып бағалы заттар шығаратын жасушаның тіршілігін мәңгілік ету. Гибридомді технология көп жағдайда жануар жасушасына қолданыдады, оның көмегімен гормондар және қанның ақуызды факторларының шектеусіз көбеетін продуценттерін алуды жоспарлайды. Иммундық жүйенің  қатерлі ісік клеткалары (миолема) мен  сол жүйенің қаліпті жасушалары - лимфоциттер қосылуынан пайда болған өнім - өте үлкен практикалық мағынасы бар гибридомалар болып табылады.
Адам немесе жануар организміне бөгде зат - бактерия, вирус, <<бөгде>> жасуша немесе күрделі органикалық қосылыс түскенде - лимфоциттер түскен бөгде затты залалсыздандыру үшін күш жұмылдырады. Атқаратын қызметтеріне қарай лимфоциттердің бірнеше популяциясын ажыратады.
Т-лимфоциттер, олардың ішінде ағзаға енген бөгде затқа шабуылдап белсенділігін төмендететін Т-киллерлер ерекшеленді, және В-лимфоциттер, басты мақсаты иммунды ақуыз (иммуноглобулин) өндіру, олар бөгде затты беткі қабатымен байланыстыру арқылы залалсыздандырады, басқаша айтқанда В-лимфоциттер бөгде затқа антидене болып табылатын иммундық ақуыз бөліп шығарады.
Т-лимфоцит-киллер мен ісік жасушасы қосылып тоқтамсыз көбейетін жасушалар клонын береді. Осындай Т-киллер гибридом клондарын науқас оганизміндегі қатерлі ісік жасушаларымен күресу үшін қолдану жоспарланып отыр.
В-лимфоцит пен миолем жасушасы қосылуының нәтижесінде В-гибридомді клондар пайда болады. Олар антидене продуценті ретінде кең қолданыс тапқан, антидене сияқты антигенге көзделген, В-лимфоциттен пайда болған клондармен синтезделетін - яғни моноклинальді антидене.
Моноклинальді антиденелер қасиеттері бойынша біртекті,олар біркелкі уәкілге бірдей туысқандыққа ие болады және жалғыз-ақ қарсы гендік детерминанттармен жалғастырылады.
Адамның иммундық жасушалары негізінде  буданды алудың технологиясын игеру түбегейлі қиындықтармен байланысты:адамның гибридомалары баяу өседі, салыстырмалы түрде тұрақсыз. Кемшіліктері:олар кептірілген күйде тұрақсыз және кәдімгі антиденелердің қоспасында сақтаудың таңдамалы шарттарында орнықты келетін антиденелер кездеседі.
Миелом жасушалары мен иммундық лимфоциттер неізінде будандарды алудың жалпы үлгісі келесі кезеңдерден тұрады.
1. Гибридомды жасушалардың келесі селекциясы барысында тіршілігін жоятын мутантты ісік жасушаларын алу.
2. Лимфоциттерді алу - берілген антигенге антидене продуцентін алу. Жануарды (тышқан, сирек егеуқұйрықты, қоян) құрсақ қуысына, көктамырішілік немесе тері астына енгізумен иммунитеттейді. Адамның гиридомаларын алу күрделі және көп сатылы күрделі процедура табылтын ұлпа культурасында адамның лимфоциттерін  иммунитеттейді.
3. Лимфоциттердің ісік жасушаларымен қосылуы:қосушы агент болып полиэтиленгликоль, сирек түрде лизолецитин немесе Сендай вирусы, және де қуаттылығы жоғары электр өрісі қолданылады. 
4. Гибридомды жасушалар скринингі. Нуклеотидтер синтезінің маңызды жолдарын жауып тастайтын аминоптериннен тұратын селекциялық орта НАТ қолданылады, және биосинтездің қосымша жолдарының алғызаттары болып табылатын гипоксантин мен тимидин де қолданылады. Бұл ортада ата-аналық миелом жасушалары биосинтездің қосыша жолдар ферменттері бойымен генетикалық ақаулы сияқты тіршілігін жояды. Миелом жасушаларымен қосылмаған ата-аналық лимфоциттер де тіршілігін жояды, себебі олар организм сыртында өмір сүре алмайды. Гибридомды жасушалар шексіз өсуге және қосымша жолдар бойынша нуклеотидтер синтезіне бейім, сондықтан олар культурада жинақталады.
5. Гибридомды жасушалардың берілген антигенге моноклональді антидене шығару қабілетін тексеру. Ол үшін иммуносорбенттер әдісі қолданылады. Гибридомды жасушалары бар сұйықтық үлгісін  сақтаушыда нық бекітілген антигені бар реакцияға енгізеді. Антиген - антидене кешенін айырып тану үшін - пайдаланылатын антиденеге  жануардың осы иммуноглобулиндерін  иммундау арқылы екінші антиднелерді алады (мысалы, тышқаның иммуноглобулиндерін ешкінің организміне енгізеді). Бұл екінші антиденелер ковалентті түрде қандай да бір ферментпен байланысады (мысалы, сілтілік фосфатазмен немесе пероксидазамен). Егер гибридомадан өндірілген  антидене шынында берілген антигенді байланыстырса, онда оған екінші ферментпен қосылған антеденені қоссақ ол мынандай кешен пайда болуына жағдай жасайды - антиген-моноклональді антидене - антидене моноклональді антиденеге - фермент.
6. Моноклональді антидене өндіруіне байланысты тексеруден өткен және иммундық жүйесінің тұрақтылығына байланысты күнделікті бақылаудын өткен гибридомды жасушаларды клондау. 
7. Гибридомаларды жаппай өсіру,шығару және шығарылатын антиденеледі қойылту және тазарту.
Өсімдіктер түрлері мен микроорганизмдер штаммаларының жаңа түрлерін шығару және бар сұрыптарын мейлінше жақсарту.
Жасушалық инженерияның маңызды және песпективалы бағыты -өсімдік түрлері мен микроорганизмдер штаммаларының жаңа түрлерін шығару және бар түрлерін жақсарту. Бірақта протопластардың қосылуы негізінде өсімдіктердің жаңа үрін шығару үшін екі негізгі кедергіден өту керек: а) протопластардың жасушалық қабырғамен қапталған жасушаға айналуы; б)жасушадан тұтас өсімдік алу. Бұл екі негізгі қосымша кедергіден басқа қосымша қиыншылықтар бар. Тұтас дарақтың регенерацияға мүмкіншілігі көрсетіліп, екі ата-аналық протопластта  өсімдіктер түріне жатса да қосылған жасушалар осындай регенерацияға қабілетін жиі жоғалтып алады.
Жасушалық ассосациялар. Әртүрлі организмдер жасушаларының ассосациясын жасап шығару жөнінде қарқынды түрде зерттеу жүргізілуде. Жасанды симбиоз құру мақсатында екі немесе оданда көп организм жасушаларының араласқан культурасын пайдаланып, яғни серіктестердің қолайлы өмір сүруіне байланысты зерттеулер. Белгілі табиғи симбиоз ретінде құрамында саңырауқұлақ және балдыр жасушалары араласқан қынаны (немесе цианобактерия) айтуға болады, <<цианобактерияның инфузориясы>> жүйесі(соңғылары инфузорияның цитоплазмасында өмір сүреді және оны оттегімен қамтамасыз етеді)

Дәріс № 7. Биологиялық объектілердің популяциялық тұрақтылығы.

Бионысананы жұмыс жағдайында ұстап тұру, оның құнды қасиеттерін сақтау маңызды биотехнологиялық мәселе болып табылады.
Биореактор, культивирленген микроорганизмдер немесе өсімдіктер мен жануарлар клеткаларының үлкен популяциясымен қамтылған. Бұл популяцияда 1010 және одан аса жасушалар бар, олар өз кезегінде жер бетіндегілерден миллион есе асады. Бұл жағдайларда екіталай генетикалық мәселеге негізделген процестер үлкен рөл атқарады. Сонымен төменгі жиілікті спонтанды мутациялар (1 мутация 106-108жасушаға) биореакторда мутантты түрлердің тез жиналып қалуына әкеледі. Әсіресе мынадай жағдайда егер де осындай  түрлер тез өсу жылдамдығымен сипатталса. Жасушалық популяцияда бейімделген жасушалар  азырақ бейімделгендерді шығарып тастауы автоселекция деп аталады, яғни бұл көбінесе селекционердің қатысуынсыз және оның жоспарынан тыс болатын процесс. Бактерияларда 3 форманың (K,S,M) жиі өзара өтуімен сипатталатын фазалық диссоциация көрсеткіштік үлгі болып қызмет етеді. Бұл формалар жасушалық қабырға мен капсуланың  құрылысымен өзгешеленеді. Сонымен қатар көптеген физиолого-биохимиялық қасиеттерімен, оның ішінде биологиялық активті заттар синтезіне қабілеттілік те бар. 
Жануарлар және өсімдіктер жасушаларын ағзадан тыс культивирлегенде ұқсас мәселелер пайда болады. Жасуша белгілерінің культивирлеу процесі кезінде өзгеруі оның көпклеткалы организмнен қоректік ортасы бар ыдысқа ауыстырған кезде пайда болған қауырт өзгеріспен байланысты.
Үлкен жасушалық популяцияда өтетін мутанттау мен селекцияның спонтанды процестерінің жақсы жақтары болуы мүмкін: 
* Мақсаты биомасса алу болып табылатын өндірістік процестерде автоселекция продуктивті және көп бейімделгіш формалар басымдығына әкеледі.
* Егер зерттеуші келесі селекционды жұмысқа бастапқы формадан өзгешеленетін формалар алуға тырысса, бұл процестерде биотехнологиялық маңызды қасиеттер жоғалса, онда бұл жаман жағы болады. Әдетте генетикалық және жасушалық инженерия негізінде алынатын штаммдар тұрақсыз болып келеді.
Маңызды штамм-продуценттерді сақтау мәселесі мынадай екі жағдайда біріншілік маңыздылық алады: олардың ұзақ сақталуы кезінде  және ол штаммдардың зертханалық культиваторлардан өндірістік биореакторға көшірілуі кезінде (масштабты өту және масштабтану).
Микроорганиздер культураларының халықтық әдістері олардың жиі ауыстырылатын бай қоректік ортада өсірілуіне әкелді. Осы кезде пайда болатын мутанттар  мен автоселекцияға жағымды жағдайлар көбінесе штамм-продуценттердің жоғалуына әкеп соқтырады. Басқа әдістер пайда болмағанша бұл әдіс қана қол жетімді. Популяцияда қажет емес мутанттардың жиналуының алдын-алуға болады, егер де әр қайта отырғызудан соң жасушалар клондарының функционалды активтілігін тексеретін скрининг өткізсе.
Гибридпен клондау кезінде жасушаның маңызды қасиеттерін сақтау үшін қандай жолдар қарастырылған?
Жасушаларды ұзақ уақыт бойы маңызды қасиеттерін жоғалтпай сақтауға болады, егер де онда болып жатқан барлық өмірлік процестерді тоқтатса,оның ішінде генетикалық қайта құрылуды да. Бұл кезде культура  -  анабиоз сияқты жағдайға түседі және сақтау әдістері анабиозға жақындау сатысы бойынша жіктеледі:
* Жасушаның лиофильді кептірілуі (вакуумда мұздатылғаннан кейін 60ºС және одан төмен температурада обезвоживание). Бұл әдіс  - жақсы, мысалы, белсенділігін бірнеше жылға сақтайтын  антибиотиктер үшін. Дегенмен бионысаналардың барлығы лиофилизациядан өте алмайды. Лиофилизация жағдайында өміршеңдігі төмен жасушалар өледі де, популяция өмір сүруге  қабілеті мол жасушамен толықтанады.
Бұл байланыста осы немесе өзге штамм-продуценттің белсенділігін сақтау үшін  селективті жағдайлар қажет.
* Стерильді топырақ ауасында, құмда, белсендендірілген көмірде, кейбір өсімдіктердің ұрықтарында, агар-агар дисктерінде, қағазда, жүнді жіпшелерде және өзге тасымалдаушыларда кептіру. Бұл әдіс салыстырмалы түрде қарапайым. Бірақ ол популяцияда болып жататын гентикалық өзгерістерді жеткіліксіз деңгейде тоқтатады. Соңғы жылдары сұйық жағдайдағы вакуум астында кептіру қолданылады. Микроорганизмнің кей түрлері, әсіресе, лиофилизацияны өте алмайтындар осындай өңдеуден кейін өмірге қабілетті жағдайда сақталады. Ал бионысананың көпшілігі кептіруді көтере алмай, өледі.
* Споралар сақталуы (спора түзетін бактерияларға жарамды).
* Криоконсервация  - жасушалардың терең мұздатылуы және сонан соң сұйық азотта (-19º) немесе оның буында (-150º) кептірілуі. Басқа сақтау әдістерінде  сақтала алмайтын - цианобактериялар, пурпурлы және жасыл бактериялар, мицелиальді саңырауқұлақтар, актиномицеттер, қарапайымдылар, балдырдар, өсімдік және жануар жасушаларының культуралары, гибридомдар, гендік-инженерлік мутанттарды осы жолмен ұзақ уақыт бойы сақтауға болады. Терең мұздатылған жағдайдағы организмдер жинақтамасы  -  крио-банкалар жасалынды. Криоконсервация толықтай жасуша популяциясының гендік фондының бұзылуына кедергі болады.
* Комбинирленген сақтау әдістері. Кейбір жағдайларда маңызды қасиеттердің жақсы сақталуы бірнеше сақтау әдістерінің комбинациясы арқылы жүзеге асады. Яғни, жасушалардың біртіндеп кептірілуі, келесі лиофилизацияда немесе төменгі температурада сақталуында, олардың өміршеңдігі мен биохимиялық белсенділігін сақтауға септігін тигізеді.













    Дәріс № 8.  Биотехнологиядағы үрдістер.
Биотехнология ғылым ретінде техникада және өнеркәсіп өндірісінде биологиялық үрдістерді пайдалану үшін қолданылады. Бұл үдерістер- мамандардың тізбекті әрекеттерінің құрамы ретінде биообъектілерді эксплуатациялаумен тиісті нәтижелердің жетістіктеріне бағытталған.  Биотехнологиялық үдерістерді шартты түрде биологиялық, биохимиялық және биоаналикалық деп бөлуге болады.  Біріншіге аккариот, прокариот және эукариотты пайдалануға негізделетіндерді жатқызады, екіншісі-ферменттерді пайдалануға, үшінші (биоаналикалық)  -  химиялық синтезде немесе заттардың жартылай синтезінде, қызметі ұқсас немесе тірі ағзалардың эквивалентті бірінші немесе екінші метаболиттері (пенциллин және цефалоспорин, тетрациклин, нуклеинді негіздерді және т.б. өнімдерін алу).

                                       
                                       
Арнайы биотехнологиялық үрдістер жоғарғы деңгейде биообъектілердің ерекшелігімен байланысты. 
Барлық арнайы биотехнологиялық үрдістер микробиологиялық, фито- және зообиотехнологиялық. Басқа сөзбен айтқанда, біз  микробты биотехнологияны, фитобиотехнологияны және зообиотехнологияны қарастырамыз.
Үрдістер мен биообъектілердің өзара байланысы. Биообъектілер мынандай көрсеткіштермен сипатталады, құрылымды бірлік деңгейі ретінде, көбеюге қабілетті (немесе репродукцияға),  белгілі шарттармен дақылдауда тиісті метаболизмнің болуы немесе болмауы.  Биообъектілердің сипаттайтын болсақ, онда оның құрылым бірлігін түсіну қажет. Сол себепті  биообъектілер  молекула (ферменттер, иммуномодуляторлар, нуклеозидтер, олиго  -  және полипептидтер, және т.б.) ретінде көрсетілуі мүмкін, бөліктерден (вирустар, фагтар, вироидтар), бір жасушалы (бактерия, ашытқы) және көп жасушалы особьтардан (жоғарғы саңырауқұлақтар, өсімдікті каллустар, сүтқоректілердің жасушаларының бірқабатты дақылдары), тұтас өсімдіктер мен жануарлар организмдерінен құрылған. 
 Біржасушалы түрлері прокариот және эукариот биотехнологиялық үрдістерде монокультур немесе ассоциация түрінде пайдалануы мүмкін. Салыстыру үшін  қандайда бір антибиотиктің (пенициллин, рифамицин және басқалары) өндірісін айтуға болады  тиісті продуценттің таза дақылдау көмегімен, сонымен бірге айран өндірісінде  айранды <<зерен>> көмегімен, құрамында лактобактерия және ашытқылар кіретін. Сәйкесінше, соңғы жағдайда табиғи микооргазимдердің ассоциациясын қолданады, және айран аралас ашу өнімі болып табылады  -  сүтқышқылды және спиртті. Пирожүзім қышқыл негізгі өнім ретінде,  лактоза гидролизінен кейін моносахаридтен (моноз) туындайтын, лактобактериямен сүтқышқылына дейін тасымалданады, ал ашықтылар <<жеткізеді>>  приуваттан этанолға дейін.
Осындай байланыстар болуы микробтар арасында ғана емес- микробиоценоздар, сонымен бірге басқа ағзаларда  -  микробтар мен өсімдіктер, микробтар мен жануарлар, өсімдіктер арасында, және т.б; бұл жағдайда биоценозды айтады. Егер ағзалар тірі қалса,  бірақ берілген нақты шарттарда көбеймейді, онда олардың анабиоза жағдайында тұрғаны анықталады. Егер де ағзалар тіршілік ортасында өсіп, дамыса және көбейсе, онда олардың метаболизм жағдайында тұрғанын біледі. Байланыста немесе одан тыс жағдайда ағзаларың өлуі абиоз түсінігімен сипатталады. 
Биотехнологияда метабиоз, абиоз және анабиоз түсініктерін жиі кездестіруге болады. Анабиоз, метабиоз, абиоз және жыртқыштық ағзаларың тіршілік деңгейін түсіну қатарына жатады. Метабиоз кезінде әрқашан серіктес ағзалардың болуы жорамалданады,  өзарабайланысқа түсетін немесе түскен .  Өзарабайланыс шындығында олар екеу  -  симбиоз және антибиоз. 

                                       

Симбиотикалық өзарабайланыс түріне комменсализм тән,  мысалы, саңырауқұлаққа пенцилл, пенициллин түзетін, және ішек таяқшасында, пенициллиназа ферментін өндіретін, антибиотикті пенициллді қышқылға дейін гидролиздейді  -  ол активті емес болады. 
Ашық табиғи симбиотикалық өзара байланыс түрі мутуализм қыналар болып табылады, серіктестікке цианобактериялар (немесе жасыл балдырлар) мен саңырауқұлақтар түседі;  адам ішегінің кәдімгі микрофлорасының жеке өкілі;  Сирек жағдайда  -  нейтрализмде серіктестер  -  өзара байланыстар  - өзерін осы сияқты ұстайы, егер олары жеке дақылдаса  -  өсу жылдамдығы екі жағдайдада бірдей. Мысалы, сүтқышқылды бактериялар мен сүтқышқылды стрептококкалар қышқыл сүтті өнімдерді (йогурт) ашытуда оқшауланған жағдайдағы культурамен салыстырғанда өсу жылдамдығы ауытқуды көрсетпейді. Паразитизмдік жағдайда ассоциаттардың (өзара байланыстылар) біреуі үнемі басқасына зиян келтіреді. Микробтардың ішінде  прокаритттық түрлердің фагтармен жұқтырылуы жақсы белгілі; өсімдіктер, жылуқанды жануарлар мен адамдар  -  вируспен, патогенді бактериялармен және саңырауқұлақтармен. 
Антибиоз көптеген микро- және макроорганизмдер түрлеріне тән.  Ассоциацияда (өзара байланыс) серіктестік басылымдығына маңызды рольді негізгі антибиоз бен тағам қайнарына бәсекелестік алу мүмкін. Негізгі антибиоз көбінесе біріншілік (ферменттер) есебінде немесе екіншілік метаболиттермен қамтамасыз етіледі, мысалы, токсиндер, антибиотиктер. Ол біржақты және екіжақты болу мүмкін. Бәсекелесті антибиоз жағдайында түрлер арасында антагонизм байқалады қоректік заттарға қажеттіліктен; мұнда артықшылықты қабілеттілеу түрі алады;  қабілетсіздер қысылады немесе өледі.  Аутоантибиозда  ингибирлену немесе ағзаның өлімін өзінің метаболиттерінің әрекеттерінен деп түсіну қажет. Мысалы, сүтқышқылды  коккалар мен бактериялар, қоректік ортада сүт қышқылын жинақтап,  өсы метаболиттің әрекетінің нәтижесінде жойылады. Басқа мысал ашықтылармен  -  сахаромицетпен, этил спиртінің өндірісінде қолданылады. Ашу үрдісі кезінде тек олардың жеке бастамасы этанолды 15%ға дейін жинақтай алады.  Жоғарғы концентрация Сахаромукес церефизияға терең әсер етеді. 
Үрдісті жүргізу шартымен стерильденбеген (ашытқы өндірісінде) және стерильді өндіріс (антибиотиктер, витаминдер, моноклонды антидене және т.б.)  деп  бөледі; аэробты, немесе ауа беру) және анаэробты (ауасыз беру)  -  сәйкесінше лимон қышқылы мен полисахарид декстрана өндірісі. 
Үрдістерді жүзеге асыруда оларды үш режимнің бірінде жүргізуге тырысады: пероиодты, үзілмейтінде, үзіліссіз. Бірінші жағдайда биотехнологиялық үрдіс басынан аяғына дейін регламент бойынша жүргізіледі, және барлық операциялар аяқталғаннан кейін оны қайталайды. Екінші жағдайда  Құйып алу  -  құю үрдісі орындалады, мысалы, қандайда бір антибиотиктің <<үдемелі>> биосинтезінен 25-75% дақылдық сұйықтықты бөліп алады және бірдей сондай мөлшерде жаңа қоректік ортаны қосады.  Үзіліссіз үрдістер дақылдық сұйықтықты үзіліссіз жинақтауға негізделген және бірдей мөлшерде жаңа қоректік орта үзіліссіз түседі. Үзіліссіз режим ашытқы өндірісінде древесинаны гидролиздеуде, сыра, бутанол және ацетон және т.б. өндірісінде  қолданылады.
Биотехнология өндірісінде құрамалардың фазалы қалыпта қолданылуы қатты фазалы үрдісте ажыратылады, мысалы, дөрекі жемдердің флуидизация немесе протеинизация дақылды өсімдіктердің қамыстары негізінде кейбір саңырауқұлақтардың қатысуымен, тығыз ортада дәрілік өсімдіктерден терілік культураларды алу, сосын оған  әсер етуші заттарды қосады, сыра өндірісі нәруызды сүттен және басқалары.; газофазды үрдістер газды (мысалы, метан) қолданып, метилтрофты бактериялардың өзарабайланысы арқылы микробты нәруызды алуға қолданылады. 
Соңында, үрдісті жүрзігу шартымен бірсатылы, екісатылы және көпсатылыларды ерекшелеп алады. 
Екісатылы үрдістер әртүрлі фазалы жағдайда болатын жасушаларды қолдануға негізделген (трофофазада және идофазада). Сонымен, мысалы, екіқатарлы үрдіс полисахаридті курдаланы алудан болуы мүмкін  -  бірінші сатысында  қоректік ортада продуцент тегістеледі, оны трофофазада қолдап; екінші сатысында культураны басқа биореакторға ауыстырады, қоректік орта жоққа, бірақ глюкоза болатын, одан курдлан синтезделеді. 
Көпсатылы үрдістер генетикалық инженерияға және рДНҚ биотехнологиясына тән. Биохимиялық технология үрдістері өндірістің технологиялық сызбасының жүзеге асыру деңгейімен жіктеледі: құралдарды және қоректік ортаны ддайындау, оларды стерилдеу, биообъектіні және ферментацияны отырғызу, бөліп алу, тазалау, кептіру, қаптау. Негізгі өнімге байланысты үрдістің деңгейінің саны не көп, не аз болуы мүмкін. Салыстырма ретінде жемісті ашытқылар  мен стрептомицин антибиотигін айтуға болады. Бірінші жағдайда негізгі өнім ашытқы жасушалары болып табылады, екіншісінде- екіншілік метаболит, сырқат адам мен жануарға парентералді енгізу үшін арналған. Антибиотикті алу деңгейі,  ашытқы жасушаларын алу деңгейінен қарағанда көп. 
Ферментацияларды аяқтағаннан кейін не бізге керекті заттардан тұратын жасушаны (жасуша массасын), не соңғы өнім жиналған сұйықтықты  бөліп алады. Бірінші жағдайда артықшылық дақылдық <<бульонның>> сұйық бөлігі бөлып табылады, ал екіншісінде-тығыз бөлік (жасуша). Дақылдық сұйықтық биообъектіден тұрады, қоректік ортаның қолданыла бітпен компоненттері, метаболизм өнімдері, күткен соңғы өнімді қосып алып. Негізгі өнімнің сапасына байланысты жасушаны сепарирлеу әдісінің таңдалуына байланысты. 
Кейбір антибиотиктер өндірісінде ротационды вакуум-барабанды фильтрлер үзіліссіз әрекетте қолданады. Егер биообъектілер бактерия немесе ашытқы болса, онда суспензияны консентрлеу мақсатында және жасушалық биомассаны бөліп алуда центрифугирлеуді қолдануға болады. Центрифугаларды үзіліссіз немесе отырғызылған әрекетте қолданады. Бірінші жағдайда жасушалар шүмекпен енгізіледі, екіншісінде-бұрама (шнек) көмегімен.
Жасушаның массасын  коагулянттарды (мысалы, поликатионды заттар) қолданып, отырғызу (седминтация) әдісімен бөліп алуға болады. Сыра қайнатуда қолданылатын ашытқылардың кейбір штаммдары, берілген фоликурлеу қабілеті бар, сол себепті олар осындай әдіспен оңай бөліне алады. 
Жасушаларды концентирлеу мақсатымен пайдалы флотация болуы мүмкін, фаза бөлігінің шекарасында <<ауа-сұйықтық>> жиналады, мысалы, жасушалар бактериялары, нәруыздың продуценті ретінде ұсынылған. 
Соңғы өнімдерді ерекшелеу мақсатында культуралды сұйықтықтан жасушаларды сепарилдеуден кейін отырғызуға жүгінеді, экстаркция, сорбция, ультрафильтрациялар немесе олардың бірігуі. 
Механизмге соңғы өнімдердің құрылуын  қолданып, биосинтез бен биотрансформациялар үрістерін айтуға болады. 
Биотрансформация шығындарды компостирлеуде, биогазды алуда, жемдерді кептіруде және т.б орын алады. 
Сонымен бірге, биохимиялық технология үрдістердің бөлімдері биосинтез бен биотрансформация негізінен нәтижелі әсерлермен байланысты, биохимиялық реакциялармен ағатын механизмдерге қарағанда.
Биотехнологиялық поцесстердің басқарылатын және басқарылмайтын бөлімдері  тереңдікке және бақылау көлеміне сүйенеді,  автоматика және ЭВМ тәсілін қолданып жүзеге асыраы. Басқарылмайтын үрістер қатарына мал шаруашылығында және фермада тығыз шығындарды залалсыздандыруының лезде ағуын жатқызуға болады.  Басқарылатынға барлық өндірістік үрдістер жатады, микрағзаның, өсімдіктің және жануарлардың жасушаларын қолдануға негізделген. Бұл деңгейде екі басқару болуы мүмкін-операторлық және автоматикалық. Кейбір авторлар биотехнологиялық үрістерді қарапайым, бірлескен, жүйелі, сатылы түрлеріне бөледі. Қарапайымды қоректік заттарды метаболизм өніміне интермедиаторларды жинақтамай субстрант утилизациясында (немесе жасушалық өсуде) және метаболит түзілуінде қатаң анықталған стехиометриялар негізінде тасымалдау деп түсіндіріледі.  
Бірлескен үрдістер деп интермедиаторлары жинақтамай, бірақ стехиометрия үрдістерінің өзгеру мүмкіндігімен қореккік заттарды метаболизм өніміне  айналдыру орынның бар болуы саналады. 
Биохимиялық технологияның жүйелі үрдістері қоректік заттардың негізгі өнімге тасымалдау кезінде интермедиаторлардың жинақталуымен сипатталады.
Биологиялық технологияның сатылы үрдістерінде қоректік заттар алғашында тұтасымен интермедиатқа көшіріледі де, осыдан кейін соңғы өнім түзіледі. Мысалы-лимон қышқылының биосинтезі. 
* Биотехнологиялық үрдістерде асептиканың мәні.
Биотехнологиялық үрдістер, асептикалық жағдайда жүргізеді, алайда кейбіреулеріне шектеу болуы мүмкін. Мысалы, жекеленген эукариотты (ашытқылар) культивирлегенде герментизирленген ферментаторларда (стерильденбеген үрдіс) рН ортаның төмендеуі анық байқалады, ашытқылардың доминирленген жағдайы контаминирлейтін бактериялар (латын т.  - ластану, жұқтыру, шешім) түскенде өзгермейді  -  олар негізгі түріне бәсекелестік тудырмайды. 
Асептика- бұл бөтен микроорганизмдердің ортаға түсуін алдын алуға бағытталған әдістердің жиынтығы. 
Асептика бөлмені құрғақ тазалау, ультракүлгін сәулесімен оларды залалсыздандыру, антисептикалық әдістермен, стерильді құралдарды қолдану, технологиялық киімдер, стерильді ауаны жіберу жатады. Кезегінше қолдану жиынтығы,  биотехнологиялық үрдістерді асептиклақы қамтамасыз ету тұрады:  биообъектінің механикалық, физикалық  және химиялық қорғанысы және оның тіршілік ортасы, қажет болған жағдайда  -  соңғы өнімдіде. Механикалық қорғанысына жатады: механикалық қосапысн жою, мысалы ауадан, культиватордан, герметизация құралынан тізбектер мен байланыстары оңашалу (изоляция); физикалық  -  ауаны және құралар мен аппараттардың жоғарғы бөлігін ультракүлгін сәулемен залалсыздандыру, қайнату, қысым арқылы бумен стерилдеу, ультрадыбыспен залалсыздандыру; химиялық  -  жоғарғы бөліктерді химиялық антисептиктармен залалсыздандыру. 
Өндірістік жағдайда миркоағзаларың негізі  -  контаминаттар топырақ, су, қоршаған ауа, адамдар болуы мүмкін. Топырақтан биотехнологиялық үрдістер кеңістігіне спора түзетін таяқша-бациллалар, саңырауқұлақтар конидийлері, актомицеттер түседі; бұл микроорганизмдер шаңмен ауаға түсуі мүмкін, сол арқылы олар биообъектілерді өсіретін ортаға немесе соңғы өнім өндірісіне еніп кетуі мүмкін.  
 





Дәріс № 9.  Биореактордың қолдану принципі және құрылымы.
                                       
Биореакторлар (ферментерлер) деп - биосинтетикалықүдерістер жүргізуге арналған сиымдылығы қолданылу аясына байланысты әртүрлі (зертханалық 10 л, пилотты 150 л немесе өндірістік 100 м3 және т.б.) болып келетін ыдыс қондырғылары айтылады. Биореакторларда микроорганизмдер өсіpiлiп, биомасса көлемі белгілібірмөлшерге дейін жинақталған соң, қажеттіөнім синтезделеді.
Биореакторларды өте жоғары сапалы болаттардан немесе кейбір кездері титаннан жасайды. Биореактордыңішкi жағы жылтырланған тегісті болуы қажет.
Биореакторларда көптеген мөлшердегітіріжасушалар немесе реагенттер мен ферменттердіңқосындылары сақталуы мүмкін.
Биокаталикалықүдерістердің көпшілігі сулы ортада жүреді. Мұндағы басты мақсат, жасушаларды немесе реагенттерді адамдарға кажетті ақырғы өнімін алуға бағыттап индукциялау. Қондырғыда өтетінүдеріс аяқталып біткеннен кейін, дайын өнімдері жиналып алынады.
Биореакторлардағы басты артықшылық, үдерістер тоқтатылмай, ұдайы жалғасын тауып жатқанда, мұндағы түзілетінөнімдері белгілібip мерзімдер аралықтарында бірнеше қайталана жинап алынады. Ферментацияның көпқолданылатын қарапайым тәсілінде кажетті жасушалар, құрамында суы, қоректі заттары, азот көздері және ауасы бар ортаға салынады. Жасушалардыңқоректі ортадағы белгілі бip тығыздыққа дейін өсіп-көбеюіне мүмкіндік  беріледі. Мұндағы жүретінүдерістердің жақсы өтуiүшін, қоректік ортаныңқұрамында жасушаға қажетті барлық химиялық элементтер болуы қажет. Сондықтан,  жасушалардың өсірілу ортасының жағдайы әрдайым қадағаланылып, басқарылып отырылуы тиіс. Қоректік ортадағы қоректік заттардың жасушаның айналасындағы айналымын қамтамасыз ету және зат алмасуы нәтижесінде пайда болатын көмірқышкыл газы мен басқа да қажетсіз заттардан арылту мақсатында, төмендеп шаралар жасалынып тұруы қажет:
* Деміл-деміл араластырылып тұруы.
* Циркуляцияланатын ортада микроорганизмдер суспензиясын пайдалану.
Қоректік ортадағы ерітілген оттегінің жасушаларға әрдайым жеткізіліп тұрылуын естен шығармау қажет. Жасушалар қоректік орта құрамындағы алғашкы заттардан, адамдарға кажетті 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:
* бактериялар мен микроскопиялык санырауқұлақтарды өндіруге арналған;
* өсімдіктер жасушалары мен ұлпаларын өcipyre арналған;
* хайуандар мен  адамдардын жасушалары мен ұлпаларын өcipyгe арналған типтерге бөлуге болады.

Қондырғыларды бұлайша бөлу, бактериялар мен микроскопиялық саңырауқұлақтарды көбінесе өз құрылымында ферментатор, әртүрлі заттарды (қоректік орта, себепші материялдар, сулы заттар және т.б.) жеткізуге арналған көп корпусты стерильді бұрандалы тұтқалар (вентил), pH ортасын реттейтін жүйе, ауа жеткізушіқамтамасыз етуші жүйе, ионбасушы, электрліқоздырғышы бар бip типті биореакторларын қолдану мүмкіндігінен туындаған.
Жасушалыққабаты бар өсімдік жасушалары болса (бактериялар мен микроскопиялық саңыраукұлақтарындағы сияқты), бактериялар мен микроскопиялық саңыраукұлақтарға қарағанда көбейіп, өcyi мен дамуына ұзағырақ уақытты талап eтyi себепті, бұларда өтетін биотехнологиялық үдерістердің өзгешелеу жүруі және қондырғы құрылымының да бipшамa басқаша жасалуын қажет етеді.
Ал, хайуандар мен адамдардың жасушалары мен ұлпаларында жасуша қабаты болмағандықтан, басқа да эукариот және прокариот жасушаларымен салыстырғанда, өте бүлінгіш және өздерініңтіpшiлікету жағдайына аса сезімтал келеді. Сондықтан осындай биозаттардың баппен қаралып-күтілуіне жағдай жасау үшін, бұларғa арналған қондырғылар <<баяу козғалатын>> болып келуіқажет. Keйбip жағдайларда, мысалы, өсімдік жасушаларын тереңдете өcipy үшін (мысалы, адамтамыр өсімдігінің суспензиясын алуда), бактериялар мен микроскопиялық саңырауқұлақтарды өcipyre арналған қондырғылар да пайдаланылуы мүмкін.
Периодты әсермен жұмыс атқаратын ГСФ тобындағы ферментерді өндіріске 1944 жылдардан бастап антибиотиктер, дәрумендер өндіру мақсаттарында қолданысқа енгізді.
Негізінен, ферментаторлардың құрылысы мен атқаратын қызмeттepi бip-бipіне ұксас болғандықтан, оларды жалпылай алғанда - стеридті, яғни ауасыз жұмыс істейтін (анаэробты) және ауа жеткізіліп тұрылатын (аэробты) деп екіге бөліп те атайды.
Аэрацияланатын (аэробты) биореакторлар өз кезегінде араластырғыштары (қозғағыш) бар және жоқ болып бөлінеді.
Соңғы кездері мембраналы биореакторлар, жалпақпішінділері және т. б сынақтан өткізіле бастады.
Биореакторларды құрастыру кезінде, әртурлі микроорганизмдер өкілдерінің биологиялық үдерістерініңөту мерзімі есепке алынады.
Ферментаторлардың көлемі, оның сыртқы диаметрінің биіктiгінe қатынасымен анықталады және бұл қатынас көбінесе 1:2 ден 1:6 дейін аралықта болады.
Әржақты және көп қолданылатын ферментаторлар қатарына, анаэробты және аэробты түрлер жатады. Бұл ферментаторларды өз кезегінде араластыру үшінқажетті энергия көздерінің жеткізілуіне байланысты:
* газды фазалы (ГФ);
* сұйыктық фазалы (СФ),
* газды және сұйықтық фа - залы (ГСФ) деп бөледі.
Келтірілген классификация арқылы ферментерлердің конструктивті бөлшектеріне лайықты инженерлік есептеулер мен олардың жұмыс режимдерінің бipтeктi әдістерін қалыптастыру мүмкін болады.
Осы үш типті ферментерлер - дің көптеген элементтерінде жалпылай ұқсастық бар. Мұндағы негізгі айырмашылықтар - аэрациялайтын және араластыратын белгілерінде ғана.
ГФ тобындағы ферментаторлардың iшіндегі конструктивті сипаты түрінде сыйымдылыгы 63 м[3] келетін эрлифтіпішінін айтуға болады. Бұл қондырғыда механикалық араластырғыштың болмауы себепті, асептикалық жағдайды ұстап тұру оңай. Ортаныңаэрациясына қажетті ауа ферментатордыңішінен вертикалды орналасқан түтік арқылы беріледі. Диффузордың төменгі жағында орналасқан және конструкциясы шығатын ауаныңұйытқуын тудыратын аэратор арқылы, қоректік орта ауамен камтамасыз етіледі. Газды-сұйықтық диффузор арқылы жоғары көтеріліп, оның шеті арқылы араластырылады. Дәл осы аймақта ауаның бip бөлігі қондырғыдан шығарылса, бұдан тығыз орта ферментатор мен диффузор аралықтарындағы дөңгелек алаңқайларға араластырғыштар, аэрациялық және жылудан босатуға арналған кұрылғылары болады.
Осындай жолмен ферментатордағы ортаныңқайталанатын циркуляциясы жүзеге асып отырылады. Ферментатор ішінде биологиялық үдерістер нәтижесінде пайда болатын ыстық ауаны шығаруға арналған арнаулы түтік (змеевик) болады, және қондырғы секциялық бөлімдер арқылы қорғалады. Казіргі кезде мұндай ферментаторлардың сыйымдылығы 25, 49, 63 және 200 м[3] арналған түрлері бар.
Микробиологиялық өндірістерде, сұйық парафинде ашытқыларды өсіруде, арнайы сору қабілетті араластырғышы бар ферментатор пайдаланылады. Оның сыйымдылығы 800 м[3] (жұмыс сыйымдылығы 320 м[3]) және олар 12 секцияға бөлінген. Ферментациялық орта осы секциялардың барлығынан кезеңмен өткізіліп, ең соңғысында құрамында парафин мөлшері аз, ал биомассаға өте байболып келетін культуралды сұйықтығы алынады.
                                       
                                       
                                       
Дәріс № 10.  Араластыру жүйесі және аэрациясы.

Араластырғыш қондырғының функциясы культуралды сұйықтықтың тоқтап қалған аумағын болдырмау, сонымен қатар аппараттың барлық көлеміндегі культуралды сұйықтықтың барлық жеріндегі температураның біркелкі болуын қамтамасыз ету, жасушаға өнімді қоректендіруге өз уақытысында жеткізу және метаболит өнімінің шығарылуын қамтамасыз ету болып саналады. 
Культуралды сұйықтықты араластыру үшін кеңінен таралған механикалық бұлғағыш. Бұлғағыштың қозғалуы сұйықтыққа беріледі, нәтижесінде құйындаған ағым пайда болады. Бұлғағыштың жоғары жылдамдықпен айналуының нәтижесінде ортасында иірім пайда болады. Орта мен бұлғағыш бірдей жылдамдықпен өсіріледі және жеткіліксіз араластырады. Аппарат ішіндегі жылдамдықта турбуленттілікті құру үшін шағылыстырғыш қоршаулар орнатылады. Олар тат баспайтын болаттан жасалған, радиальды тігіннен күрекшелер, ферментер қабырғасынан кішірек саңылау қалдырылып орналастырылады. Қоршау шағылыстырғыштың саны 4-тен 6-ға дейін болады. Ферментердегі жылуды шығару үшін, салқындататын суды циркуляциялауға ферментер сыртында жейде, ішінде жыланша жылу алмастырғыш орнатылған. Ферментердің кемшілігі механикалық араластырғыш бқлғағышты айналдыратын бөлшектердің көп болуы, сондай-ақ бұлғағыш орнатылған білік арқылы бөгде микрофлораның түсуі. 

Құйылып ағып тұратын қабықша ферментер. Аппараттың құрылысында сұйық және газды фаза комбинирленген энергияны қолданады. Аппарат цилиндрлі ыдыс ішінде тігінен құбырлар толтырылған (1-сурет). Культуралды сұйықтық насостың көмегімен аппараттың жоғарғы жағынан беріледі және тік каналдармен жұқа қабықша тәрізді культуралды сұйықтық ағып өтеді. Ауа төменнен қысыммен беріледі. Берілген ауаның жылдамдығын культуралды сұйықтықтағы қаныққан оттегінің жылдамдығымен реттеуге болады.
Аэрациялауға арналған ауа ферментаторға олардың төменгі жағында орналасқан араластырғыштың астында бекітілген бароботер арқылы жеткізіледі. Барометрдің тесігі, биозаттармен бітеліп қалмау үшін төмен қаратылады. Тесіктің жалпы аумағы ауа алып келетін түтіктің көлденең қиындысынан 25% артық болуы керек. Барометрден шығатын ауа араластырғыштың аумағына ілінуі үшін, оның диаметрі араластырғыш диаметріне сай келуі қажет. 
Ферментатордың тиімді жұмыс істеуі,оның жиі араластырылып тұруына байланысты. Араластырылудың мақсаты, қондырғының өн бойындағы температураның бірқалыпты сақталуы, жасушаларға қоректік заттарды дер кезінде жеткізіп, зат алмасу үдерісі барысында ыдырайтын метаболизм өнімдерін шығару мен оттегімен белсенді қамтамасыз ету болып табылады. Сонымен қатар, биологиялық үдеріс нәтижесінде бөлініп шығатын артық энергия көздерін дер кезінде шығарып тұру да, микроағзалардың қалыпты өмір сүруіне өз әсерін тигізеді.









                                       
Дәріс № 11.  Жылу алмасу жүйесі, биореакторды стирильдеу және көбікбасу.

Жылу алмасу (теплообмен) - қыздырылған денелер арасында жылу шығару, конвекция, жылу өткізгіштік, т.б. жылшу беру түрлері арқылы жылу алмасу.
Табиғи конвекция кезіндегі жылу берудің есептеулері.
Табиғи конвекциялы жылу беру есептеулерінің қажеттілігі жиі кездеседі, мысалы жылу жүргізуші құбырлардың, булы және су жылытушы қазандардың, жылу жоғалуының есептеулерінде, жылытушы және қыздырушы аспаптарының есептеулерін жүргізуде және т.б кездеседі.
Табиғи конвекция кезіндегі, жылу беру жағдайының екі түрін ажыратады: жылу берудің өте көп көлемде және жылу берудің шектелген (өлшемді) көлемдегі түрлері.
Өте көп көлмдегі жылу берілу. Жылудың өте көп көлемде берілуі, тек қана бір құбылыспен сипатталады, мысалы сұйықты қыздырумен өтеді. Сұйықтың салқындауы, өте қашықта болғандықтан процесстің өтуіне әсерін тигізбейді. 
Шектелген кеңістіктегі жылу беруі.
Табиғи конвекция кезінде, осындай жылу беру сұйықтық қабатшаларында, әртүрлі орын алады, мысалы терезе рамаларының әйнектерінің арасында өтеді.
Табиғи конвекция, кезінде, сүйықтың көп көлемде салқындауы (жылытуы), бетінен қашықта өтеді де, конвекция процессіне әсерін тигізбейді. Егер, жылу беруші және жылу қабылдаушы бет жақын орналасса, онда, жоғары көтерілетін және төмен түсетін сұйық ағыны жылытушы құрылғылармен бөлмелерді жылыту, сұйық құбырларының сууы және т.б құбырларымен өтеді. Табиғи конвекциямен пайда болуын қарастыралық, мысалы, сумен жылытылатын радиатордың айналасындағы конвекция.
Қыздырылған қабырғамен ауа, тікелей жұғысқаннан кейін, қызып, жеңіл болады да, Архимед заңына байланысты бетіне көтеріледі де, оның орнына суыңқыраған ауа келеді. Осылайша, қабырға бойымен тоқтаусыз ауа алмасуы жүреді. Радиатордың төменгі қабырға жағында, ауаның өте жұқа қабаты, аз жылдамдық пен көтеріледі де, бұл жерде ламинарлы қозғалыста өтеді. Жылы ауа қабаты, жоғарлап көтерілген сайын, қабаты қалыңдай түседі, жылдамдығы артады. Қабырғаның жеткілікті биігінде өтпелі кезең шекарасынан кейін, ақырындап турбулентті қозғалысқа айналады. Сонымен, ламинарлы және турбулентті қозғалыстар, аралық аймағында өтпелі аймақ болады.
Барлық жазық беттер түрі үшін, өте көп көлемдегі табиғи конвекция кезіндегі, жазық беттің орташа жылу беру коэффициентін анықтаудың есепті формуласы және оның бейімделу іс бағыты (ориентация), сонымен қатар, қандай сүйық және газ болмасын және қандай да қысым мен температураны анықтайды:
Биореактор - биотехнология өндірісінде микроорганизмдерді, өсімдік, жануар жасушаларын өсіру үшін қолданылатын аппарат.
Микроорганизмдерді осіретін аппараттарды биореактор немесе ферментер деп атайды.
Өсімдік клеткаларында вакуоль целлюлоза мен пектиннен тұратын сырткы кабығы олар оте оңай закымданады, әсіресе суспензияны қыздырған кезде. Клеткалар созылып өсу кезінде жиі бүлінеді. Ферментерлерде араластыру аркылы оттегімен камтамасыз ету жолмен өтеді. Былғауыш әрқалай жылдақдықпен айналады және оның қалақтары алуан түрлі болады. Өте шапшан айналдыру клеткалардың бүлінуіне әкеп соғады, ал араластыру жылдамдығы тым бәсендеп кетсе кейбір клеткалар тұнба боп шөгіп, акырында құриды. Ғалымдар зерттеулер жүргізіп, биомассаның өсуіне жағдай жасауға тырысады. Клеткалар саны тіпті көбейіп кеткен жағдайда суспензия өте қоюланып, оның тұтқырлығы артады да, өсіруді қиындатады. Өсімдік клеткаларының микроорганизмдерден тағы бір айырмашылығы, олар бір-біріне, ферментердін кабырғасына және былғауышқа оңай жабысады. Бұдан баска тағы бір қиыншылық - өсімдік клеткалары ыдыстын үстінгі жағында көбік боп жиналады. Өсімдік клеткаларынын осы айтылған ерекшеліктері ғалымдарды ферментердің түрі мен араластыру ережесін үлкен ұқыптылықпен таңдап алуға мәжбүр етеді. Суспензиядағы клеткаларды өсіру негізіңде микроорганизмдер үшін жеке зерттеліп, іс жүзінде кең пайдаланылатын хемостат шен турбидостат принциптері жатады. Хемостат ережесі бойынша, үздіксіз өсіру процесі өсуді тежейтін белгілі бір фактордың әсерімен өтеді. Хемостат әдісін қолданғанда, құрамыңда өсуді тежейтін, концентрациясы белгілі компоненті бір жаңа қоректік орта, тұракты жылдамдықпен биореакторға келіп түрады да, өскен клеткалар суспензиясы сондай жылдамдықпен шығарылып алынып отырады.



Дәріс № 12. Биотехнологиялық процесс, үздікті және үздіксіз аппарат жұмысы.  

Микроорганизмдерді культивирлеу  әдістері.
Биотехнологиялық синтез технологиясы микроорганизмдер  -  продуцентінің  қасиетіне қарай құрастырылады. Микроорганизмнің осы түрі үшін жағдайының жаақсы болуы, тек өмір сүруіне қолайлы  жағдай жасап, көп мол өнім алуға мүмкіндік береді және синтездей алады.
Микроорганизмдерді культивирлеудің кезеңді және үздіксіз әдістері белгілі.
Микроорганизмдерді кезеңді түрде культивирлеу.
Егіс материалын алу барысында көбінесе культивилеудің кезеңді әдісі қолданылады. Микроорганизмдерді культивирлеу кезінде компоненттер қоректік ортаға келіп түспей және одан шықпай тұрған кездк микроорганизмдер өсіріледі және көбееді.
Кезеңдік культивирлеу микробты биосинтез танысқанда алдымен  кезеңді культуранаң өсу динамикасын зерттеуден басталады. Периодты культураның дамуы үшін қоректік ортаға егуден басталады. Егу процесі мынадай мөлшерде іске асырылады, минималдды ұстаумен немесе лаг фазасыз микроорганизмнің алдымен  өсуімен қамтамасыз етіледі. Биосинтез барысында лаг фазаға  түсінікті аз береді немесе өсу үшін қолайсыз жағдаймен түсіндіріледі. Көптеген микробиологиялық процесс үшін ортанаң көлемінің 2% -дей мөлшері <<жаңадан жасалған>> егіс материалына қатысады.
Тізбектелген ауысу фазалары графикалық түрде көрсетілуі мүмкін.Шыны ыдыста жассушаның саны егіс материалын еккен кезден бастап анықтаса, әрбір уақыт мерзімі белгіленіп, абцисса осіне жіберіледі, жасушаның белгілі санына сәйкестендіріліп ординат осіне жіберіледі.Бұл қисықты микроорганизмдердің өсу қисығы деп атайды және бірнеше фазаларға немесе периодтарға бөледі.
I-фаза лаг-фаза немесе бейімделу фазасы деп аталады. Мұнда жаңадан жасалған қоректік ортаға жіберілген микроорганизмдер көбеймейді, қайта бейімделеді. Бұл фаза 1-2 сағатқа созылады. Фаза аяқтплғаннан кейін жасуша көбее бастайды. Қоректік ортаны пайдалану қуатты түрде жүреді.
Микроорганизмдер көбейгенге дейін қоректік орта инокуляторға енгізіліп отырады. Бұл кезеңде культура жаңа ортаға бейімделеді, бұл фазаның ұзақтығы микроорганизмдердің физиологиялық ерекшелігіне және культивирлеу жағдайына, байланысты егіс материалына және өндірістік орта құрамына байланысты болады. Мұндай айырмашылық аз болған сайын және егілетін микроорганизмдердің мөлшері неғұрлым көп болса, онда 1 фазаның өсуі соғұрлым қысқа болады.
II-фаза өсу жылдамдығының фазасы немесе ауыспалы деп аталады. Бұл жасушаның  бөліне бастауы болып сипатталады. Бұл сатыда жасушадағы нуклеин қышқылының  ақуыз құрамы жоғарылайды, жасуша көлемі ұлғаяды. Жасуша беті белгі қатынасының аралық жетістігінің арқасында және оның көлемі  жасушаның бөлінуімен жүргізіледі, нәтижесінде культураның өсу жылдамдығы мен популяция саны ұлғаяды. Әдетте бұл фазаның жалғасы жоқ.
III-фаза - жасуша санының анағұрлым активті өсу фазасы. Даму фазасы көбеюдің ең активті фазасы. Онда микроорганизмдер қарқынды дамиды, өсу шапшаңдығы да арта түседі. Кейбір жасушалар тіршілігі тежеле бастайды. Ол экспоненциалды немесе логорифмді фазаның  өсуі деп аталады. Бұл фазада жасуша белгіленген өсу жағдайына толығымен бейімделгенен кейін басталады, культураның өсуі қоректік зат түспесе де, азықтық заттың зат алмасуы мол болмаса да шектелмейді. Өсу жылдамдығы максималды бекітіледі. 
IV - фаза баяу өсу фазасы немесе өсу жылдамдығының төмендеуі бұл фазаның,  экспоненциалды фазаға қарағанда жасушалар біртекті  болмайды, себебі қолайсыз факторладың әсерінен қоректік зат концентрациясы төмендейді, зат алмасуда өнімнің жиналуы өседі.
V - фаза  -  стационарлы фаза деп аталады. Бұл фазада пайда болған жасушалар мен қырылған жасушалардың саны теңеледі. Сондықтан тірі жасушалар саны біраз уақыт тұрақты болып қала береді. Көбею кезінде түзілген өнімдер микроорганизмдер тіршілігіне нұқсан келтіре бастайды. Бұл фаза бірнеше сағаттан бірнеше күнге дейін созылады.
VI  -  фаза - қырылу фазасы немесе жойылу фазасы. Бұл фазада пайда болған жасушалар санынан қырылған жасушалардың саны басым болады. Қоректік ортаның физико-химиялық қасиеті мүлдем өзгеріп, микроорганизмдердің тіршілік етуіне зиянды жағдайға көшеді. Жасушалар қырылу жылдамдығы арта түседі. 
Микроорганизмдерді кезеңді әдіспен өсіру көптеген өндірістерде, егіс материалдарын алу сатысында қолданылады, оның ең басты сатысы  -  ферментация, көптеген өндірістер үздіксіз немесе кезеңді әдіске байланысты емес.
Микроорганизмдерді  үздіксіз культивирлеу.
Кезеңді культивилеуде  микроорганизмдердің  барынша  максималды өсу қабілеті  толық  қолданылмайды. Тіршілік етудің  ең  белсенді кезеңі - логарифмдік фаза - өндірістік циклдің азырақ бөлігін алады,ал уақыттың көп бөлігі лаг фазаға кетеді және өсудің жәймен өсетін  кезеңіне өтеді.
Кезеңді культивирлеу кезінде жасушалар барлық уақыт бойы ауыспалы жағдайда болады. Алдымен қоректік ортаға дер кезінде мол мөлшерде қоректік заттарды енгізсе, жасуша өсуініңингибирленуі сонда тіршілік етуші микроорганизм өнімнің жиналуы және қоректенудің жетіспеуі басталады. Егер қоректік ортаға бірден мол мөлшерге қоректік зат қосса, онда культураның өсуінің ингибирленуі болады, демек микроорганизмдердің катаболиттік репрессиясы деп  аталады. Қоректік затты жәймен қосудың арқасында микроорганизмдердің өсуің ингибирленуін болдырмауға болады. Бұл әдіс субстратты аздап мөлшерлеумен микроорганизмдерді  культивирлеу деп аталады.
Культивирлеу барысында қоректік көздерін қосу кезінде қоректік ортаның көлемін өзгертеді. Орта көлемін тұрақты және ортадағы тіршілік етуші микроорганизм өнімднрінің концентрациясын төмендетіп ұстап тұру үшін, культураларды сұйықтықтың бір бөлігін белгілі бір уақыт аралығында аппараттан алып тастауға болады. Мұндай кезеңді культивилеу  процесі <<көлемді -мөлшерлеуіш>> деп аталады.
Субстратты аздап мөлшерлеуде кезеңді культивирлеудің тағы бір әдісі, бұл диализдеуші мембрана арқылы лимиттеуші субстраттың келуін бақылаушы процесс. Егер аппаратқа мембрана орнатқанда, тек белгілі бір заттар сол арқылы ғана енеді, мембранадан бөлінген, ерітіндіден еріген зат диффузиясы арқасында ортадағы оның концентрациясы  тұрақты ұсталынып тұрады.
Үздіксіз культивирлеу, экспоненциалды даму фазасында микроорганизмдердің тіршілік етуін ұстан тұру үшін ферменттерге белгілі мөлшерде сандық және сапалық қатынастарда қоректік заттарды үздіксіз беріп отыру болып табылады. Мұндай жағдайларға қозғалмалы күйден тепе-тең күйге жеткізеді, бұл кезде жасушалардың үдіксіз ағдайда және бірден жылдамдықпен көбеюі, қоректік заттарддың келіп түсу жылдамдығымен сәйкес келеді. Культивирленетін жасушалар қоректік заттар мен унемі қамтамасыз етуіне қарамастан культураларды сұйықтықта іс жүзінде олар мүлдем жоқ, демек ағып өтетін сұйықтықта жоқ деген сөз.



Дәріс № 13. Биомассаның культуралы сұйықтықтан бөлінуі.

Көбінесе мақсатты өнімдер биомассаның өзінде немесе сұйықтықтығында болады. Осы екі түрде де ең алдымен фазаларға бөлу керек. Биомассамен сұйықтықтың қасиетін мақсатты түрде қолдану үшін әр - түрлі процестерді қолданады.
Ферментация процесі аяқталғаннан кейін культуралды сұйықтықтың құрамында микроорганизмдердің тіршілік етуіне қажетті заттар, қоректік ортаның қалдықтары көбік сөндіргіш ерігіш және ерімеген заттар болады.
Тұндыру  -  гравитациялық күштің әсерімен бөлу (көбінесе ағынды суда тазалау кезеңінде).
Фильтрлеу  -  суспензияның сіңуі фильтрация өнімдері арқылы, қатты фазаларының бөлшектері биомассадағы ерітінділері тежеледі. Осы әдісті антибиотикті өндіру өндірісінде қолданылады, нақты осы кезде микроорганиздердің продуцентін мицелиальдық мақсатта қолданылады.
Сепарирлеу, центрифугалық  -  орталық күштің әсері арқылы бөлінеді. Ашытқы мен бактерияны көбінесе бөліп, биомасса өнімдерін алу үшін қолданылады.
Микрофильтрлеу, ультрафугировалық  -  мембрана арқылы жас өлшемдердің суспензияның сіңуі, микроорганизмнің жасушаларын қамтамасыз етіп отыратын мембранада және еркән жасушалардан ерітіндіні алу. Ультрафильтрация тек жасушаларды ғана емес, үлкен молекулаларды да ерітінді ортада қанықтырады.
Коагуляция  -  қосымша реагенттік суспензияда, үлкен агломераттық клеткалар және оларды сұйықтық ортамен бөлінуі.
Флотация  -  көбікті  -  көпіршіктердің биомасса микроорганизнің алымы және оның көпіршіктен фракцияның бөлінуі.



     Дәріс № 14. Жасушаның бұзылу әдістері.

Жасушадағы сыртқы ортаның әсері. 
Жасуша өлуінің 2 түрін ажыратамыз: некроз және апонтоз. Некроз жасушаның энергиясына және мембрананың өткізгіштігіне тікелей немесе жанама әсер ететін түрі химиялық немесе физикалық сыртқы факторлардың әсерлерінен туындайды. Бұл жағдайларда жасушаның құрылысы мен қызметіне біртекті бұзылулар байқалады. Жасушаның құрамында келесі өзгерістер байқалады: мембраналық компоненттер ісінеді, АТФ синтезі, ақуыз, нуклеин қышқылдары синтезі, ДНК деградациясы, лизосомдық ферменттердің белсенділігі тоқтатылып, лизиске алып келеді.
Апонтоз - жасуша метоболизімінің алғашқы бұзылуынсыз жүреді. Осы жағдайда түрлі себептердің әсерінің нәтижесінде ядрода жасушаның өз-өзін жоюына жауапты гендердің белсенденуі жүреді. Ол гендер жасушаның өлуін алдын-ала жоспарлайды. Бұндай өз-өзін жою бағдарламасы сигналдық молекулалардың (ақуыз және гормондар) жасушаға әсерінің нәтижесінде іске қосылады. Өз-өзін жою гендерінің белсенденуі реттеуші сигналдардың тоқталуына әкеп соғуы мүмкін.
Ағза және оның жасушалары әрдайым түрлі химиялық, физикалық және биогендік факторлар әсеріне ұшырайды. Бұл факторлар әсері қызметтік ауытқуларға алып келетін бір немесе бірнеше жасушаларының құрылымдарын алғашқы бұзылуларға алып келеді. Жарақаттану қарқындылығының ұзақтығы мен сипаты байланысты жасушаның тіршілігі әр түрлі болады. Жарақттнуының нәтижесінде туындайтын өзгерістерге жасуша бейімделеді. Жарақаттанушы әсер тоқтатылғанда реактивтеледі немесе қайтымсыз өзгеріске ұшырап, өледі. Осылар арқылы жасушаның қызметтік жағдай көптүрлі екендігін байқауға болады. Зақымдалу құбылыстарының жалпы жасушалық реакцияларының бірі - түрлі бояулармен байланысу қабілетінің өзгеруі. Мысалы, жасуша сыртқы ортадан ерітілген түріндегі бояулард түйіршік түрінде цитоплазмада жинайды, ал ядро реңсіз болып қалады. Жасушалардың түрлі физикалық (қайнату, қысым) немесе кейбір химиялық факторлар (рН, спирттің қысымы және т.б.) әсеріне ұшырауы түйіршіктің түзілуін тоқтатады және жасушаға енген бояулар әсерінен цитоплазма және ядро диффузды боялады. Егер әсер ететін фактор қайтымды болса, оны анықтауда жасуша қалыпты жағдайына келеді, оның түйіршік түзуі қалпына келеді. Жасушаның түрлі зақымдалуынан қышқылдық фосфорлануы төмендейді: АТФ синтезі тоқтайды және О2 қабаылдауы жоғарлайды. Зақымдалған жасушаларға гликолитикалық процестердің күшеюі АТФ мөлшерінің төмендеуі, протеолизаның белсенденуі тән. Түрлі агенттердің әсерінен туындайтын цитоплазмадағы арнайы емес қайтымсыз өзгерістер жиынтығын паранекроз деп атаймыз.
Жасуша бүліністеріне көптеген себепкер ықпалдар әкеледі. Оларды сырттан әсер ететін - экзогендік және организмнің өзінде пайда болатын  -  эндогендік - деп 2 үлкен топқа ажыратады. Экзогендік бүліндіргіш ықпалдар өз алдына инфекциялық және бейинфекциялық болып бөлінеді. Оларға: 
:: Физикалық ықпалдар (ионндағыш сәулелер, ыстық немесе суық температуралар, электр соққы, электромагниттік толқындар);
:: Биологиялық ықпалдар (микробтар, вирустар, қарапайым жәндіктер, майда саңырауқұлақтар, аутоантиденелер, цитотоксиндік Т- жасушалары);
:: Механикалық ықпалдар (жарақат, жаншылу, қысылу);
:: Химиялық ықпалдар (органикалық немесе бейорганикалық улы заттар, кейбір дәрі-дәрмектер, гипоксантия, реоксигенация);
:: Психогендік ықпалдар (жан жарақаты, рухани күйзелістер, ауыр эмоциялар).


    Дәріс № 15. Өнімдерді бөлу және тазалау.

Бастапқы кезеңде өнімнің бөлінуінің басты мақсаты  -  өнімнің маңызды бөлігінің өнімін ажыратып, тағы әртүрлі қоспаларды ажыратуға болады. Сондықтан, жоғары сапалы биоөнімдерді алу үшін, оларға өнімдерді тазарту кезеңін қосады. Бұл кезеңін маңызы  -  қоспалардан тазартып, өте таза өнімді шығарады.
Осы таза өнімдерді алу әр  -  түрлі процестер арқылы шешіледі және көбісін біз бұрын қарастырған болатынбыз. Оларға экстрация және экстрагирование, адсорбция, иондық алмасу, ультрафильтрация және кері осмос, ректификация және ферментолиз. Бұлардан басқа тағы процестерді қолданады, олар:
Хромотография  -  адсорбцияға ұқсас процесс. Қатты сорбентте ерітінді заттар жиналады, тек біреу ған емес олардың саны көп болып келеді және олардың құрылымы жиі ұқсас болады. Мысалы, белок қоспалары, нуклеотидтер, қанттар, антибиотиктер. Адсорбция кезеңінде бірге десорбуются етеді. Ал хроматография кезеңінде олар сорбенттан рет-ретімен шығып, оларды бөлінуге және бір-бірінен тазалауға ықпал етеді.
Диализ  -  бұл процесс жартылай өткізгіш ара қабырға кіші молекулалы заттарды өткізеді, ал үлкен молекулалы заттар өте алмайды қалады. Диализ жолы арқылы вакциналар мен ферменттерді тұздан және кіші молекулалы ерігіш қоспалардан тазартады.
Кристализация. Бұл процесс түрлі ерігіш заттарды, әр  -  түрлі температурада тазартады (базируется). Температураны баяу түсуі кристалдар мақсатты өнім ашпаларын (растворов) қалпына келтіреді және тазалығы  өте жоғары болып келеді. Мысалғы осындай жолмен кристалды пенициллин алынады.



          Дәріс № 16. Өнімді концентрирлеу.

* Конценрирлеу және бөлу әдістерінің сипаттамасы.
Қазіргі аналиткалық аспаптардың элементтер ізін анықтаудағы үлкен мүмкіндіктеріне қарамастан анықталатын микроэлементтердің концентрациясы берілген аналитикалық әдістің салыстырмалы табу шегінен аз болғанда, алдын-ала концентрлеуді қолданады. Ол  -  матрицаны бөгет жасайтын қоспаларды жоюға жағдай туғызады, үлкен өлшендіні талдау үшін пайдалануға мүмкін жасайды, қамақты татпа алуды жеңілдетеді. Концентрлеу нәтижесінде микроэлементтердің табу шегін бірнеше ретке елеулі кемітуге болады.
Концентрлеудің белгілі көптеген әдістерінің ішінен ең көп дамығандары және кең тарағандары экстракциялық, хромотографиялық, сорбциялық пен кейбір электрохимиялық әдістер.
Концентрлеу компоненттерді бөлумен және оларды әр түрлі фазаларға таратумен байланысты, сондықтан концентрлеу әдісін бөлу әдісі ретінде пайдалануға болады.
Бөлу әдістерін екі топқа ажыратамыз  -  физико-химиялық және химиялық.
Бірінші топқа кристалдау, қайнату (суалту), дистилдеу, экстракциялау, сорбция, хромотография; Екінші топқа  -  тұндыру, редокситұндыру, ұшқыш қосылыстардың түзілуі жатады.
Бөлудің физико-химиялық әдістерінде екі фаза болады, олардың арасында анализденетін қоспа компоненттері қайта бөлініп тұрады. Кейбір әдістерде алмасу тең бөлу үшін екі фазаны араластырады. Мұнда бөлу мөлшерлік түрде қажет, яғни бір компонент бір фазада, ал екінші екінші фазада болуы керек. Кристалдану және суалту әдістеріне анықталатын компонент қатты фазада болғаны дұрыс, себебі суалтқанда көбінесе буды жинап алу қиын, ал кристалдануды қоспадан таза заттарды алу үшін қолданылады.
Химиялық тәсілмен бөлгенде бір жүйеге екінші компонентті қосады. Химиялық реакция нәтижесінде екінші фаза түзіледі.
Концентрлеу әдісін таңдағанда, анализденетін зат табиғаты мен химиялық құрамын, барлық операциялардың ұзақтығын, құрал-жабдықтардың түгелдігін және әрі қарай өлшеу әдістерін жетекшілікке алады.
Топтық және жеке концентрлеу деп ажыратылады. Бірінші жағдайда бір операцияда бір топ компоненттер бөлініп шығарылады. Концентрлеу не негізін жайып, не микрокомпоненттерді бөліп шығарып жүзеге асырылады.
Тұндыру  -  бөлу әдісі.
Әр түрлі элементтерді бөлу және бөліп шығару әдістеріндегі ең ескі тәсілдердің бірі тұндыру. Оның көмегімен периодтық жүйенің көптеген элементтері ашылды. Тұндыру әдістері сапалық анализдің негізгі әдістері болып табылады.
Тұндыру процесінде нашар еритін қосылыстың тұнбасы  -  қатты фаза түзіледі. Анықталатын компоненті ерігіштік көбейтіндісінің ережесіне сай фазалар аралығында бөлінеді. Тұндырып болғаннан кейінгі ерітіндідегі компоненттің рұқсат етілетін мөлшері 0,1%-дан аспауы керек, ал тұнбаға бөлінетін элементтің 0,1%-нан артығы өтпеуі керек.
Екі компонентті тұндыру әдісімен бөлу үшін екі тәсіл бар:
- ерітіндіден тұнбаға анализденетін компонентті бөліп шығарады;
- егер екі элемент қатты фазада болса, онда біреуін ерітіп, ерітіндіге өткізеді.
Сондай-ақ қиыстыру тәсілі де қолданылады: екі компонентте ерітіндіде болады, одан екеуі бірге тұнады, соңынан олардың біреуін ерітіндіге өткізеді, екіншісі тұнбада қалады.
Егер кедергі жасайтын компонент бірнеше болса төмендегі тәсілдердің біреуін таңдап алады:
- селективті тұндырғыш көмегімен, анықталатын компонентті бөліп алады, кедергі жасаушы компоненттер ерітіндіде қалады;
- топтық тұндырғыш таңдап алады, ол барлық кедергі жасаушы компоненттерді бөліп алуға мүмкіндік жасайды, анықталатын мен ерітіндіде қалады.
- барлық элементтер бірге тұндырылады, одан соң анықталатын компонентті ерітіндіге өткізеді, кедергі жасаушылар тұнбада қалады.
Күрделі қоспалар болғанда әр түрлі варианттар және оларды қиыстыру қолданылады, сондай-ақ тұндыруды басқа әдістермен сәйкестендіреді. Тұндыру әдісімен заттарды бөлу дәрежесіне әсер ететін факторлар:
- тұндырылатын қосылыстың ерігіштігі;
- тұндырғыштың артық мөлшері;
- ерітінді рН-ы;
- комплекс түзушінің болуы.
Сонымен қатар жұмыс әдістемесінің тиімді жағдайын дәл сақтау қажет.
Қоса тұну  -  концентрлеу әдісі.
Берілген жағдайда өз бетінше тұнбаға түсе алмайтын бөгда иондарды тұнбаның (коллектор) қалуын қоса тұну дейміз. Қоса тұну кезінде микрокомпоненттің ерітінді мен түзілетін тұнба арасында бөлінуі пайда болады, мұнда бір мезгілде микро- және макроэлементтердің тұнбаның қатты фазасына өтуі жүзеге асады.
Заттың макрокомпоненттерімен микрокомпоненттер қоса тұнатын механизмдер белгілі: адсорбция, аралас немесе изоморфты аралас кристалдардың түзілуі, аралас тұну (окклюзия) механикалық ұстап қалу.
Қоса тұну кезінде түзілетін тұнбаға фазалар санын ескеру керек. Қоса тұнуды тек бір компонент тек бір компонент болғанда өткізеді, ал тәжірибеде көп компонентті тұндырулар кездеседі. Егер қоса тұну кезінде <<ерітінді  -  тұнба>> тепе-теңдігінде тек қана коллектор қатысатын болса, қоса тұну туралы тек бір ғана қатты фаза қатысады. Оның бетінде қоса тұнудың физико-химиялық және микрокомпонетті қайта бөлу процесі жүзеге асады.
Қоса тұнуда бірнеше қатты фаза қатысатын болса, бастапқы жүйеге коллекторды енгізгенде, химиялық процесс жүреді де, ол бірнеше фазаның түзілуіне алып келеді, оларды коллектордан бөліп аламыз.
Бөліп алу үшін флотация, седиментация, центрифуга, магнитті сепарация, селективті еріту, буландыру т.б. әдістер қолданылады.
Экстракция (шаймалау).
Экстракция негізінде екі фаза арасында компонентті бөлу принципі жатыр. Экстракция процесі таңдамалы түрде сұйық немесе қатты заттар қоспасының бір немесе бірнеше компоненттерін органикалық еріткіштер көмегімен бөліп шығаруға мүмкіндік туғызады. Тәжірибеде сұйықтық экстракциясы, яғни екі араласпайтын сұйықтықтарда компоненттердің бөлініп таралуы жиі пайдаланылады.
Сулы және органикалық еріткіштерде компоненттердің ерігіштігі әр түрлі болуына байланысты бөлу және концентрлеу жүзеге асады. Мысалы, суда ерімейтін комплексті қосылыстар органикалық еріткіштерде жақсы ериді.
Органикалық еріткіштер ретінде экстракция процесінде хлороформ, бензол, диэтил эфирі, жоғары спирттер, көмірсулар, толуол т.б. қолданылады. Бұл еріткіштерде бейорганикалық тұздар (роданидтер, иодидтер, нитраттар), комплексті тұздар (оксихиналиттар, дитиокарбоминаттар, комплексонаттар), фосфор, молибден, вольфрам, кремний т.б. гетерополиқосылыстары жақсы ериді.
Бөлуді жүргізу үшін әуелі өлшендіні алдын-ала дайындайды (еріту, сұйылту, буферлеу, сәйкес реагенттерді қосу), барлық ерітінділерді немесе аликвотты бөлгіш воронкаға құйып экстрагент қосады, мұқият араластырып, фазалар бөліну үшін тұндырады да, оны бөлгіш воронканың краны арқылы бөледі.
Қажет болғанда экстракцияны қайталайды. Одан экстракцияланған элементтерді анықтайды.
Хромотография.
Әр түрлі молекулалар мен иондарды аналитикалық анықтау мақсатында концентрлеу және бөлу үшін хромотографиялық әдіс үлкен қолдау тапты.
Хромотографияның негізін салушы М.С. Цвет. <<Аралас ерітінді адсорбент бағана арқылы сүзгенде, пигменттер жеке әр түрлі боялған зона түрінде қабатқа бөлінетіндігін>> бірінші болып көрсетті. Спектрдегі жарық сәулелері сияқты күрделі пигменттің әр түрлі компоненттері адсорбент бағанасында заңды түрде бірінен соң бірі таралып бөлінеді де сапалық және мөлшерліканализ жасауға мүмкіндік туады. Мұндай түрлі-түсті препаратты <<хромотограмма>>, оған сәйкес анализ әдісін <<хромотография>> деп аталады. Хромотография әдіс биология, медицина, химиялық, мұнай химиялық, мұнай өңдейтін, газ, фармацевтика, өнеркәсібінде, халық шаруашылығының басқа салаларында ғылыми зерттеу және тәжірибелік жұмыстарда қолданылады. Қазіргі таңда ең көп тарағаны: адсорбциялық, ион алмастырғыш, тұндыру, таралу, тту-тсу хромоторгафия болып отыр.
Адсорбциялық хромотография.
Қатты ұнтақ тәріздес адсорбенттің қоспадағы жеке компоненттерді таңдап адсорбциялануына негізделген. Оны фронтальды, ығыстырып шығару және элюентті тәсілмен орындай аламыз.
Фронтальды тәсіл зерттелетін ерітінді хромотографиялық колонканың жоғары бөлігіне үздіксіз беріліп тұрады да сүзіндінің жеке фракциялары жинақталады, онда бөлінетін компоненттердің мөлшері анықталуына негізделген. Егер қоспада тек екі компонент болса, онда қоспаны өткізгенде колонкадан әуелі таза еріткіш, одан кейін колонка анализденетін ерітіндімен қаныққан соң аз сорбцияланатын компоненті бар ерітінді, ең соңынан екі компонентті де бар ерітінді ағын шығады. Фронтальды тәсілмен белгілі фракцияда таза түрінде тек аз сорбцияланатын компонентті алуға болады. Фронтальды тәсілмен зерттелетін қоспаны компоненттерге толық бөлуге мүмкіндік болмайды.
Ығыстырып шығару тәсілі. Колонкаға бірнеше компоненті бар анализденетін ерітіндінің аликвотасын енгізеді, сорбциялануы жақсы компоненттің көмегімен нашар сорбцияланатынын ығыстырып шығарады. Жақсы сорбцияланатын зат компоненттерді сорбциялануына байланысты талдап бірізді ығыстырып шығарады. Бұл компоненттердің бөліну толықтығы эксперимент жүргізу жағдайына байланысты.
Элюентті тәсіл. Сорбциялану қабілетіне байланысты колонкада әр түрлі таралатын, бірнеше компонентті анализденетін ерітіндінің порциясын колонкаға енгіземіз. Төменгі зонада нашар сорбцияланатын компонент болады. Содан кейін бірін-бірі бүркелемейтін компоненттер зонасы, одан соң келесі компонент зонасы орналасады т.с.с қайталана береді.
Таза еріткішпен сорбентті шаймалағанда компоненттердің ығыстыруына байланысты колонка бойлай қозғалуы басталады. Осының салдарынан компоненттер  бірізді элюирленеді (шаймаланады) сорбциялану қабілетінің кему ретімен, яғни әуелі А компоненті, кейін В. т.с.с шаймаланады. Соңынан жақсы элюирленетін компонент элюирленеді.
Компоненттерді фракция бойынша мөлшерлік анықтау негізінде әрбір компоненттің концентрациясының колнкадан ағын шыққан элюэнт көлеміне немесе температураға тәуелділік графигін сызамыз. Осы график бойынша компоненттердің бөліну дәрежесін анықтауға, сондай-ақ оларды мүмкіндігінше толық бөлу үшін қолайлы жағдай таңдап алады.
Бұл әдістің кемшілігі компоненттерді бөлу нәтижесінде олар сұйылтады, яғни элементтерді бұл тәсілмен концентрлеу мүмкін емес.
Ион алмастырғыш хромотография.
Хромотографияның бұл түрі анализденетін ерітіндідегі иондарды адсорбенттің құрамына кіретін иондарға қайтымды алмастыруға негізделген. Өз иондарын жылжымалы фаза иондарына алмастыра алатын мұндай сорбенттерді иониттер немесе ион алмастырғыштар деп аталады, олар өздерінің арналуының сәйкес компоненттерге және аниониттерге бөлінеді. Анализденетін ерітінді иондарының алмастыру қабілеті әр түрлі болуына байланысты хромотограммалар түзілуі асады.
Ион алмастырғыш хромотография әртүрлі ерітінділердің тең және ион компонентті анализін жасауға мүмкіндік беретін иондық хромотографтардың үлкен ассортиментінде тәжірибе жүзінде іске асу принципіне негізделген. Иондық хромотографтар ауыз суда, табиғи суда, өндірістің ағынды және қалдық суларында зиянды қоспаларды тез анықтай алады, бұл қоршаған ортаны қорғауда үлкен маңызға ие. Негізгі қызметі минералды тыңайтқыштарда анализ жасайтын иондық хромотографтардың атқаратын қызметі жан-жақты.
Элюэнтті тәсілде элюэнт ретінде элементтер ерітіндісін қолданады. Таза түрдегі компоненттерді алу үшін элюирлеуді жиі қышқыл ерітіндісімен немесе концентрациялары біртіндеп өсетін басқа затпен жүргізеді.
Ионитке тартқыштық тәжірибеде барлық иондарда әртүрлі. Мысалы, валенттілігі үлкен катиондар кішілеріне қарағанда жақсырақ сорбцияланады. Бірдей валентті иондардың сорбциялануының жуықталған заңдылығын сорбциялық қатардың бір ізділігімен көрсетуге болады:
Cs+ > Rb+ >K+ > NH4+ >Na+;
Ba2+ >Sr2+ >Ca2+ > Mg2+;
Zn2+ > Cu2+ >Ni2+ >Co2+;
Бұл қатар тұрақты емесе және жағдайға байланысты өзгередіғ яғни сорбенттің табиғатына, хромотографияланатын иондарға, элюенттерге және т.б. тәуелді.
Тұндыру хромотографиясы.
Бұл хромотграфияның түрін ең алғаш 1948 жылы Е.Н. Гапон және Т.Б. Гапон ұсынған.
Тұндыру хромотографиясы иониттің құрамына кіретін тұндырғышпен немесе тұндырғыш пен жасушаның қоспасымен хромотографияланатын заттың әрекеттесуіне негізделген.
Нашар еритін қосылыстарды бірінен соң бірін (фракциялап) тұндыру арқылы бөлуге болады.
Анализ жүргізгенде зерттелетін ерітінді, анализденетін ерітінді иондарымен нашар еритін қосылыстар түзетін иондармен толтырылған хромотографиялық колонка арқылы өткізеді. Тұнбалар осы қосылыстардың ерігіштігінің өсу ретіне қарай түзіледі. Алынатын хромотограмма әр түрлі боялған заттардан құрала алады.
Анализденетін иондарға енжар (индиферентті) беті жақсы жетілген нашар еритін зат тасушы бола алады. Иондық тасушылар ретінде силикагель, крахмал, алюминий оксиді, кварц, асбест, шыны ұнтақ, барий сульфаты қолданылады. Басқа да бейтарап тасушылар, сондай-ақ иониттер де пайдаланылады.
Хромотограмма таза еріткішпен жуғанда колонкадағы анализденетін иондардың бөлінуі жақсарады, зоналар оқшауланып, ал шекаралардың бөлінуі сонша жақсы болады. Тұнбалар колонканың барлық биіктігін байлай, төменгі шегі айқын көрінетіндей бірқалыпты таралады. Әрбір элемент түзетін зонаның биіктігі бойынша мөлшерлік анализ жасай аламыз.
Тұндыру хромотографиясының қағаздық тәсілінде тығыздығы орташа сүзгі қағаздың дөңгелектері немесе тілкемдері қолданылады. Анализ жасау үшін тәжірибе арқылы шамасы анықталатын белгілі концентрациядағы тұндырғыш ерітіндісіне бірнеше минутқа қағазды салады, содан соң оны ауада кептіреді.
Дайындалған қағазға зерттелетін ерітінді тамшылатып тамызады, .Қосылыстардың ерігіштігі әртүрлі болуына байланысты тұнбалар тамшы орталығынан жылжып, сақина тәріздес орналасады. Хромотограмманы 2-3 тамшы еріткішпен жуады, оны хромотограмманың орталығына тамызады. Бұл еріткіш орталықтан шетке қарай жылжиды да тұнба зоналарының бөлінуін күшейтеді.
Көптеген жағдайларда түссіз тұнбалар түзілді, сондықтан оларды теңестіру (идентификациялау) үшін қажетті айқындауыш пайдаланылады.
Таралу хромотграфиясы.
Екі араласпайтын сұйықтықтар арасында заттардың таралуына негізделген, бұлар экстракция заңдылықтарына негізделген.
Таралу хромотографиясы колонкалық, қағаздың және жұқа қабатты тәсілдермен орындалады. Барлық жағдайда заттың таралуы үздіксіз тасушы кеуектерінде жүреді.
Қағадың хромотография таралу хромотграфиясы тәсілдерінің бірі, онда қозғалмайтын фазаның ұстаушысы бірнеше сыртты хромотграфиялық қағаз болып табылады: № 1,2,3,4 бұларға жылжымалы сұйық фазаның жылдамдығы байланысты. Қозғалмайтын сұйық фаза ретін кеуектерде адсорбцияланған су орындайды. Жылжымалы сұйық фазаның олармен жылжу жылдамдығына байланысты №1 және №2 қағаздар <<тез>> деп, ал №3, 4  -  <<жай>> деп аталады.
Адсорбцияланған су осы қағаздың кеуектерінде берік ұсталып тұрады (20% ылғалдылыққа дейін).
Зерттелетін ерітінді хромотографиялық қағазға тамызады, органикалық еріткіші бар тиісті камераға салып хромотограмма түзілетіндей белгілі ұстайды да шығарып алып өңдейді.Хромотографияның қағаздың жылжымалы еріткішпен жанасу процесінде қағазға тамызылған анализденетін компоненттер жылжымалы фазаға өтеді және таралу коэффициентіне байланысты қағаздың капиллярлары арқылы қозғалады. Сонымен, олар бөлінеді.
Таралу хромотграфиясының қағаздық тәсілінің келесі варианттары  -  бір өлшемді және екі өлшемді (көтерілетін және түсетін), шеңберлі және электрофоректикалы бар.
Бір өлшемді вариантта ені 4,5  - 5,0 см, ұзындығы 30-50 см тілкемдерге бөлінген хромотографиялық қағаздарды қолданады. Екі өлшемді вариант хромотограммалар алу үшін ені 20-25 см және ұзындығы 40-45 см қағаз парақтары қолданылады. Шеңберлі вариантта камераның диаметрінен 2-3 см артық диаметрлі шеңберлер қолданылады.
Газдардың үлгілерін алу.
Газдар мен олардың қоспаларының біртектілік дәрежесі жоғары: олардың әртектілігі молекулалық деңгейде байқалады. Сондықтан үлгі салыстырмалы түрде кішігірім болады және үлгі алу әдетте қиындық туғызбайды. Газдың үлгісін алғанда вакуумдық өлшегіш колба немесе бюретка көмегімен оның көлемін өлшей отырып алады. Газдың үлгісін алғанда жабық көлемінен және ағыннан алу ерекшеліктері болады. Жабық көлемде (Мысалы, өнеркәсіп цехында, жұмыс бөлмесі және т.б.) үлгі алғанда оның әртүрлі нүктелерінен алып, көлеміне қарай оларды араластырады немесе жекелеп анализдейді. Газдардың ағыннан үлгі алғанда әдетте көлденең ағындар әдісімен ұзындық ағындар әдістер қолданылады. Ұзындық ағындар әдісі газдың құрамы ағын бойында қолданылады. Бұл жағдайда ағын бірнеше қатарға бөлінеді де, газ үлгілерін ағын (струя) кезектерінен алады.



           Дәріс № 17. Өнімді сусыздандыру.

Тағам өнімдерін кептіру.
Тағам өнімдерін кептіру әдісімен консервілеу анабиоз принципінде негізделеді. Микроорганизмдер осмостық жолмен, яғни көректік заттарды сорып алу арқылы қөректенеді. Сондықтан олардың өсуі үшін өнімде ылғал болуы керек. Бактериялар 25-30 % - тен жоғары ылғалдықта, зең саңырауқұлақтар (плесневые грибы) 10-15 % - тен жоғары ылғалдықта өсе алады.
Өнімнің ылғалдығы төмен болса, микроб клеткалары осмостық жолмен ылғалынан айрылады, нәтижесінде олар тіршілігін тоқтатады (плазмолизге ұшырайды).
Өнімдерді кептіру кезінде олардың ылғалдығы 8-25 % - ке, яғни микроорганизмдер өсе алмайтын жағдайға дейін төмендейді. Бірақ кептіру кезінде барлық микроорганизмдер плазмолизге ұшырамайды, микробтардың көбі анабиоз күйіне ауысып көп уақыт ішінде тіршілік қабілетін сақтап қалады. Құрғақ өнімге су қосқан кезде мұндай микробтар қайта тіріледі және осе бастайды.
Басқа консервілеу әдістерімен салыстырғанда кептірудің көптеген ұтымды жерлері бар: 
- кептіру технологиясы және оны жүзеге асыру үшін қолданылатын жабдықтар басқа консервілеу әдістеріне қарағанда қарапайым болып табылады;
- кептіру кезінде шикізаттың салмағы мен көлемі бірнеше мәрте азаяды, яғни өнімді тасымалдауға жұмсалатын шығындар едәуір төмендейді;
- құрғақ өнімдерді үй жағдайында кәдімгі бумада (орамада) сақтауға болады.
Кептіру әдісінің кемшілігі - өнімнің дәмі мен құрылымының өзгеруі.
Кептіру тәсілдері.
Конвективтік тәсіл.
Бұл тәсілмен бөлшектелген материалдар және дәнді дақылдарды кептіреді.
Кептіргіш агент ретінде жылы ауа, пеш газдары немесе құрғақ бу қолданылады. Кептіргіш агент материалға өз жылуын береді, соның әсерінен материалдағы ылғал буға айланалып ұшады, ал материал кебеді. Конвективтік тәсілде кептіргіш агент жылу тасымалдағыш және ылғал сорғыш болып табылады.
Конвективтік тәсіл қарапайым болып табылады және материалдың температурасын реттеу мүмкіндігін береді.
Бұл тәсіл кең тараған, кептіргіш қондырғылардың көптеген түрлері осы тәсілде негізделеді.
Сүт өнеркәсібінде сүт, балаларға арналған сүт өнімдерін кептіру үшін шашыратып кептіргіш қондырғылар кеңінен қолданылады. Бұндай кептіргіштер жұмыртқа және т.б. өнімдерді кептіру үшін де қолданылады. Бұл қондырғыларда шикізатты (мысалы сүтті) арнайы шашыратқыш тораптан өткізіп, майда дисперсия түрінде кептіру мұнарасының ішінде шашыратады. Мұнараның ішіне ыстық ауа жіберу арқылы шашыраған сүт бөлшектерін кептіреді. Шашырату нәтижесінде 1кг сіттің беті мың есе үлкейіп, 600 м2 ауданын құрайды.
Контакттық тәсіл.
Бұл кептіру тәсілі материлға жылуды кептіргіштің ыстық бетімен түйісу арқылы жүзеге асырылады. Бұл жағдайда ауа кептіргіште буланған ылғалды мұнарадан шығару үшін қолданылады, яғни ылғал жұтқыш болып табылады.
Материалдың әр түрі қабаттарында температура әр түрлі: ең жоғары температура қыздырғыш бетімен түйісетін қабатта болады, ең төмен температура  -  сыртқы қабатта.
Кептіру процесінде ылғалдың үлесі біртіндеп қыздырғыш бетімен түйісетін қабаттардан өнімнің сыртқы қабаттарына қарай ұлғаяды. Қыздырғыш беті температурасы 100 °С-ден астам судың буымен жылытылады, сондықтан материалдың ыстық бетпен түйісетін қабаттарының температурасы осы температураға дейін көтерілуі мүмкін. Нәтижесінде дайын өнімнің сапасы төмендейді.
Контакттік әдіспен тағам өнімдерін кептіру вальцовый кептіргіш қондырғыларында жүзеге асырылады. Бұл қондырғыларда өнім қызу жазық немесе цилиндр түріндегі бетпен тікелей түйіседі (конттактте болады).
Инфрақызыл сәулелермен кептіру.
Өсімдік тектес тағам өнімдерін кептіру үшін қысқа толқынды (толқын ұзындығы 1,6-2,2 мкм) инфрақызыл сәулелер қолданылады. Бұл тәсілмен кептіру кезінде материалға конвективтік тәсілмен кептірумен салыстырғана 30-70 есе қуатты жылу ағыны беріледі.
Сублимациялық тәсілмен кептіру.
Бұл тәсілмен кептіргенде алдымен өнімді минус 25 градусқа дейін мұздатады, содан соң жылу беріп ыздырады. Бұл жерде мұзға айланған су бірден буға айланып ұшып кетеді (сублимация процесі) Қыстың күні жуылған кірді кептіру сублимациялық тәсілдің мысалы болып табылады.
Өнімді сусыздандыру. 
Сусыздандыру - құрғатқыштармен немесе термиялық өңдеумен газдардан, органикалық сұйықтардан және қатты заттардан суды ажырату технологиялық операциясы.
Өнімді сусыздандыру кептіру, табиғи жолмен күнге қыздыру немесе арнайы пештер мен аппаратарда жүзеге асады. Ақырғы әдіс тиімдірек, өйткені кептіру кезінде өнімнің витаминді белсенділігі төмендейді.
Сусыздандыру әдісімен концентрлеу өнімдегі суды 8-15% -ға дейін төмендетуіне негізделген. Өнімдегі судың осындай мөлшерінде микробтар қоректік заттар алатын, микробты клетка мен тамақ өнімдерінің арасында зат алмасу процесі мүмкін емес болады. Нәтижесінде, кептірілген өнімде микробтардың өсіп көбеюі тоқтайды. Бірақ, сусыздандыру жоғарғы емес температурада өтсе, өнімдегі ферменттер белсенділігін сақтап қалады, солардың ықпалымен кейбір тағамдық заттардың ыдырап кетуі мүмкін. Сондықтан, мысалы, көкеністерді кептірер алдында оларды 1-2 минутқа қайнап тұрған суға салады немесе ыстық бумен  өңдейді. Өңдеу нәтижесінде ферменттер жойылады да, көкеністерде С витамині жақсы сақталады.
Ферменттердің толық жойылуы сульфитациямен өңдегенде, яғни күкіртті газбен өңдеу барысында жүзеге асады. Сусыздандыру сүт өнімдерін (құрғақ сүт, қаймақ т.б.), көкеністер (кептірілген сәбіз, картоп, орамжапырақ, сарымсақ т.б.), жемістер (кептірілген жеміс). Кептірілген өнімдер орамамен қапталады. Әсіресе, майлы заттарға бай герметикалық орама маңызды. Олар үшін қатты ыдыс (сүт өнімдері) немесе парафинирленген қағаз ыдыс (тағамдық концентраттар) қолданылады.
Консервілеудің химиялық әдісі басты түрде балық және ет өнімдерін тұздау және көкеністер мен жемістерді қант салып консервілеу. Ас тұзының консервілеудегі басты қызметі ол суды сіңіріп алады, ал ол өз кезегінде бактериялардың өсуін тежеп, шіру процесін бөгейді. Тұздалған етте хлорлы натрий 6-12% -дан аспауы керек. Тұздау кезінде өнімдердің нәрлілігі төмендейді, ал кейбір жағдайларда тіпті олардың органолептикалық ерекшеліктері мен жұғымдылығы нашарлайды.
Жалпы, өнімді сусыздандыру - табақта кептіру, жылытқышы бар ленталық конвейерде, кептіру аппаратына газ тәрізді жылытқыш агентті жіберу арқылы, вакуум-кептіргіш шкафтарда, барабанды және шашыратқыш кептіргіштерде өтеді.




                                       
Дәріс № 18. Өнімнің модификациялық жолы. Өнімнің тұрақтандырылуы.

Өзгергіштік заңдылықтары.
Тұқым қуалаушылық сияқты өзгергіштік те барлық тірі организмдерге тән. Өзгергіштік дегеніміз  --  организмнің бойындағы түрлі белгілер мен қасиеттердің сыртқы орта факторларының әсерінен өзгеруі, соған байланысты ол жаңа белгі-қасиеттерге ие болады немесе өзінің кейбір белгі-қасиеттерін жоғалтады. Өзгергіштіктің екі түрі бар, олар: 1) фенотиптік немесе тұқым қуаламайтын өзгергіштік, бұған модификациялық өзгергіштік жатады; 2) генотиптік немесе тұқым қуалайтын өзгергіштік; бұған мутациялық және комбинативтік өзгергіштіктер жатады.
Модификациялық өзгергіштік.
Генотиптері ұқсас, бірақ әр түрлі орта жағдайларында өсіп дамитын организмдердің фенотиптері түрліше болып қалыптасады. Дарақтардың осылайша фенотипті жағынан әр түрлі болып өзгеруін модификациялық өзгергіштік деп атайды. Модификациялық өзгергіштіктің өзі белгілі бір реакция нормасымен шектеледі, яғни организм белгілерінің өзгеруінің белгілі бір шамасы болады. Мысалы, сиырдың үш қасиетін алайық: оның сүттілігі азығы мен күтіміне тығыз байланысты. Дұрыс рацион құрып, қажетті мөлшерде азықтандыра отырып оның сүтін молайтуға болады. Бұл тез және көп өзгеретін қасиет. Ал сүтінің майлылығы сүттілікке қарағанда азық және күтім жағдайларына аз мөлшерде байланысты және ол сиырдың тұқымына тән біршама тұрақты қасиет. Дегенмен, құнарлы азық беру арқылы оны да аздап өзгертуге болады. Анағұрлым аз өзгеретін, тұрақты белгі  --  сиырдың түсі. Бірақ сиыр жүнінің түсін сыртқы орта жағдайларына мүлдем байланыссыз деуге болмайды, ол да аздап болса өзгереді. Бұдан біз қандай белгі-қасиет болсын сыртқы ортаның әсерінен белгілі бір мөлшерде модификациялық өзгергіштікке ұшырайтындығын көреміз. Модификациялық өзгергіштік организмнің көбею жолдарына, қандай биологиялық түрге жататындығына және өсу ортасына байланысты. Ол жер бетіндегі барлық тірі организмдерде болады. Модификациялық өзгергіштік генотиптің өзгеруіне байланысты емес, сондықтан олар тұқым қуаламайды. Бірақ гендердің қызметіне және ферменттердің белсенділігіне әсер етуі мүмкін. Мысалы, төменгі температурада кейбір ферменттердің белсенділігі кемиді. Соған байланысты зат алмасу процесі өзгереді де, организмнің өсіп-дамуы баяулайды. Олай болса, сыртқы орта факторларының әсерінен көптеген физиологиялық, биохимиялық және морфологиялық процестер өзгереді. Бірақ бұлар тек фенотиптік қана өзгерістер. Себебі мұндай жағдайда гендердің құрылымында ешқандай өзгеріс байқалмайды. Тағы да бір айта кететін жай, жоғарыда келтірілген модификациялық өзгергіштіктің реакция нормасы, яғни белгі-қасиеттердің өзгеру шамасы генотип арқылы анықталады.
Модификациялық өзгергіштікті зерттеудің статистикалық әдістері. Өткен тақырыпта организм белгілерінің сыртқы орта жағдайларының әсерінен әр түрлі мөлшерде өзгеретіндігі туралы айтылды. Енді осыған зер салып қарайық. Мысалы, бір ағаштан үзіп алынған жапырақтардың ұзындығы мен енін өлшесек, олардың әр түрлі екендігіне көз жеткіземіз. Бұл жапырақтардың өсіп-дамуына орта жағдайлары, күннің түсуі, қоректік заттар мен судың тамыр арқылы жеткізілуі және т.б. бірдей әсер етпейтіндігіне байланысты болатын өзгергіштік. Егер жапырақтарды ұзындығы бойынша ең кішісінен үлкеніне дейін бір қатарға орналастыратын болсақ, бұл белгінің өзгергіштік қатарын көреміз (1-сурет).

81026072390








                                       
                                       
                                       
1-сурет. Лавршие жапырақтарының өзгермелі нұсқа қатары (жапырақ ұзындығы сан арқылы көрсетілген).

Мұны вариация қатары деп атайды. Ол варианттардан тұрады, сонда вариант дегеніміз  --  белгі дамуының жеке көрінісі. Мұндай модификациялық өзгергіштік статистикалық әдіспен зерттеліп анықталады. Мысал ретінде бидай масағындағы масақшалар санының өзгергіштігін қарастырайық. Зерттеу үшін таңдамастан 100 масақты алып, олардың әрқайсысындағы масақшалардың санын есептейміз. Сонда өзгергіштіктің шамасы 14 пен 20-ның аралығында болатындығын көреміз. Соның ішінде масақшаларының саны 16 -- 18 болып келетін масақтар жиі, ал сандары жоғары немесе төмен болып келетіндері сирек кездеседі. Ол есептеулердің нәтижесі мынадай. Кестедегі жоғары цифрлар азынан көбіне қарай орналасқан варианттар қатарын, ал төменгі цифрлар варианттардың кездесу жиілігін көрсетеді. Бұл цифрлардың бәрін қоссақ, бастапқы алынған 100 масаққа сәйкес келеді. Вариация қатарында орналасқан жеке варианттардың өзгерісін қисық сызық арқылы анық көрсетуге болады (2-сурет).

81026011430















                                       
2-сурет. Бидай масағындағы масақшалар санының өзгермелі нұсқа қисық сызығы.

Вариациялық қатардың маңызды бір статистикалық көрсеткіші  --  орташа ариф-метикалық шама. Оны табу үшін мына формуланы қолданамыз:
М  --  орташа шама, Х  --  вариант,  --  варианттардың кездесу жиілігі, n  --  варианттар саны,  --  жиынтық. Бұл формула бойынша жоғарыда аталған бидай масақшаларының вариация қатарының орташа шамасын былай есептеп шығарамыз. Сонымен, орташа арифметикалық шама 17, 13-ке тең болып шықты. Алайда, орташа арифметикалық шама өзгергіштіктің сипатын анық көрсете алмайды. Себебі орташа шамасы бірдей екі вариациялық қатардың өзгергіштігі әр түрлі болып келуі мүмкін. Белгінің өзгеру деңгейін сипаттайтын келесі бір көрсеткіш  --  ол орташа квадраттық ауытқу ( --  сигма). Оны мына формула бойынша табамыз. Мұнда орташа шамамен әр жеке варианттардың айырымдары квадраттарының жиынтығы (n  --  1)-ге бөлініп, түбір астынан шығарылады. Математикалық статистиканың заңдылығы бойынша кез келген кездейсоқ шама орташа шамадан Ғ 3,0-дан артыққа ауытқымауы керек. Сондықтан орташа квадраттық ауытқудың негізінде орташа арифметикалық шаманың қателігі (М Ғ m) анықталады. Ол мынадай формуламен есептеледі. Ең соңында, осы көріністердің негізінде пайыз бойынша белгілердің өзгергіштігі анықталады. Оны вариация коэффициенті (V) деп атайды. Ол мына формуламен есептеледі. Мысалы, бидайды алып, екі белгісінің  --  масағының ұзындығы мен масақшалар санының модификациялық өзгергіштігін зерттейік. Аталған белгілердің вариация коэффициенттерін салыстыру арқылы олардың өзгеру шамасын анықтай аламыз.
Сонымен, модификациялық өзгергіштікке нақты сипаттама беру үшін зерттелетін объект бойынша алынатын дарақтардың саны көп болуы керек. Сонда ғана жоғарыда көрсетілген статистикалық әдіс өзінің оң нәтижесін береді. Бұған көз жеткізу үшін арнайы зертханалық жұмыс ұсынылып отыр.


Трансгендер немесе гені өзгертілген дақыл  -  (ГӨД) /генно модифицированный/,  -  бұл ДНҚ-на басқа ағза организмнің гені орналастырылған өнім. Яғни, өсімдік немесе жануардың бастапқы генін өзгерту арқылы алынған суық пен ыстыққа төзімді, өнімділігі жоғары, зиянкес жәндіктер, саңырауқұлақтар жей алмайтын, бактериялық аурулармен ауырмайтын жаңа өнім. Жалпы барлық тірі организмнің негізі болатын белоктар  -  реттеліп орналасқан аминқышқылдарының тізбегінен тұрады. Бір белокта жүзден бірнеше мыңға дейін аминқышқылы белгілі реттілігін қатаң сақтай отырып орналасады. Бұл тізбектің әр бөлігінің кәдімгі адамның мүшелері сияқты өзінің атқаратын қызметі бар. Біреуі суықты сезсе, екіншілері түске, үшіншілері жарыққа, төртіншісі көбеюге жауапты т.с.с кете береді. Генетиктер осы тізбектің құпиясын ашып қай аминқышқылы неге жауапты екенін анықтаған. Содан соң, керек емес (суыққа, ыстыққа, құрғақшылыққа төзімсіз, құрт құмырсқаны қызықтыратын) ДНҚ бөлігін алып тастап, орнына басқа өсімдік не жануардан алынған төзімді ДНҚ фрагменттерін орналастырған.
Ең алғашқы трансген помидор 1994ж АҚШ та жасалыпты. Бұл помидордың ДНҚ-на солтүстік америкалық камбаланың гені орналастырылған. 1 жылдан соң америкада жасалған трансгеннің саны 9-ға жеткен: қоңыз жемес үшін колорадо қоңызының гені қосылған картоп, камбала гені қосылған аязға шыдамды жүгері, сарышаян генін қосқан құрғақшылыққа төзімді бидай т.б. өнімдер. Бұл өнімдер қатаң табиғат жағдайларында да өсе береді, ешқандай күтімді қажет етпейді және ең бастысы 10есеге дейін арзанға түсіп, шаш етектен табыс әкеледі. Бүгінгі күні 100 ден аса ГӨД дақыл жасалған. Бізге шетелден /әсіресе, АҚШ пен Қытай/ әкелінетін ет пен балық консервілері, сүт өнімдері, полуфабрикаттар 60% ы ГӨД соядан тұрады өсімдік майы, кондитер өнімдері ГӨД дақылдардан жасалады. Тіпті, кейбір зерттеулер біз жақсы көретін <> (шоколад, кофе, балалар тағамы), <> (<<Спрайт>>, <<Фанта>>, <<Кока-кола>>), <> (йогурт, кефир, ірімшік, балалар тағамы), <> (дайын тамақ өнімі), <> (балалар тағамы, майонез, соус), <> (<>, <>, <>, <>, <> шоколадтары) құрамында да ГӨД ингридиенттері барын көрсеткен.
Енді осы өнімдердің қауіпсіздігі қандай? Бұл сұраққа келгенде оқымыстылар пікірі 2-ге жарылуда: бір тобы  --  осы уақытқа дейін адамдарға кері әсері анықталмағанын айтып, ары қарай дамытуды қолдайды. Екінші топ /бұлар көптеу/ трансгенмен қоректенген жануарларда әртүрлі ақаулар дамығанын айтып қарсы пікір айтады. 2ші топ дәлел ретінде бірнеше тәжірбиелер нәтижесін келтіреді: трансгенмен қоректенген егеуқұйрық тұқымдарының 1ші буынының 50%-ы өліп қалса, қалған бөлігі арасында бедеулері көп болған және мінез құлқы өзгеріп, аналық инстинкт бұзылуы, агрессивтілік жоғарылауы байқалған. Кейбіреулері өздерінің баласын жеп қойған /әдетте, кеміргіштерге тән емес/. Зерттеу бойынша көптеген трансгеннің құрамында антибиотиктерге төзімді және аллергия шақыратын гендер ұшырасқан. Яғни, ГӨД дақылдармен қоректенген адамдарға антибиотик әсер етпейді деген сөз. Кейбір трансгендер ішек арқылы сіңіп, қанға өтеді, ал, жүкті әйелдің іштегі баласына өтіп, гендік құрылымын өзгертіп әртүрлі кемістік, ақауларға әкелуі мүмкін. Организмді улайтын, гендік мутацияға әкелетін, қан жүйесі, бауыр, ми, көбею мүшелерінің ауруларын шақыратын трансгендер де бар екен. Қазіргі дайындалатын трансгендердің 80% ірі қара мен құстарға қорек ретінде пайдаланды. Демек ГӨД дақыл ағзаңызға тікелей жемесеңіз де, оны жеген жануар өнімін /ет, сүт, жұмыртқа/ тұтыну арқылы түсуі мүмкін. 

                                       
Дәріс № 19. Биотехнология және ауыл шаруашылығы.

Биотехнология (bios - тіршілік; thechne-өнер, шеберлік; logos-ғылым)  -  тірі ағзалар мен биологиялық үрдістерді өндірісте пайдалану; экономикалық құнды заттарды алу үшін ген және жасуша деңгейінде өзгертілген биологиялық объектілерді құрастыру технологиялары мен пайдалану жөніндегі ғылым және өндіріс саласы. 
Биотехнологияның негізгі объектісі  -  тірі жасушалар, атап айтқанда жануар, өсімдік текті жасушалар және микробтар немесе олардың биологиялық белсенді метаболиттері.
Ауыл шаруашылық және тұрмыстағы қалдықтар, автомобильдерден шығатын улы заттар, өндірістен және ірі қалалардан бөлінетін лас суларды тазартуда микробиологиялық биотехниканың маңызы зор. Арам шөптерге, түрлі зиянды жәндіктерге қарсы күресуде қолданылатын пестицидтердің адам үшін зиянды екені белгілі. Сондықтан пестицидтердің орнына экологиялық жағынан тиімді препараттар (энтобактерин, дендробациллин, битотоксибациллин, гомелиндер, т.б.) Биотехнология тәсілімен алынады. Топырақтың құнарлылығын арттыруда да биотехнологияның маңызы зор. Мысалы, ауа азотын пайдаланып, онымен қоректенетін микроорганизмдердің (азотобактер, т.б.) көмегімен бактериялы тыңайтқыштар (нитрагин, т.б.) дайындалады. Мал шаруашылығында, азықтық жемшөпке құнарлығын арттыру үшін ферменттер (аминосубтилин, протосубтилин, т.б.) қосады, соның нәтижесінде жемшөп құрамындағы күрделі қосылыстар (лигнин, целлюлоза, т.б.) жақсы ыдырайды.
Мыңдаған жылдар бойы, шаруашылық және қоғамның дамуы нәтижесінде адамдардың өмір сүру ортасы, таза табиғаттан біртіндеп табиғи антропогендік және антропогендікке айналды. Табиғи үрдістер ортаның қасиеті емес, сонымен қатар қоғам және табиғаттың қарым-қатынысының мәселелері. Табиғатты пайдаланудың әр-түрлі әлемдік, аймақтық, жергілікті деңгейдегі табиғи үрдістері мен жағдайларға байланыстылығы бақыланып отырды.
XXI ғасырдағы әлемдік жүйедегі өзінің өзектілігі алдынғы орында тұрған, табиғатты пайдаланудың экология-экономикалық мәселелері болып тұр. Бүгінгі таңда Қазақстан Республикасы табиғатты пайдаланудағы дағдарыстың себепшісі, ұлттық экономика саласындағы соның ішінде ауыл- шаруашылығын экология-экономикалық тиімді пайдалану механизмдері әлемдік талаптарға сай келмеуінде жатыр. Еліміздің көптеген аймағындағы жерлердің 66% пайызы тың және тыңайған жерлерді игеру кезінде дағдарысқа ұшыраған, оны қайта қалпына келтіру көптеген қаржы мен ұзақ уақытты талап етеді. Ауыл-шаруашылық жерлерін тиімді әрі экология-экономикалық жағынан таза өнімдер алу үшін білікті де білімді мамандар қажет. Елімізде 2007 жылы Елбасының тапсырысы бойынша <<Экологиялық кодекс>> жанданып және барлық қоршаған ортаны қорғауға байланысты талап пен іс-шараларды жүзеге асыруда осы құжат басшылыққа алынды.
Ауыл-шаруашылық өндірістері мен жерді ұтымды пайдалану, қоршаған ортаға зиян келтірмейтін экологияға негіздеу және еңбек өнімділігінің артуына тікелей әсер етеді. Өз дәрежесіндегі экономикалық ынталандыру ауыл-шаруашылық инновациялық технологияларды енгізуге жағдай жасайды. Елбасы жолдауында дамыған 50 елдің қатарына қосылуымыздың бірден бір жолы ауыл шаруршылығын дамыту маңызды мәселелердің бірі болып табылады. Ауданның әлеуметтік дамуы жылдан жылға артып келеді, оның басты дәлелі жерді тиімді пайдалану, ортаны қорғауды ғылыми негізде жоспарлау, құқықтық ережелерді дайындау, экономикалық ынталандыру.
Қазақстанның білім және ғылым министрлігінің биотехнология бойынша ұлттық орталығының бас директоры Аюп Ысқақов Қазақстандағы биотехнологияның деңгейін тәуелсіз мемлекеттер достастығы елдеріндегі жағдаймен салыстырғанда оң өзгерістер бар, бірақ ол қазіргі заман талабына сай емес, дейді.
Ал, Қазақсатнның әлемдік сауда ұйымына енуі жағдайында отандық биотехнологияның бәсекелестігі жайында мынаны айтты.
Әлемде биотехнологиялық өнімдер көп шығарылуда. Ол өнімдер өте арзан, сапалы. Сондықтанда бізде шығарып жатқан өнімдерге қарағанда олардың бәсекелестік қабілеті өте жоғары болады, ертең біздің нарығымызды басып кетуі мүмкін. Сондықтанда біз өзіміздің биотехнологиямызды әрі қарай дамытпасақ, өзіміздің ауылшаруашылық өнімдерді басқа шетелдік өнімдер алдында қорғай аламыз деп ойлай алмаймын.
Алғаш рет өтіп жатқан мәслихат қортындысы бойынша ғаламдық даму үрдісі ескереліп селекция, биотехнология және өсімдіктер мен жануарлардың генетикалық ресурстары даму стартегиясының жобасы қабылданбақ. Онда ауылшаруашылығы ғылымындағы әртүрлі проблемалар бойынша алыс және жақын шетелдермен қарым-қатынасты кеңейту, оның ішінде кадрлерді дайындау мәселесі көзделп отыр.


Дәріс № 20. Энергия өндірісінде биотехнологиялық процесстерді қолдану.

Жоспар:
1. Энергия көздерін алуда жасыл өсімдіктердің фотосинтездік қабілетін пайдалану.
2. Энергия көздері ретінде сутегін пайдалану

1. Энергия көздерін алуда жасыл өсімдіктердің фотосинтездік қабілетін пайдалану.
Қазіргі кездерде адамзат үшін қажетті энергия көздері ретінде табиғи қазбалы байлықтар: мұнай, газ, көмір, уран сияқты заттар кеңінен пайдалануда. Бірақ та, уақыт өткен сайын табиғи байлықтардың қорлары азайып, таусылу қауіпі туындауда. Кейбір табиғи қазба байлық көздері өте аз елдерде энергетикалық кризис сезіле басталды. Осының бәрі жасанды, яғни қайта толықтырылатын энергия көздерін іздестіру қажеттігіне алып келеді. 
Дүние жүзіндегі энергия көздерінің сарқыла бастауына байланысты, энергоэкологиялық мәселені шешуде таусылмайтын немесе қайта өндірілетін энергия көздерін пайдаланудың маңызы зор. Осы бағытта Қазақстанда күн және жел энергияларын пайдаланумен бірге биоэнергетиканы пайдаланудың да зор мүмкіндіктері бар. Өйткені, респубикада мал және құс шаруашылықтары қалдықтарының жылдық құрғақ массасы 22,1 млн. Тоннаны құраса, бұл 8,6 млрд, куб биогаз өндіруге мүмкіндік береді. Қазақстанда жылына өсімдік қалдықтары 17,7 млн. Тонна көлеміне қалса, олардың құндылық эквиваленті 14-15 млн. Тонна шартты отынға немесе 12,4 млн. Тонна мазутқа тең келеді екен. Ауылшаруашылық дақылдарынан биоотын, атап айтқанда биоэтанол дайындаудың да болашағы зор деп есептелінеді. Осы мақсатта 2006 жылдың қыркүйек айынан бастап Солтүстік Қазақстан облысында астық өнімдерін терең өңдеуге бағытталған <<Биохим>> кәсіпорны өз жұмысын бастаған. Бұл ТМД мемлекеттерінің ішіндегі осы бағыттағы алғашқы және қазіргі кезге жалғыз кластер болып табылады. Аталған кәсіпорынның өндірістік қуаттылығы жылына 57 мың тонна биоотын өндіруге қабілетті деп есептелінеді. 
Энергия тапшылығын азайту мақсатында көптеген елдерде  атом энергия станциялары салынуда. Алайда, атом энергиясын өндіруге қажетті уран көздері де жер шарында көп емес. Сондықтан ғалымдар жасанды энергия көздерін табу мақсатында көп ізденіс жұмыстарын жүргізуде. Осы бағытта жүргізіліп жатқан жұмыстар қатарына күн сәулесін пайдалану, жел және геотермиялық энергияларды пайдалану сияқтыжұмыстарды атап өтуге болады. Бірақ оларды пайдалану үшін жасап шығарылған қондырғылардың тиімділіктері әлі де төмен дәрежеде. 
Табиғатта күн сәулесі энергиясы көзін, органикалық заттарды пайдалану арқылы химиялық энергияға айландырудың табиғи жолы бар екендігі айқындала бастады. Бұл мүмкіндіктің негізі ретінде жасыл өсімдіктерде жүретін фотосинтез құбылысын атауға болады. Ғалымдардың есептеулері бойынша жер шарындағы мұхиттар мен теңіздерді қосып есептегенде, жасыл өсімдіктердегі энергия көздері жыл сайын жағатын көмір энергиясынан 100 есе көп екендігі анықталған. Тек қана жер шарында қазіргі кезде өсіп тұрған ағаштардағы энергия қуаты, барлық табылған газ, мұнай және көмір қуаттарын қосып есептегеннен артық екендігі мәлім болды. Қазбалы байлықтармен салыстырғанда, жасыл өсімдіктердің қорын қайта қалпына келтіріп отыруға мүмкіндік бар. Бұл дегеніміз, жасыл өсімдіктердің фтотсинтез қабілеті арқасында түзілген органикалық заттардан алынған энергия көздерін пайдалана келе, адамзат келесі жылдары да осындай энергия алуды жоспарлы түрде жүргізу мүмкіндігіне ие бола алатынын білдіреді. 

2. Энергия көздері ретінде сутегін пайдалану.
Бензин немесе көмір отындарымен салыстырғанда сутегін энергия көзі ретінде пайдаланудың пайдалы жақтары өте көп. Атап өтер болсақ, сутегі экологиялық тұрғыдан өте таза, қауіпсіз болып табылады. Сутегін пайдаланып оны энергия алу үшін жаққан кезде тек қана су түзіліп, ешқандай басқа зиянды күл немесе канцерогенді заттар бөлінбейді. Қуаты жағынан сутегі ешқандай жоғары сапалы бензиннен төмен болмайды. Бірақ та, қазіргі кезде жер шарында сутегі қоры өте аз болып табылады. Соңғы кездерге дейін сутегі суды электролиздеу арқылы алынып келінді. Алайда, бұл әдіс көп мөлшерде электр эенергиясын қажет етуі себепті, экономикалық тұрғыдан өзін-өзі ақтай алмайды. Сондықтан, өнеркәсіптік мақсатта сутегін, негізінен, табиғи газдан алады. Мұндай жолмен алынған сутегінің өзіндік құны суды электролиздеу жолымен алынғанмен салыстырғанда 2-3 есе арзанға түседі. Осындай жолмен жер шарында жылына орта есеппен 30 млн. Тоннадан артық сутегі алынады. Бірақ, табиғи газ қорының да азая бастауына байланысты, мұндай жолмен сутегін алудың да келешегі жоқ деп есептеуге болады. Сондықтан ғалымдар сутегі алудың жасанды жолдарын қарастыруда. 
Табиғаттағы сутегін алу көздері. Жасыл өсімдіктердің хлоропласт қабатында жарық энергиясының көмегімен электролиздеу үдерісіндегі  сияқты, сутегі молекуласының ыдырайтыны белгілі. Сондықтан жасыл өсімдіктер хлоропластарындағы сутегі молекуласының ыдырауы - фотолиз деген атқа ие болды. 
Жасыл өсімдіктерде жарық жнергиясы әсеріменб фотосинтез нәтижесінде, оттегінің бөлініп шығатыны белгілі. Ал мұндағы сутегі қайда кетеді? Оның, ерекше тасымалдаушылар көмегіменб көмірқышқыл газының қант түзілуіне тікелей қатысатыны анықталған. Мұнда хлоропластардан бос күйіндегі сутегін шығару үшін міндетті түрде ерекше фермент-гидрогеназаның болуы шарт екені анықталған. Сондықтан құрамында гидрогеназа ферменті бар микроорганизмдерді жапырақтан бөлініп алынған хлоропласт суспензиясына қосу, хлоропластардың жарық энергиясы көмегімен сутегін шығаруына мүмкіндік туғызады. 
Алғаш рет 1961 жылы фотосинте саласының белгілі маманы Д.Арнон өз зертханасында алдын-ала 5 минуттай 500С-қа дейін қыздырылған шпинат өсімдігінің суспензиясына цистеин амин қышқылын қосқаннан соң, сутегін бөліп шығара бастайтынын байқаған. Алайда, бұл үдеріс хлоропластың қызмет мерзімінің қысқа өтетіні және гидрогеназаның оттегінің әсерімен нейтралдануы салдарынан ұзақ уақыт жүре алмайтыны анықталды. Сондықтан ғалымдар көптеген микроорганизмдер ішінен сыртқы әсерлердің факторларына төзімді ферменті бар тіршілік иесін табуға күш жұмсады. Ізденістер нәтижесінде мұндай бактериялар табылады. Атап айтқанда, осындай бактерия қатарына пурпурлық күкірт бактериясы - тиокапса жататыны анықталды. Осы бактерия құрамынан сыртқы ортаның оттегі және жоғары температура жағдайларына шыдамды келетін гидрогеназа ферменті мен құрамында темірі мол ферредоксин ақуызын қосқан шпинат, темекіб тұрақты түрде сутегін бөліп шығаратыны анықталған. Бұл үдеріс тек жарықта және оттегін сорып алатын жүйе бар болғанда ғана жүзеге асады.


   Дәріс № 21. Биотехнология және медицина.

Биотехнологиялық әдiстермен өндiрiлген фармацевтикалық өнiмдердiң әлемдiк рыногы биотехнологиялық рыноктың жартысына жуығын құрайды. 
Антибиотиктер. 80-жылдары антибиотиктер әлемдiк рыногының өсiмiнiң жылдық орта қарқыны 10-15% құрады, ал 1991 - 1998 жылдар жекелеген антибиотиктердiң топтары бойынша 20 % асып, 11-12% деңгейінде болған, хинолон ципрофлоксинды (ВАYЕR), кларитромицинды (USА), цефалоспорнды (НОFFMANN - Lа RОСНЕ) сату көлемi 1 млрд. доллардан асқан. Бүгiн антибиотиктердiң субстанцияларын өндiру үшiн ферментациялық қуаттылықтың едәуiр бөлiгi тоқтап тұр. 
Иммунологиялық препараттар. Оларға емдеу, диагностикалық және вакциналар, емдеу сарысулар, анатоксиндер, иммуноглобулиндер, бактериофагтар, интерферондар, нормофлора препараттары, аллергендердi қосатын профилактикалық құралдар жатады. Мысал үшiн, қазiргi уақытта Ресейде иммунобиологиялық препараттардың 300 атауы сатып алынады және 500 жуық атауы өндiрiледi. Дүние жүзiнде тек ғылыми-зерттеу зертханаларымен қуатты өндiрiстiк базаның өзара әрекеттесетiн кешендерi сыртқы рынокқа сапалы және бәсекеге қабiлеттi өнiмдердi өндiредi. Елде iс жүзiнде иммунобиологиялық өнiмнiң толыққанды рыногының және өзiндiк өндiрiсiнiң жоқтығы, бiздiң әлемдiк рыноктарға шыға алмауымызға ғана емес, керiсiнше көп жылдарға әлеуеттi импорттаушылар болуымызға әкелiп соғады. 
Биотехнологиялық қан препараттары. Қазiргi уақытта дамыған елдерде донорлық қан плазмасынан медициналық препараттарды алу өнiмдi В және С гепатитiнiң, ЖҚТБ  жұқпалы аурулар антигендерiмен ғана емес, сонымен бiрге цитомегаловирус және Т-клеткалық лейкозбен жұқтырудың жолын кесетiн қатаң бақылау стандарттарымен реттеледi. Алайда осындай қан препараттарының өндiрiсi қазiргi уақытта осы заманғы талаптарына сай деп есептеуге болмайды, өйткенi сапалы қан препараттарының құрамында қабықсыз вирустар (гепатит А, паравирус В19 және басқалар) болуы мүмкiн. Салыстырмалы бiрде бiр мысалы жоқ вирустарды тасымалдауда қан факторларының рекомбинанттық концентраттары едәуiр қауiпсiз деуге болады. Қазiргi уақытта рекомбинанттық та, плазмалық та тазартылған қан факторларын өндiру жоқ. Экономикалық жағдай жұқпалы болуы мүмкiн қан препараттарының өндiрiсiнде стандарттау қағидаттарын жеткiлiктi шамада iске асыруға мүмкiндiк бермейдi. 
Гендiк-инженерлiк дәрi-дәрмек препараттары. Бұл медициналық мақсаттар үшiн олардың синтезi мүмкiн емес немесе өте қиын табиғи биореттеуiштер және биологиялық белсендi заттар. Қазiргi уақытта гендiк-инженерлiк дәрi-дәрмек препараттарының өндiрiсi биотехнологиялық фарминдустрияда жетекшi сектор болып табылады. Жаңа биотехнологиялық өнеркәсiп өнiмдерiнiң әлемдiк рыногында үлесi 18% құрайтын, ақшалай 3 млрд. доллардан астам гендiк-инженерлiк инсулиннiң өндiрiсi ең iрi өндiрiс болып табылады. Соңғы жылдар iшiнде гормондық сипаттағы гендiк-инженерлiк дәрi-дәрмектер рыногында сауданың көш басы анемия, жүрек-қан тамырлары және онкологиялық ауруларды емдеу кезiнде қолданылатын түрлi модификациялары, рекомбинанттық эротропоэтин препараттары болған. Иммунодиагностикада, рак терапиясында және басқа да ауруларды емдеуде қолданыс тапқан моноклондық антиденелер (МАВ) әзiрленiп жатқан биотехнологиялық өнiмдер арасында жетекшi орын алады. Өте белсендi әзiрленiп жатқан гендiк-инженерлiк өнiмдер арасында цитокиндар тобының препараттары - интерлейкиндер бар, сондай-ақ антагонисттер рецепторлары интерлейкиндер. Бұл препараттар iсiк, жiтi асқыны, автоиммундық ауруларын, сондай-ақ қан ауруларының ауыр түрлерiн емдеу үшiн перспективтi. 
Диагностикалық құралдар. Бактериологиялық және физико-химиялық талдауға негiзделген дәстүрлi диагностика әдiстерi иммунологиялық және ДНК - диагностикамен белсендi ауыстырылуда. Экспресс талдауды жүргiзу және соз аурулары, гепатит, ВИЧ, туберкулез және қатерлi iсiктi қоса ауруларды ерте кезеңiнде анықтау бойынша препараттарды және жабдықтарды жасау саласындағы зерттеулер тез қарқынмен дамуда. Өзiнiң барлық қолданылу мерзiмi (18 ай) iшiнде адамның сiлекейiн талдау бойынша оның бойында ВИЧ антиденелерiнiң барын көрсетуге қабiлеттi экспресс анализаторлар сынақтан өтуде. Өте қарапайым талдаудың нәтижесi 20 минуттан кейiн дайын, оның нақтылығы - 99,6 %. 
Биосенсорлар мен биочиптер. "Биосенсор" деген терминдi айқындайтын компоненттiң болуын тiкелей ден қоятын биологиялық материал: ферменттер, тiндер, бактериялар, ашытқы, антигендер/антиденелер, липосомалар, органеллалар, рецепторлар, ДНК бар сезiмдi қабат бұл компоненттiң шоғырлануымен функционалды байланысты дабылды шығаратын құрылғыны түсiну қажет. Конструкциялық түрде биосенсор бiр-бiрiмен тығыз байланыстағы екi биохимиялық және физикалық түрлендiргiш немесе трансдьюсерден тұратын құрамдас құрылғы. Рынок көлемi бойынша шамамен 70 млрд. долларды құрайды, мұнда биосенсорлар үлесi 20 % артық және үнемi өсуде. Қазiргi уақытта биосенсорлардың бiрнеше түрлерi бар. Бұл хеми және биолюминестенция негiзiндегi ферменттiк электродтар, ферменттiк микрокалоритмдiк датчиктер және биодатчиктер. Биологиялық микрочиптер - әртүрлi биохимиялық талдауларды жүргiзу үшiн кiшкентай құрылғылар. Бұл талданатын нұсқалар құрамындағы кез келген заттармен өзара әрекеттесе алатын реакцияға қабiлеттi агенттер жиi салынған микропластинкалар. Бұл құралдар гендер мен оның өнiмдерiнiң өзара жiңiшке реттеуiн зерттеу үшiн молекулалық биологияның iргелi мiндеттердiң бiрi болып табылады. Қазiргi уақытта әртүрлi фирмалардың бағдарламалық қамтамасыз етуiмен нейлондық мембраналар - микроорганизмдердiң, өсiмдiктердiң, сүтқоректiлердiң және адамның гендерiмен сүзгiштерге негiзделетiн ДНК-микрочиптерге қол жеткiзiлдi. Күрделi жұмыс белоктық микрочиптердi әзiрлеуде тұр. Белоктық микрочиптердi жасау үлкен инвестицияларды тартады. Жаңа ғылым - протеомика - белоктарды зерттеуге, олардың тiрi организмдердегi синтезiне, олардың өзара әрекеттесуiне және күрделi қатынастарға арналған. Молекулалық технология институтының ғалымдары әртүрлi заттарды жылдам және өте нақты айқындауға мүмкiндiк беретiн биочиптер - тест-жүйелердi ойлап шығарды. Биочип - ондаған көзбен әрең көрiнетiн әрқайсысының диаметрi 100 микроннан кем жартылай сфералық гидрогендiк ұяшықтар салынған үлкен емес әйнектен жасалған пластинка. Оларда талданатын ерiтпелерде бар заттардың молекулаларын iрiктеп байланыстыратын функционалдық жағдайдағы биологиялық белсендi макромолекулалар химиялық байланған. Кейбiр аурулардың бастапқы кезеңдерiнде белоктар қатарында аздаған өзгерiстер болып жатады. Ресейлiк және Француз ғалымдары бұл өзгерiстердi табуға және талдауға қабiлеттi аппаратураны жасауда. Соңғы жылдары ДНК технологияларының - чиптердiң дамуымен қатты жазықтарда айқын молекулалардың селективтiк сорбция процестерi детекцияның физикалық әдiстерiн қолданатын ДНК-сенсорлар деп аталатын чиптерi кеңiнен қолданыла бастады. ДНК-сенсор жоғары сезiмдi, шағын көлемдi, кiшi көлемде өлшеудiң байланыссыз әдiсiн iске асырады және орындауда арзан болуы мүмкiн. 
Белсендi заттар және өсiмдiк тектес өнiмдер биотехнологиясы. Өсiмдiк тектес биологиялық белсендi заттар химиялық синтезi iс жүзiнде мүмкiн емес шексiз әртүрлi материалдарды ұсынады. Өсiмдiк тектес өнiмдердiң ауқымды тұтынушылары тамақ өнеркәсiбi және сусындар болып қалып отыр және 2003 жылға олардың тұтынушылығы 560 млн. долларды құрады. Мысал үшiн, Ресейде қазiргi уақытта женьшень және қызғылт родиола клеткаларының биомассасы негiзiнде медициналық және парфюмерлiк препараттардың шығарылуы жүзеге асырылуда. Өсiмдiк клеткалары дақылдарын пайдалануымен биологиялық белсендi және дәрiлiк препараттарды алу, әлден кең таралып, үлкен перспективаларға уәде беруде. 
Биологиялық белсендi қоспалардың (ББҚ) биотехнологиясы. Бұл өнiмдi әр елде әртүрлi жiктейдi. Қазақстанда ол 3 топтан тұрады: парафармацевтика - дәрi-дәрмекке жақын заттар; нутрицевтика - сауықтыру қоспалары қосылған азық-түлiк өнiмдерi; витаминдiк-минералдық кешендер.
Өсiмдiк және жануар шикiзатынан көрсетiлген барлық ББҚ топтарын химиялық экстракциямен де, биотехнологиялар көмегiмен де алады. ББҚ рынокқа шығару дәрi-дәрмек және диагностикалық препараттар шығару сияқты рұқсат беру рәсiмдерiн талап етпейдi, бұл өндiрiстiң тартымдылығын және iс жүзiнде барлық ең iрi фармацевтикалық және биологиялық фирмалардың қатысуын шарттайды. Қазiргi уақытқа осы заманғы адамның тамақтану құрылымы бойынша жиналған деректер тағамның ауыстырылмас құрылымдық бөлiктерiн жеткiлiксiз тұтынудың кең тарағанын көрсеттi. Ұсынылатын тұтыну нормаларын ескере отырып қазiргi адамның рационын оңтайландыру денсаулыққа зиян келтiрместен табиғи азық-түлiк өнiмдерiн тұтынуды қарапайым жолмен ұлғайтуға қол жеткiзу мүмкiн емес, бұл жаңа тәсiлдер мен шешiмдердi қажет етедi. Мұндай тәсiлдердiң бiрi тағамға поливитамин, витаминдiк-минералдық қоспалар және өсiмдiк кешендер түрiнде табиғи биологиялық белсендi заттардың биологиялық белсендi қоспалары болып табылады. Азық-түлiк өнiмдерi өндiрiсiнiң көлемiн ұлғайтудан гөрi организмдi тапшы заттармен қосымша қамтудың тез және қол жетерлiк қажеттiлiгi туралы шешiм сұранып тұрғандай. Осындай ролдi бүкiл дүние жүзiне тараған әртүрлi фармацевтикалық түрдегi (тұнбалар, экстракттар, бальзамдар, шырындар, концентраттар, изоляттар, ұнтақтар, дәрiлер, капсулалар және т.б.) не биологиялық белсендi заттар қосылған азық-түлiк өнiмдер түрiндегi тамақ iшу кезде тағамға салынатын биологиялық белсендi қоспалар (ББҚ) орындауы тиiс. Халықтың тамақтануы мен денсаулығын жақсартудың осы жолы биоорганикалық химия мен биотехнологияның (толық және сапалы заттарды бөлу), нутрициология мен фармакологияның (организмде биологиялық белсендi заттардың iс-әрекетi мен айналдыру тетiгiнiң мағынасын ашу) тиiмдiлiгiне негiзделген. 


Дәріс № 22. Биотехнология және тағам өндірісі. 

Биотехнология дегеніміз  --  биологиялық организмдердің қатысуымен жүретін процестерді, адамның мақсатына сай өзгерту арқылы өндірісте пайдалану. "Биотехнология" деген терминді алғаш рет 1919 жылы венгр ғалымы К.Эреки енгізді. Қазіргі биотехнологияның басты мақсаты  --  өсімдіктердің жаңа сорттарын, жануарлардың асыл тұкымын, микроорганизмдердің штаммаларын шығару. Оны адам өміріне қажетті заттар өндіру үшін биологиялық нысандар мен процестерге негізделген жаңа ғылымның және өндірістің сапасы деп қарауға болады. Ата-әжелеріміз ежелден микроорганизмдерді қымыз бен шұбат, айран ашытуға, құрт пен ірімшік жасауға, нан пісіруге, тері илеуге, т.б. қажетті заттарды дайындауға пайдаланған. Қазіргі биотехнологияның мынадай негізгі бағыттары бар: микробиологиялық өндіріс, жасушалық инженерия және гендік инженерия. Биотехнологияда биохимия, микробиология, молекулалық биология, генетика ғылымдарының жетістіктерінің нәтижесінде өте бағалы биологиялық белсенді заттар-гормондар, ферменттер, витаминдер, антибиотиктер, органикалық қышқылдар-сірке, лимон, сүт және кейбір дәрі-дәрмектер алынады. Қазір ең жоғары өнімді микроорганизмдер штаммаларының көмегімен 150-ден астам биологиялық заттардың түрлері синтезделді. Мысалы, адамда және кейбір жануарлар организмінде синтезделмейтін аминқышқылы лизинді тек микроорганизмдер арқылы алады. Егер жануарлар организмінде лизин жетіспейтін болса, оның денесінің өсуі тоқтайды. Сондықтан лизинді жануарлардың жемшебіне қосып береді. Биотехнологияның биологиялық әдістерін қоршаған ортаны ластанудан тазарту үшін қолданады. Ластанған суларды микроорганизмдердің көмегімен тазартады. Үлкен қалалардың, өндіріс орындардың шығарған зиянды қалдықтарын тазарту кейбір бактериялардың қатысуымен жүреді. Металл қалдықтарымен (уран, мыс, кобальт, т.б.) ластанған суларды тазарту үшін оларды өз жасушаларына жинайтын бактериялардың түрлерін пайдаланады. Сонымен биотехнология экологиялық мәселелерді шешуге қатысады. Үндістанда, Қытайда, Филиппинде үйлерді жылытуға және тамақ дайындауда биогаз - метан мен кеміркышқыл газдың қоспасын пайдаланады. Ол үшін арнаулы контейнерлерге малдың қиын, қант өндірісінің, ауыл шаруашылығы заттарының калдыңтарын жинап, оларға бактерияның арнайы себіндісін қосады. Осы қоспадан биогаз алады.
Тамақ өнеркәсібінің кәсіпорындары өте көп мөлшерде ауылшаруашылығының, озен мен теңіз промыслдерінің өнімдерін өңдейді.
Қазақстан тамақ өнеркәсібі 1000 жуық тамақ өнімдерінің түрлерін шығаратын көптеген салаларға бөлінеді. Ең дамыған сала ет өнеркәсібі, республикада бүкіл тағам өнімдерінің 32% еттен жасалады. Еттен әртүрлі тағам өнімдерін шығаратын зауыттың бірі 30-шы жылдары салынған Семей ет консерві зауыты. Барлық ірі қалаларда май, ірімшік жасайтын, басқа да сүт өнімдерін шығаратын кәсіпорындар жеткілікті. Қант, шарап, арақ, сусын, өсімдік майын жасайтын орталықтарда орналасқан. Тамақ өнеркәсібінің кәсіпорындары қатты, сұйық және газды түрде заттарды қоршаған ортаға тастауына байланысты ластаушы көздің бірі болып саналады. Атмосфераға зиянды заттар шығаратын көздерге технологиялық пештер, буып- түйетін аппараттар, сепараторлар, нейтрализаторлар, қабық тазалағыштар, темекі кесетін машиналар, ет өңдейтін өндірістер, еритін кофе мен цикорий дайындайтын зауыттар, сүйек ұны мен желім дайындайтын кәсіпорындар, дән жарғыш машиналар мен астық тазалайтын орындар жатады.өнеркәсіп миллиондаған текше метр суды қолданып, оның 70-80% көлемін ластанған түрде қоршаған ортаға қайта жіберіп отырады. Бұлардың құрамындағы зиянды заттардың мөлшері бірнеше мындаған тонна деңгейінде. Ақаба сулардың құрамында көбіне кездесетін заттар ас тұзы, жууға, дезинфекциялауға қолданылған қосылыстар, нитриттер, фосфаттар, сілтілер, шикізат пен жем қалдықтары, т.б. Косерві шығаратын заыттардан шикізет ретінде пайдаланылған жеміс - жидектің, көкөністердің, т.б. өсімдіктердің 20-25% қалдыққа айналып, табиғи ортаға тасталынады. Сонымен қатар, ақ қаңылтырды ластағанда қолданылған лак ерітінділері мен органикалық ерігіштер ауаға ұшып оны ластап отырады.
Бұл өнеркәсіптегі <<ең жалпы халықтық>> және <<тек қалада>> ғана орналаспайтын сала. Наубайханалар, сүт, ет, көкөніс зауыттары ауылдық жерлерде де жұмыс істейді. Тамақ өнеркәсібі машина жасаумен, саудамен, көлікпен тығыз байланысты. Бірақ ол, ең алдымен, ауыл шаруашылығымен байланыс жасайды: оның шикізаттарын өңдеп, мал шаруашылығын жеммен қамтамасыз етеді (арнайы дайындалған немесе өндіріс қалдықтары) және ауыл шаруашылығы салаларының дамуына оң ықпал жасайды.
Көптеген <<тамак өнеркәсіптері>> көлемі үлкен, қымбат құралжабдықтар пайдаланады. Сонымен қатар кішігірім зауыттар (май шайқайтын, шұжық шығаратын цехтар) кәдімгі 2 - 3 бөлмеге сыйып кетеді. Ондай зауыттар қымбат болмағандықтан, оларды шағын кәсіпорындар да сатып ала алады.
Тамақ өнеркәсібі - тұтас салалар кешені. Оның орналасуына шешуші әсер ететін негізгі 2 фактор  -  шикізат және тұтыну. Материалды көп қажет ететін салаларында дайын өнім бірлігін шығаруға кететін шикізат шығыны үлкен.
Шикізат факторының әсерін көрсететін нақты мысалға - қант өнеркәсібі (Алматы, Жамбыл) географиясын жатқызуға болады. Біздің елімізде <<тәтті өнімді>> дәстүрлі түрде қант қызылшасынан өндіреді.
Шикізат базаларына май айыру өндірісі, яғни өсімдік майын алу бағытталып орналасады. Қуатты зауыттар күнбағыс өсірілетін (Өскемен), мақта мен мақсары өсірілетін (Шымкент) аймақтарда орналасқан. Алматы мен Ақтөбенің зауыттары негізінен тасымалданып әкелінген майды шақпақтайды. Өскемендегі май айыру өндірісі халуа шығарумен үйлестірілген.
Жеміс-көкөніс өнеркәсібі тез бұзылатын өнімдер - көкеніс, жеміс өңдеумен айналысады. Ол толығымен дерлік Қазақстанның оңтүстігінде, әсіресе, Алматы облысында орналасқан.
Шикізат кезіне бағытталатын салалардың ішінде балық өнеркәсібі ауыл шаруашылығымен тікелей байланыспағандықтан, ерекше сипатқа ие. Ол ірі көлдердің, су қоймалары мен өзендердің балық қорларын пайдаланады.
Саланың басты кәсіпорны - <<Атыраубалык>> АҚ (Балықшы). Осы кәсіпорын ғана бекіре балықтарының уылдырығын өңдейді.
Түтыну орындарына өндірістік өңдеуден өткен шикізатты пайдаланатын салалар таяу орналасады. Олардың өнімдері нашар сақталатын (торт, пирожный, басқа да кондитерлік өнімдер, нан) немесе жасалған шикізатынан тасымалдануы қиын болып келеді.
Нан пісіру көптеген елді мекендерде бар. Кондитер, макарон өнімдері өндірісінің де кеңістікте таралу <<бейнесі>> осыған ұксайды. Ең ірі кондитер өндірісі - Алматы мен Қостанайда, шай - Алматыда, макарон енімдері - Петропавл қаласында орналасқан.
Тамақ индустриясының бірқатар салалары шикізатқа да, тұтынушыға да бағытталып жұмыс істейді. Ұн тартатын өнеркәсіптер астық өңдеумен айналысады.
Сүт өнеркәсібінің бастапқы сатылары (пастерленген сүт, қаймақ, кілегей, айран шығару) тұтынушыға таяу орналасады. Оның соңғы сатылары, мысалы, май шайқау (мал майы және сары май дайындау) мен ірімшік жасау көп сүт алынатын жерлерде көбірек дамыған. Еліміздің ең <<сүтті>> аудандары - Солтүстік пен Оңтүстік. Олар 1, 2 орындарды бөліседі. Ет өнеркәсібінің орналасуы екі жақты болып келеді. Ет өнімдерін даярлау (шұжық, жіңішке шұжық (сосиска), орама, сүрленген шошқа еті, т.б.) өнімді пайдаланатын орталықтарға <<бекітілсе>>, ал ет консервілерін (бұқтырылған ет) өндірісі - шикізат көзіне таяу орналасады. Бірақ көбінесе бұл өндірістер бір кәсіпорындарға - комбинаттарға біріктіріледі.


             Дәріс № 23. Биогеотехнология. 

1. Биогеотехнологияның металлургияда қолданылуы.
Металдардың биогеотехнологиясы дегеніміз - микроорганизмдердің геохимиялық қабілеттіктерін тау-кен өндірісінде тиімді пайдалануды көздейтін сала. Металдардың биогеотехнологиясы - бұл өндірістің қалдық суларынан, жұтаң келетін кен көздері мен қалдық рудаларынан сілтісіздендіру арқылы және ерітінділерден микроорганизмдер немесе олардың метаболиттерін жоғарғы атмосфералық қысым мен 5-тен 90°С-қа дeйiнгi температураны пайдалана отырып бөліп алуды, тас көмірлерін десульфидтеу, пирит немесе құрамында пириті бар жыныстарын тотықтыру сияқты тиімді әдістерін өндірісте қолдану жолдарын зерттейді. Keйбip микроорганизмдер тотығу-тотықсыздану үдерістерінде катализдік қызмет атқара алады. Мысалы, суда Fe мен Мn тотықтыру, құрамында күкірттері бар қосылыстардың тотығуы, азотты заттардың тотығуы мен қайтадан қалпына келуі тағы да басқаларын айта аламыз. Аэробты бактериялар өздерінің тіршілігі нәтижелерінде темір, мыс, сульфаттар бөле алады.
Кейбір биогеотехнологиялық үдерістердің ерте замандарда - XVI ғасырда пайдаланыла бастағандығы туралы мәліметтер бар. Мысалы, бұрынға мадиярлардың (Венгрия) мыс алу үшін қазылып алынған кен үйіндісін арнайы сулармен суғаратыны жөнінде мәліметтер әдеби деректерде келтіріледі. Бұл қарапайым технологиялық әдіс  -  қазіргі қолданылып жүрген руда үйінділеріндегі темірлерді бактериялдық-химиялық әдіспен сілтісіздендірудің бастапқы формалары екендігінде дау жоқ. Әрине ол кездерде мысты алу үшін қолданатын бұл әдістің негізінде микробиологиялық үдеріс жататыны жөнінде ешкім білмеген еді.
Бұл әдістің мазмұны 1922 жылы неміс ғалымдары Рудольф және Хельброннер еңбектерінен кейін ғана мәлім болды. Сондықтан осы мезгіл биогеотехнологияның ресми пайда болған уақытыдеп есептеуге болады. Биогеотехнологияның дамуы бірқалыпты жүрмегенмен XX ғасырдың 80-ші жылдарының басына толықтай қалыптаса бастады. Осы мезгілдерде металдарды бактериалды сілтісіздендіру әдістерімен бірге, биогеотехнологияның басқа да бөлімдері, атап айтқанда көмір кұрамынан күкірттерді бөлу, көмір шахталарындағы метандармен күресу, жыныстардан алынатын мұнай шығымдылығын арттыру сияқты бағыттарда кенінен қолданыла басталды.
Микробтық технологияның бұл бағыты өте аз жарияланған және әлі де дұрыс бағаланбай кeлeдi. Қазіргі кезде әлемде, кұрамында бағалы металдары кем, кедей кен орындарынан химиялық элементтердің бір түрін бөліп алуға мүмкіндік беретін, бактериялық сілтісіздендіру үдерістері кенінен қолданылуда. Көбінесе бактерияларды мысты ерігіш күйге айналдыру мақсатында пайдаланады. Минералдардың құрамы мен құрылымына тәyeлдi болып электрохимиялык коррозия заңы бойынша жүpeтiн және cyльфидтi минералдардың бактериялық тотығуына негізделетін бактериялық сілтісіздендіру үдepicтepi келесі күрделі сатылардан тұрады:
- минералдар бетіне микроорганизмдердің адсорбциялануы;
- минералдардың кристалдық торын деструкциялау;
- тотығушы элементтердің бактериялық жасушаға тасымалдануы;
- сол элементтердің ферменттік тотығуы.
Гидрометаллургияда көбінесе тиобактерияларды, әсіресе 1947ж. Колмер мен Кинкелдер ашқан тионды бактериялары Thiobacillus thiooxidans және Thiobacillusferrooxidans штаммдарын қолданады. Олар энергия көзi ретінде - құрамында cyльфидi және сульфитті иондары, күкірт тиосульфаты және екі валентті тeмip болатын, бейорганикалық субстраттардың тотығу реакциясын пайдаланатын облигатты автотрофтар болып келеді. Тотығудың соңғы өнімі сульфатионы және үш валентті темір - екіншілік минералдардан мысты сілтісіздендіруде негізгі тотықтырғыштың рөлі және күкіртті қышқыл ерітінділерінде еритін уранның 4 валентті атомының 6 валентке айналуында маңызды қызмет атқарады. Атап айтқанда, Thiobacillusferrooxidans бактериясы өзінің құрамындағы сульфиттерді өңдеу арқылы бөліп шығаратын өнімі - күкірт қышқылы арқылы табиғи кен құрамындағы темір, мыс, мырыш, уран және басқа да металдардың қорытылып шығарылуына әсер етеді. Олар қазіргі кезде белгілі металл сульфиттерінің барлығын тотықтыра алады. Тиобактериялар, өсу үшін қажетті көміртегі ретінде, көмірқышқыл газын пайдаланады. Бұл бактериялардың және бір физиологиялық ерекшеліктері - олар өте қышқылды ортаны жақсы көреді. Бұл бактериялар орта жағдайы рН 1 ден 4,8 дейін, (оптималды рН =2-3 ортада), ал температура көрсеткіште- рН 3-тен 40°С-қа дейінгі (оптималды температура 28°С) аралықтарында дами алады.
Тионды бактериялар табиғатта кең таралған. Олар су қоймаларында, топырақтарда, тас көмірлі және алтынды кен орындарында жиі ұшырасады. Бұлар күкіртті және сульфидті кен қойнауларында көп мөлшерде кездеседі. Бірақ табиғи кен қойнауларында кездесетін тионды бактерияларының белсенді түрде қызмет етуіне, жер астындағы оттегінің болмауы кедергі келтіреді. Сульфидті кен орындарын игере бастаған кезде рудалар оттегімен байытылуы себепті, оның құрамындағы микробиологиялық үрдістер оянып, металдардың сілтісіздендірілуіне мүмкіндік ашылады. Осы табиғи үдерісті арнаулы биотехнологиялық әдістерді қолдану арқылы жеделдетуге болады.
Thiobacillus thiooxidans бактериялары болса, кен құрамынан алтынды қорытып, бөліп шығарады. Сондықтан, топырақ құрамында пайдалы қазбалары өте аз мөлшерде болып келет1н кен орындарында, әртурлі микроорганизмдерді пайдалана отырып қажетті металдарды өндіру экономикалық жағынан тиімді екендігін көрсеткен. Мысалы АҚШ-да 1 тонна топырақ құрамында не бары 1 кг никель рудасы бар кен орындарында, осындай биотехнологиялық жолмен өңдеу арқылы көп мөлшерде қажетті өнім алуға қол жеткізген.
Гидрометаллургиялық өндірістің соңғы мақсаты - ерітінділерден металдарды бөліп алу болып табылатындықтан, бұл сұрақтың шешімін табудың жаңа бір жолы - биоодсорбция болып есептелінеді. Әртурлі микроорганизмдер (бактериялар, ашытқылар, мицеллиалды саңырауқұлақтар және балдырлар) көмегімен сұйытылған ерітінділерден түрлі элементтерді бөліп алуға болады. Өйткені, микроорганизмдер металдарды жасуша қабырғасына байланыстыру арқылы адсорбциялауға немесе оларды жасуша ішінде жинауға қабілетті. Соңғы кездердегі зерттеулер нәтижелері мұндай мақсатта Xanthomonascampestris бактериясының жасушадан тыс полисахаридін - ксантанды пайдаланса жақсы нәтиже беретінін көрсеткен.

2. Биогеотехнологияныңкөмipөндірісінде қолданылуы.
Биогеотехнологиялық әдіспен көмір құрамын күкіртті заттардан тазарту үшін тионды бактериялар көптеп қолданыла бастады. Қоңыр және тас көмірлері құрамында бірталай мөлшерде күкірт болуы мүмкін. Бұлардың құрамындағы күкірттің жалпы көлемі 10-12%-ға дейін жете алады. Осындай көмipлepдi жаққан кезде олардың құрамындағы күкірттер  -  күкіртті газға айналып, ауаға тарайды да, ондағы сутегілерімен қосылып, күкірт қышқылына айналады. Атмосферадағы күкірт қышқылы кейіннен <<қышқыл жауын>> дейтін атпен белгілі жаңбыр peтiндe жерге жауады.
Алынған мәліметтерге қарағанда кeйбip Батыс Европа елдерінде жылына 1 гектар жерге, жаңбырмен бipre, 300 кг-ға дейін күкірт қышқылы түсeдi екен. Мұндай мәлiмeттepдeн күкірт қышқылы жаңбыры адамдардың денсаулығына, оның шаруашылығына және жалпы қоршаған ортаға қандай зиян келтіретіні айтпасада түсінуге болады. Бұдан басқа, құрамында күкірті мол көмірлер нашар кокстелетіні ceбeптi, оларды түcтi металлургияда пайдалануға жарамайды. Сондықтан, мамандардың пiкipi бойынша, көмip құрамынан күкіртті заттарды микробтар арқылы тазарту экономикалық жағынан тиiмдi болғандықтан, болашақта <<қышқыл жауын>> мәселесін шешуде оған басты маңыз беріледі.
Kөмip құрамынан микроорганизмдерді пайдаланып күкірттерден тазарту бағытындағы алғашқы жұмыстарды 1959 жылы орыс ғалымдары З.М.Зарубин, Н.Н.Ляликова және Е.И.Шмук жасаған болатын. Олардың ferrooxidans бактерияларын пайдаланып 30 күн бойына жүргізген тәжірибелері нәтижесінде көмip құрамындағы күкірттердің 23-30%-ы тазартылған болатын. Сәл кешірек, көмірлерді микробиологиялық жолмен күкірттерден тазарту жөніндегі бірнеше жұмыс нәтижелерін америкалық зерттеушілер де жариялаған еді. Олар, өз жұмыстарында тионды бактерияларды қолдана отырып, төрт тәулік ішінде тас көміp құрамындағы пиритті күкіртті 50%-ға азайта алған. Бұл әдіс көмip құрамында кездесетін түрлі металдарды сілтісіздендірумен ұштасып отырады. Kөмip құрамында әжептәуір мөлшерлерде германий, никель, бериллий, ванадий, алтын, мыс, кадмий, қорғасын, мырыш, марганец элементтері болады. Сондықтан, көмірді сульфиттерден тазарту барысында одан ілеспе өнім ретінде бағалы металдарды алу, қосымша табыс көзі болып табылады және осы саланың экономикалық тиімділігін арттырады.
Қaзipгi таңда көмір құрамындағы пиритті күкіртін микробиологиялық жолмен тазарту мәселесімен көптеген елдердің ғалымдары айналысуда. Соңғы мәліметтерге қарағанда, зертханаларда жүргізілген тәжірибелер нәтижесінде, микробиологиялық жолмен ciлтiсіздендіру әдісімен 5 тәулікте көмір құрамындағы күкірттерден 100% тазартуға қол жеткізген. Сондықтан микробиологиялық сульфидсіздендіру әдісінің болашағы зор деп саналады.




                                       
Дәріс № 24. Культивирлеу биообъектілерге арналған субстратілер.
                                       
Ертеден белгілі микробиологиялық синтездеу үшін қолданылатын көміртегін құрайтын шикізат көмірсулар, демек субстраттар жасушаның құрылысын синтездеуге арналған микроорганизмдерді пайдаланады. 
Биотехнологияда қолданылатын субстраттар мен қоректік орталардың құрамы әр түрлі және олардың ортасы үнемі кеңейіп отырады. Өндірістік процестердің дамуымен  шығындардың жаңа түрлері залалсызданады және қажет затқа биотехнологиялық әдіспен жинақталады.  Бір жағынан биотехнологиялық өндірістік ағымның өте тез дамуы дәстүрлі шикізат түрлерін тұтыну жағдайларымен байланысты, сондықтан ол шикізат базасын кеңейтуді қажет етеді, басқа жағынан жинақталған қалдық көлемінің ұлғаюы дәстүрлі емес өндіріске қайта айналдырылады, сонымен қатар биотехнологиялық тәсілдермен өнделеді. 
Қазіргі кезде биотехнология саласы табиғи ресурстарға - фотосинтез процесіне бүкіл әлемдік теңіз биоресурстарына қатысты биотехнологиялық процестің ортасының құрамында көмірсу көзі бар, биотехнологиялық процестегі энергияның ең бастысы табиғи комплекстік орта құрамы, өндірістің әр түрлі құрамы (өсімдік шикізатының өнделген өнімі, қалдық ағын судың компоненттері және т.б.), көміртегі қосылыстарынан басқа да минералды заттар мен өсіруші факторларды құрайды. Барынша биотехнологиялық субстрат ретінде целлюлоза, полисахарид және гидролизат, ағаш үгінділері кеңінен көп қосылады.
Биотехнологиялық өндірісте қоректік ортаны дайындау үшін әртүрлі заттар қолданылады, минералды, жануар мен өсімдік тектес және химиялық жолмен синтезделетін табиғи заттар. Бұл заттар (олардың субстраті деп атайды) қоректік орта құрамына кіреді, сондықтан олардың құрамында зиян келтіретін қоспалар болмау керек, бағасы қымбат емес және оңай табылатын болуы керек. Шикізаттың (субстратінің) барлық түрлері мемлекеттік стандарт талабына (МЕСТ) сәйкес болуы керек. Күрделі табиғи заттан және өндірістік қосымша өнімнен қоректік ортаны дайындау үшін шикізаттың жарамдылығына биохимиялық тексерулер қатаң жасалуы керек. Шикізаттың негізгі түрлері қарастырылады.
Су. Қоректік ортаны дайындау үшін су құбырынан немесе ашық су қоймаларынан алынған суды өзіне тән өңдеулер жасағаннан кейін ғана суды қолданады. 
Су биологиялық таза, түссіз, дәмсіз және иіссіз, құрамында тұнба болмауы керек. Судың құрғақ қалдығы 100 мг/л жоғары болмауы керек, жалпы тұтқырлығы 7 мг-экв/л көп болмауы керек. Өте тұтқыр су микроорганизмнің өсуін баяулатады. 
Көміртегі көз.
Гетеротрофты микроорганизмдер көміртегі көзі ретінде және әртүрлі көміртегі қосылыстарын құрайтын энергияны қолдануға қабілетті. Бірақта микроорганизмнің әрбір түрлі субстрат үшін бірінші орында көміртегін таңдайды. Осы микроорганизмнің көміртегі көзі ретінде қосылыстардың санының қолданылуы шектелген. Көміртегі қосылысын микроорганизм жұту қабілетін бірден сездірмейді. Ферменттер көміртегі болмаған кезде микроорганизм жасушасында белгілі бір затты ассимиляциялауға қатысады. Бұрыннан қолданылатын микробиологиялық синтездеуде көміртегін құрайтын шикізат болып көмірсулар саналады. Олар жасуша құрылысын синтездеу үшін микроорганизмдерді қолданады және сонымен қатар энергия көзінің міндетін атқарады. Көміртегін құрайтын шикізаттар-глюкоза, сахароза, лактоза, крахмал, спирттер, органикалық қышқылдар және т.б
Ағаш шикізаты. Көп жылдық өсімдік ұлпасы болып келеді, целлюлозаны, лигнинді пентозаны, гемицеллблозаны және басқа да өсімдік ұлпасының жасушалы матриксі пайда болатынын құрайтын зат. Бұл шикізатта көміртегі көзі болып гексоза, пентоза, органикалық қышқылдар саналады. Шикізатта олар бос күйінде іс жүзінде кездеспейді, сондықтан шикізатқа арнайы өңдеулер жасалады: майдалайды және гидролиздейді (судың көмегімен ыдыратады) жоғарғы температурада гидролиз аппаратына жүргізіледі. 
Азот көзі. Өндірістік қоректік ортада азот көзі болып ақуыздар, пептидтер, бос аминқышқылы атқарады. Көбінесе өндірістік ферментацияда жүгері экстракті, соя ұны немесе ашытқы гидролизаты қолданылады. Минералды азот құрайтын затта көбіне жиі күкірттің аммоний тұзы немесе азот қышқылы қолданылады. Биосинтездеуге азот көзі ғана емес ортаның жалпы құрамы да байланысты, әрбір продуцент-штамм үшін ортадағы азот пен көміртегі қатынастары үлкен рөл атқарады.
Өсімдік жасушаларын өсіретін қоректік орта құрамында минералды тұздар мен органикалық заттар (қант, амин қышқылдары), фитогормондар (аукциндер, цитокниндер) бар. Жасанды қоректік орта сұйық немесе қатты болуы мүмкін. Қоректік ортаның қатты болуы, оған кейбір су өсімдіктерінен дайындалатын агар-агарды қосу арқылы жүзеге асырылады. Осындай жолмен дайындалған қоректік ортаның негізгізаттары қатарына құрамында азот, фосфор, калий, күкірт, магний, кальций, темірі бар минералды тұздар жатады. Аталған макроэлементтердің қайсібірінің қоректік ортаның құрамында жетіспеген, әлде кездеспеген жағдайларында, ұлпа нашар өседі немесе мүлде өліп қалады. Ұлпалардың қалыпты өсуіне макроэлементтердің де (мырыш, бор, мыс, марганец) болуы үлкен рөл атқарады. Көміртегі заттардан-сахарозаның болуы аса маңызға ие болса, құрамында азоты бар заттар қатарында-ақуыз гидролизаттары (казеин) мен кейбір амин қышқылдары жатқызылады. Фитогормондар барлық физиологиялық үдерістерді реттеуге қатысатындықтан, қоректік ортаның маңызды компоненті болып табылады. 
Жануарлар жасушасын өсіретін қоректік орта құрамында үнемі глюкоза, аминоқышқылдар, минералды тұздар, витаминдер, холин мен инозит (көмірсутек көзі) және жануарлардың 5-20% қан сарысуы болады. Қоректік ортадағы минералды тұздар буферлік қызметін орындайды, яғни қышқыл-сілті балансты сақтайды. 
                                       

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс