БТ даму тарихы мақ\міндеті

Биотехнологияны, оның даму тарихы мен жеке өндірістік технология ретінде, биологиялық ғылымның өзіндік бағыты ретінде қалыптастыруымен байланыстыра қарау керек. Биотехнологияны, оның негізгі позициясымен, және осы пән объектісінің позициясымен қарау керек. Биотехнологияның негізгі объектісі болып тірі жасушалар, атап айтқанда жануар, өсімдік жасушалары текті және микробтар немесе олардың биологиялық активті метоболиттері, шаруашылықтағы барлық жануарлардың түрлері және өсімдік сұрыптары болып табылады.Алғаш рет биотехнология термині 1917 жылы К. Эреки шошқаларды қантты қызылшасымен қоректендіру кезінде, олардың өнімдерінің жоғарылауы, жасалған жұмыстарының нәтижесінде берілген. Ол: «Биотехнология – бұл шикізат материалдарынан, жануарлар организмдерінің көмегімен әртүрлі өнімдерді өндірумен жүретін жұмыстардың барлық түрі» - деп жазды.Жаратылыстану – техника ғылымының, биотехнологиялық ғылымның, биологиялық ғылымның, жасуша биохимиясы мен генетикасының даму барысында биологиялық объектілерді қолдана отырып, технология жетілді, күрделенді және кеңейді, өндірістік масштабта (сүт, спирт зауыттарда, тері-былғары мекемелерінде және т.б.) мамандандырылған өндірістер пайда болды, жасушалық инженериядағы жетістіктер негізінде жасуша дақылдарын қолданумен жаңа технологиялар өңделеді. Әрине, тарихи жоспарда, биотехнологияның даму барысында биотехнология ғылым ретінде, мәнін анықтауда толықтырулар және тиісті өзгерістер әрдайым болып тұрады.Сондықтан, уақыт келе биотехнологиялық өндірістердің өндіріс масштабында пайда болуы, биотехнология ғылым ретінде өндіріс әдістері мен технологияларын, жануарлар, өсімдіктер мен микроорганизмдерді қолдану мен ауыл шаруашылық және басқа да өнімдерді тасымалдау, сақтау және қайта өңдеуден анықтама береді.

Биотехнология – халық шаруашылығында пайдалы, сондай-ақ медицинаға бологиялық агенттерді – микроорганизмдер, вирустар, өсімдік және жануарлар жасушаларының көмегімен, сондай-ақ жасуша құрамдарының және жасушадан тыс заттардың көмегімен мақсатты өнімдерді меңгерумен алу.

-Биотехнология – бұл беріген қасиеттерімен жануарлардың, өсімдіктердіңжасушалары және тін дақылдарының, микроорганизмдердің жоғары түрлерін алу негізін биологиялық үрдістер мен агенттерді өндірісте қолдану.

-Биотенология – бұл пайдалы-шаруашылық мақсатта, медициналық тәжірибе үшін, экологияны жақсарту және т.б. үшін прдуцнет есебінде жануарлар, өсімдіктер және микроорганизмдерді қолданумен, технологиялық үрдістердің туындауымен, жетілдірумен байланысты ғылым

Бт даму кезеңдері

1. Пастер ғасырына дейінгі кезең (1865 жылы). Сыра, шарап, нан өнімдері және сыра ашытқыларын,ірімшік алғандағы спирттік және сүт қышқылды ашытуды қолдану. Сірке қышқылын және ферментативті өнімдерді алу.

2. Пастер ғасырлық кезеңі (1866-1940 жж) - этанол, бутанол, ацетон, глицерин, органикалық қышқылдарды, вакциналарды өндіру. Канализациялық суды аэробты тазалау. Көмірсулардан азықтық ашытқыларды өндіру.

3. Антибиотиктер кезеңі (1940-1960жж) - тереңдетілген ферментация жолымен пенициллин және басқа антибиотиктерді алу. Өсімдік жасушаларын дақылдау және вирустық вакциналарды алу. Стероидтардың микробиологиялық биотрансформациясы.

4. Меңгерілетін биосинтез кезеңі (1961-1975) - микробты мутанттар көмегімен амин қышқылдарын өндіру. Тазартылған ферменттік препараттар алу. Иммобилизацияланған ферменттерді және жасушаларды өндірістік қолдану. Канализациялық суларды анаэробты тазалау және биогаз алу. Бактериалды полисахаридтерді өндіру.

5. Жаңа биотехнология кезеңі (1973 жылдан бастап) - биосинтез агенттерін алу мақсатында жасушалық және генетикалық инженерияны қолдану. Моноклоналды антиденелерді өндіретін будандарды, протопласттарды және меристемді дақылдарды будандастырып алу. Эмбриондарды трансплантациялау

Бт ауыл/шар пайдалану

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.

Биореакторларды микроағзалар егуге ж\е өсіруге дайындау: Микробиологиялық өндірістердің технологиясы:қазіргі кезде ірі көлемі б/т-қ өндіріс құрылуда әр түрлі қосылыстардағы өнімдерді алу үшін әдетте 500 л-к үздіксіз істейтін биореакторлар қолданылады.Микробиология-қ өндірісте өнім алу үшін оның технологиясы мынандай кезеңдерге бөл-і:1.Себінді материялдарды даярлау,2.Қоректік ортаны даярлау ж/е заласыздандыру,3.Ферментациялау ,4.Белгілі бір мақсатқа арналған өнімдерді бөліп алу,5.Өнімнің н/е препараттардың тауарлық формаларын жасау.Себінді материялдар-ң дайындығы-ң микробтық синтезі-ң тиімділігі-ң жоғары болуы штамм түзгіштердің аса белсенділік көрсетуімен байланысты.Оның мынандай қасиеттері болуы керек:1.Өсу қарқынды-ң жоғарлығы.2.Арзан субстрактор-н өсіп-өну шапшаңдығы.3.Экономика-қ бағалылығы жоғары болуы.4.Штамм түзгіш-ң төзімділігімен тұрақтылығы болуы керек..

Биопрепараттарды концентрлеу ж\е кептіру. Мақсатқа арналған өнімнің түзілуі мен концентрлеу әдістері.

Сұйық дақылда, микроағзаларда,ферментация процесі-ң соңында олар-ң тіршілік әрекетіне қажетті қоректерді қоректік орта қалдық-н,көбік басу,ериті ж/е ерімейтін зат-р түзеді.Биосинтезді белгілі бір мақсатқа арналған өнімі ретінде сұйық дақылда еріген н/е микроағзалардың жасушасының ішінен табылған тікелей микроағзалардың өзі н/е олардың метоболиттері болуы мүмкін.Белгілі бір мақсатқа арналған өнімді алу үшін барлық жағдайда микроағзалар-ң өлшенген фазасын сұйық дақылдармен бөліп алу қажет.Мақсатқа арналған өнімнің түзілуі мен концентрлеу әдістері-Бастапқы фаза(лаг фаза н/е индукциондық кезең)бұл бойдың тежелуфазасы болып табылады.Ол микробтық жасуша-ң көбеюі болмаған кезде болады.Бұл фаза жасуша-ң өсуі-ң болмағандығымен сипатталады.Осы кезде егістік дақылдары өзгерген сыртқы орта жағдай-на бейімделеді ж/е өсу үшін қажетті ферменттерді құнарлы ортада түзеді.

Биоперпараттарды терморадияциялық ж\е аралас кептіру әдісі:Терморадияциялық кептіру әдісі материялға көзге көрінбейтін жылу(инфро-қызыл)сәулелер-ң жіберілу көмегімен жүреді.Инфро-қызыл сәулелер бұл толқын ұзындығы 0,77-ден 340 микро метрлі сәулулер,бұл бір қатар авторлардың пікірі бойынша ИҚС арқылы кептіру барысында материялға конвективті әдіске қарағанда жылу ағымы 10 есе көп жүргізіледі,сонымен қатар инфро-қызыл сәулелер-н кептіру жылдамдығы да конвективті әдіспен салыстырғанда жоғары,бірақи жылу ағымының жоғарлауымен пропарционал емес.Аралас кептіру әдісі-кептіру үшін қазіргі уақытта ыстыққа төзімсіз паратоф жоғарлауышқа алынатын өнімді сапа.Жоғарыда аталған әдістерден басқа тозанды-сублимациялық контактілі,сорбциялық құрғатулар жатады.Бұл жоғарғы сапалы өнім бередіж/е өзі қаражатты талап етеді.

Биопрепараттарды кептірудің конвективті ж/е контактілі әдісі:Биопрепараттарды кептірудің конвективті әдіс-і-кептірудегі конвективті әдіс биология-қ өндірісте ең кең таралған әдіс болып табылады.Көптеген кептіру құрылғылар-ң жұмысы да соған негізделген кептіру агенті ретінде ,қыздырылған ауа,газ н/е пар қолданылады.Кептіру агенті материялға жылу жібереді.Соның нәтижесінде ортада бу күйіндегі ылғал бөледі.Осылайша конвективті кептірудегі кептіру агенті жылу бөлгіш ж/е ылғал жұтқыш болып бөлінеді.Биопрепараттарды контактілі кептіру жоғарғы жақтан жіберілген ыстық ауамен кептірілетін материялдар-ң шектесуімен жүреді.Көбнесе қыздыру үшін жылу тасымалдаушы ретінде судың ыстық буымен аз мөлшерде газдарды ж/е қайнап тұрған сұйықтықты пайдаланылады..

Биопрепараттарды жоғарғы жиіліктегі токтармен кептіру әдісі:Жоғарғы жиілікті ток-н кептіру барысында (тербеліс жиілігі 10-3000 мгц)орг-қ материялдарды жоғарғы жиілікті электор қуаты жіберілетін конденсатор астары-ң арасында орналасады.Орг-қ материял-р құрамына электролиттер-ң ионы,электрондар-ң диэлектрик-ң полярлы ж/е полярлы емес молекулалары кіреді.Поляр-қ емес молекуляр-р қатты серпімді диполяр-н тұрады.Полярлы молекула-р тұрақты диполярлы кезең-н электор өрісіне бағыт алып отырады.Конденсатор астары қарама-қарсы зарядтты болады.Сондықтан электрон-р ж/е ион-р ж/е т.б әр түрлі материял-р ішінде н/е басқа астарында орналасады.Орг-қ материял-ң бөлшек-ң жоғарғы жиіліктегі қыздыруды электор өрісінде 1 секунд-ң ішінде жүзеге асырылады.

Биопрепараттарды лиофильді кептіру:Биопр епараттарды лияфильді кептірубиопрепараттарды консервлеу әдістерінің бірі. Олардың белсенділігін ұзақ уақытсақтауға мүм беретін әдісОл белседілігі өзгеше вакциналардың диагностикалық ж\е емдік сары судың агенттерін ж\е басқа да биологиялық активті препараттарды алдын-алуға диагностикада ж\е емдеуде қолданылатын бастапқы құрамын өзгеріссіз сақтауға мүм береді.Лияфильді кептіру консервілеу екі әдісте жүреді:1.тоңазыту 2.кептіру. Тоңазытылған өнімнен ылғалды вакуум арқылы сұйық фазаны екже-текжей жояды.Кептіру процесінде препараттар сұйық түрінде емес бу түрінде тасымалдананды. Нәтижесінде ақуыздың спецификалық құрамын максималды сақтауға олардың диагностикасын төмендетуге ж\е вирустардың ұзақ анабирзын қамт. етеді Лиофильді кептіру ерекшеліктері:1) биопрепараттар массасы азаяды 2)бастапқы белсенділігі ұзақ уақыт сақталады.3)микропты компоненттердің өсуі тоқтайды.

Биомасса туралы түсінік ж\е оны алу үшін қолд қарапайым әдіс:Биомасса (гр. біос - өмір және масса) — бір түрдің, түрлер тобының немесе бүтіндей бірлестіктердің (өсімдік, микроорганизм және жануарлардың) тіршілік ететін мекенінің бірлік бетіне не көлеміне келетін жалпы массасы; аудан немесе көлем (г/м2 немесе г/м3) бірлігіне салмағы бойынша өрнектелген тірі ағзалар мөлшері. Өлшем бірліктері: кг/га, г/м2, г/м3, кг/м3, т.б. Өсімдіктердің биомассасы фитомасса, жануарлардың биомассасы зоомасса деп аталады. Экожүйеде энергияның таралуы мен орташа биомассаның арасындағы байланысты анықтау үшін Дж/м2 өлшемі пайдаланылады. Құрлықтағы гетеротрофты организмдердің ішінде топырақта тіршілік ететін микроорганизмдердің биомассасы өте жоғары болады. Атап айтқанда, жауын құртының тіршілік ету ортасына байланысты биомассасы 200 — 1500 кг/га аралығында болады. Сүтқоректілер мен құстардың орташа жылдық биомассасы 1 — 15 кг/га (бірақ бұл көрсеткіш құстардың қыстауы мен қоныс аударуы кезінде жоғары болады). Биосферадағы тірі организмдердің жалпы биомассасы, әр түрлі есептеулерге қарағанда 1,8х1012 — 2,4х1012 т болуы мүмкін.

Биоэнергия.Биогаз алу:тірі организмдердегі энергияның бір түрден екінші түрге айналу заңдылықтарының молекулалық негіздерін және механизмін зерттейтін ғылым. Биоэнергетика биологиялық тіршілік құбылыстарын энергетиклық тұрғыдан талдайды, бұл үшін физика және химия ғылымдар әдістерін пайдаланады. Биоэнергетиканың зерттеулері, негізінен, термодинамика заңдылықтарына сүйенгенмен, Биоэнергетика мен анорганиклық заттардың энергетикасы арасында айырмашылық бар. Клеткада болатын процесстер біркелкі температурада, көлемде және қысым жағдайында өтеді, сондықтан да организмдегі жылу бірден айналысқа түспейді. Эволюциялық даму нәтижесінде организмдерде бос энергияны жылуға айналдырмай, бір түрден екінші түрге тікелей айналдыру қасиеті пайда болды. Энергияның аздаған бөлігі құрамында фосфор қышқылының қалдықтары бар макроэргикалық қосылыстардың (фотосинтез, хемосинтез және биология тотығу нәтижесінде пайда болатын тірі организмдерде энергияға бай органиклық қосылыстар) химия энергиясына айналады; ал химикалық энергия тұрақты температура жағдайында биологиялық синтезге пайдаланылады. Аталған қосылыстардың ішіндегі ең маңыздысы — аденозин үшфосфор қышқылы (АТФ). Ол синтезделгенде (АТФ + Н2О - АДФ + фосфат) қоршаған ортаның биоэнергиясы F шамасына кемиді. Бұл жасуша жағдайында F = 50 кДж/моль немесе 1200 кал/моль, яғни басқа көптеген гидролиздеу реакцияларында босайтын энергия мөлшерінен анағұрлым артық. Осындай артық энергия босатып, ыдырайтын байланысты макроэргикалық байланыс деп атайды. Ерекше жағдайларда клетка энергиясына АТФ-тен басқа да макроэргикалық фосфорлы қосылыстар — гуанин-, цитозин-, уридин-, тимидин үш фосфаттар немесе креатинфосфаттар қатысады. Биосферадағы тіршілік үшін қажетті энергияның негізгі және бірден-бір қайнар көзі — Күн сәулесі. Оның 1 — 2%-ін жасыл өсімдіктер мен құрамында пигменті бар бактериялар пайдаланып, органикалық заттарды синтездейді, яғни Күн сәулесінің электрмагниттік энергиясы химияның энергияға айналып, органиклық заттардың құрамында болады; қара Фотосинтез.Биогаз — қатты және сұйық күйдегі ххорганикалық қалдықтар|органикалық қалдықтардың]] метандық ашуы кезінде түзілетін жанғыш газ. Биогаз ағаш өңдеу, тамақ өнеркәсіптерінің қалдықтары ашығанда, ақаба суларда түзіледі. Оның құрамында 55 — 65% метан және 35 — 45% көмірқышқыл газы болады. Биогазды тез жетіліп, мол биомасса беретін балдырларды және басқа да микроорганизмдерді арнайы өсіріп, ашыту арқылы да алуға болады. Ол отын есебінде қолданылады. Органикалық қалдықтардың ашып, ыдырау процесі кезінде түзілетін көмірқышқыл газы атмосфераға сіңіп, оның молаюына әсерін тигізеді.Биогаз өндірісіне лайық, органикалық ығындылардың тізімі: қи, құс тезегі, сыралы бытыраның бір түйірі, фекальдық тұнба, балық цехтарының ығындылары(қан, май, шекқарын), шөп, тұрмыс қоқыстары, сүт зауыттарының ығындылары – тұзды және тәтті сүт сарысуы, биодизель өндірісінің ығындылары – биодизель өндірісіндегі техникалық глицерин, шырын өндірісіндегі ығындылар – жеміс-жидек, көкөніс, жүзім сығындылары, балдырлар, крахмал өндірісінің ығындылары, қартопты қайта өңдеу,чипсылар өндірісінің ығындылары – қабықтар, шіріген клубни, кофе қойыртпағы.Бактерия түрлерінен Methanobakterium formicicum және Metahanospirillum hungati басым қатысады. Мысалы, Methanobakterium kadomensis st 23-20 күн жүретін метаногенезді 8 күнде жүргізеді. Ірі қара малдың, үй құстарының көнінің өнелуіне 20 күдей, ал шошқаның сұйық көнінің ашу процесіне 10 күндей қажет. Егер жыл сайын түзілетін сиырдың 300 млн.т тезегін биогазға айналдырса, алынған энергия мөлшері 33 млн.т. мұнайдан алынатын энергия мөлшеріне тенседі. Яғни , 1т сиыр тезегінің құны 0,11т. мұнайға тен. Ірі қара мал және шошқа көндерінің тең мөлшерінен, шошқа көнінен 50%-ға көп биогаз өндіріледі.