30Билет

1.Биотехнология саласындағы ғылыми-зерттеу мен технологиялық жұмыстардың объектілеріне микроорганизмдер, жануарлар мен өсімдіктердің жасушалары және ұлпалары жатады. Биотехнологияның мақсаты адамдардың тіршілігіне пайдалы өнімдерді түзетін микроорганизмдердің штамдарын, жануарлар мен өсімдіктердің жасушалары және ұлпаларын алу, сонымен қатар жасуша физиологиясының метаболизмін, генетикасын зерттеу, оларды зертхана жағдайында өсіру әдістерін жетілдіру, өндірістік биомасса көлемін арттыру, жасушалық метаболиттерді бөліп алу және тазарту болып табылады. Бұл жағдайда биологиялық объектілердің сапасына биологиялық өнім құндылығы тәуелді болып келеді. Сондықтан продуцент микроорганизмдердің биологиялық қасиеттерін зерттеу, сұрыптау, бөліп алу, генетикалық түрлендіру, трансгенді жануарлар мен өсімдіктерді алу негізінен биотехнологиялық процестердің негізгі бастамасы болып есептеледі. Өндірістік микроорганизмдер. Суда, топырақта, адам мен жануарлар организмдерінде, өсімдік ұлпаларында тіршілік ететін микроорганизмдер табиғатта зат алмасуға қатысып, биологиялық белсенді қосылыстарды түзеді, жануарлар организмінде иммунопротекторлық қызмет атқарады. Жылдан жылға құнды өндірістік микроорганизмдер коллекциясы модификацияланған микроорганизмдермен жыл сайын толықтырылуда. Өндірістік микроорганизмдерге негізінен актиномицеттер, бактериялар, мицелиалды саңырауқұлақтар мен ашытқылар жатады.

Өндірістік микроорганизмдердің ішінде кеңінен танымал продуценттерге: Blakeslea trispora (бета каротин – А провитаминін), Eremothecium ashbyi (рибофлавин – В12 витаминін), Streptococcus fradiae (тилозин антибиотигін), B.subtilis және B. licheniformis (бацитрацин азықтық антибиотигін), Streptomyces spp. (аминогликозид, макролид, тетрациклин, бетта лактам антибиотиктерін), Saccharomyces cerevisiae (кулинарлық ашытқылар, шарап, сыра мен спирт), Lactobacillus spp. (айран, йогурт, т.б.), Propionibacterium shermanii (швейцариялық ірімшік), Penicillum spp. (пенициллиндер, ірімшіктер), Corinobacterium glutamicum (лизин – амин қышқылын), Bacillus spp. (грамицидин, полимиксин, бацитрацин антибиотиктерін; протеолитикалық ферменттер, биоинсектицидтер) және тағы басқа да жүздеген продуцент микроорганизмдер жатады. Қоршаған ортада, адам жануар және мал ағзаларында тіршілік ететін жүз мыңдаған микроорганизмдерге талдау жүргізіп, солардың ішінен құнды деп есептелетін продуцент микроорганизмдерді сұрыптап алады.Өндірістік микроорганизмдердің түзетін бастапқы және екінші реттік метаболиттеріне қарай екіге бөлінеді.Микроорганизмдердің бастапқы метаболиттеріне амин қышқылдары, витаминдер, нуклеотидтер, органикалық қышқылдар, ферменттер, т.б. биологиялық белсенді заттар жатады. Микроорганизмдердің екінші реттік метаболиттеріне антибиотиктер, олигопептидтер, т.б. жатады. Өндірістік микроорганизмдер келесі топтарға бөлінеді:

• селекциялау арқылы алынған табиғи штамдарға;

• индукциялық мутацияның нәтижесінде өзгеріске ұшырап, пайдалы қасиеттерін күшейткен штамдарға;

• генетикалық модификацияланған микроорганизмдер штамдарына.

Өндірістік микроорганизмдер өзінің биологиялық сипаттамасы мен метаболизмі бойынша басқа микроорганизмдерден айырмашылығы аз болады. Микроорганизмдердің өсіп-өнуі және көбею қарқындылығына бағытталған физиологиялық белсенділігі мен метаболизмі қоршаған ортаның абиотикалық және биотикалық факторларына тәуелді болып келеді. Яғни, кез-келген микроб жасушасы берілген генетикалық бағдарлама бойынша үлкен өндіріс жүргізетін минифабрика болып табылады.

Өндірістік микроорганизмдердің топтары келесі критерийлермен сипатталады:

• арзан және оңай қол жеткізілетін субстраттарда өсуі;

• жұмсалатын қоректік субстраттарды аз мөлшерде пайдалана отыра биомасса қарқынды өсіп, қажетті өнімді көп мөлшерде беруі;

• қоректік субстраттарға, оларды өсіру жағдайларына, қоректік субстраттарды қажет етуі мен өнімділігі жағынан генетикалық біртекті болуы керек;

• бактериофагтар мен бөгде микрофлораларға төзімді болуы тиіс;

• адамдар мен қоршаған ортаға зиянсыз болуы керек;

• продуценттер мүмкіндігінше термофильді және ацидофильді болған жөн, себебі мұндай жағдайда ферментацияланатын субстраттарды бөгде микрофлоралармен ластануынан сақтау оңай;

• биосинтезделген өнім экономикалық және шаруашылық жағынан құнды болуы және пайдаланылған субстраттардан жеңіл бөлініп алынуы қажет.

Өндірістік құнды микроорганизмдер штамы басқа микроорганизмдерден ерекшеленетін негізгі қасиетінің бірі, ол соңғы өнімді аса жоғары синтездеуі болып табылады. Көзделген өнімнің аса жоғары синтезі жасушалардың метаболиттік процесстерін өзгертуге бағытталған жол арқылы алынады. Ол үшін биологиялық объект ретінде табиғи немесе генетикалық модификацияланған микроорганизмдер пайдаланылады.

Өндірістік микроорганизмдерді тағам және химия өнеркәсібі мен фармацевтикадан басқа да өндірістік салаларда қолданылады:

• биогеометалургия саласында – кенге тапшы орындардан металдарды сілтілендіру арқылы алуда, суда ерімейтін металл тұздарын еритін түрлеріне айналдыру, сонымен қатар ауыр металдардың аккумуляциясын лас көздерден тұндыру арқылы алуда пайдаланады;

• ағын суларды тазарту үшін спиртті, май қышқылын, парафинді, ароматы көмірсуларды, фенолды тотықтыратын аэробты және анаэробты микроорганизмдерді қолданады;

• биотыңайтқыш ретінде, атап айтқанда нитрагин және азотобактерин препараттары топырақты байланысқан азотпен байыту үшін қолданылады;

2. Биотехнологиялық өндірістің сатылары.Өнеркәсіптік жағдайда қолдау тапқан көпшілік биотехнологиялық үрдістердің сан алуандылығы кез-келген биотехнологиялық өндірісті қалыптастыруда туындайтын мәселелерді қарастыру болып табылады. Өнеркәсіптік биотехнология үрдістерін 2 үлкен топқа бөледі: Биомассаны өндіру және метаболизм өнімдерін алу. Алайда осындай жіктеме өнеркәсіптік биотехнологиялық үрдістердің кейбір технологиялық сатыларын толық ашып көрсетпейді. Сондықтан биотехнологиялық өндірістің сатыларын, олардың ұқсастықтарын және мақсатты өнімді алудағы биотехнологиялық үрдістердің айырмашылықтарын қарастыру қаже т. 1-сурет Биотехнологиялық өндірістің жүйесі

Биотехнологиялық өндірістің негізгі 5 сатысы бар.

Бастапқы екі сатысы шикізатты дайындау мен биологиялық әсер етуден тұрады. Көбінесе инженерлік энзимология үрдістерінде олар белгілі қасиеттері бар (рН, температура, концентрация) субстрат ерітінділерін дайындау және сол типтегі ферменттік немесе иммобилизденген фермент препараттарынының партиясын дайындаудан тұрады. Микробиологиялық синтезді іске асыру үшін үрдістерге қажетті қоректік орталарды дайындау сатысы мен таза өсінділерді бөліп алу немесе тұрақтандырып отыру қажет. Штамма продуценттердің таза өсінідісін тұрақтандырып отыру кез-келген микробиологиялық өндірісітін ең маңызды міндеттерінің бірі болып табылады. Осындай штамм-продуценттер мақсаттты өнімді алудың басты көзі болып саналады. Үшінші сатысы – ферментациялау сатысында мақсатты өнімнің қалыптасуы іске асырылады. Осы сатыда микробиологиялық жолмен айналдыру нәтижесінде қоректік орта компоненттері бастапқыда биомассаға, кейіннен мақсатты метаболиттке айналады. Төртінші сатысында өсінді сұйықтығынан мақсатты өнімді бөліп алады және тазартады. Көбінесе өнеркәсіптік микробиологиялық үрдістерде қоспалар мен сузпензияларда мақсатты өнімен басқа да заттар көп мөлшерде кесздесееді. Сол себепті тектілігі ұқсас затарды бір-бірінен бөліп алып тазарту қажет. Биотехнологиялық өндірісітің соңғы сатысы өнімінің тауарлық пшінің дайындау.Биотехнологияда барлық өнімдерді нақты бір технология бойынша өзінің биологиялық агенттерімен, шикізаттарымен, өндіру кезеңдерінің санымен және олардың технологиялық режимдері бойынша бөліп алады. Алайда өнімді бөліп алудың бірнеше сатыдан тұратын жалпыға ортақ технологиялық схемасы болады. Бастапқы сатысында шикізатты технологиялық өңдеуден өткізіп, біртіндеп жартылай өнімге айналдырады да, ең соңында ақтық өнім ретінде бөліп алады.

Биотехнологиялық сатысы ең негізгі кезеңі болып табылады. Бұл сатыда нақты бір биологиялық агентті қолдану нәтижесінде шикізаттың ақтық өнімге айналу үрдісі өтеді. Биотехнологиялық сатыдағы ең басты мақсат нақты бір органикалық затты бөліп алу. Әдетте биотехнологиялық сатыда тек қана жаңа органикалық қосылыстардың синтезі қалыптасып қана қоймай, сонымен қатар ферментация, био трансформация, био катализ, биототығу, метанды ашу, био компостирлеу, био сорбциялау, бактериялық сілтілендіру, био деградациялау сияқты биотехнологиялық үрдістер қалыптасады.

3 Генетикалық химерлер алу жолдары.Эмбриондарды бір түрге жататын жануарлар аналықтарының арасында нәтижелі ауыстырып салуға болады, ал басқа малдар арасында қалай өтетіндігін зерттеуге, жұмысты қой ешкі арасында да жасаған болған бірақта ол оң нәтиже бере алмады. Эмбрион бекінгенімен, төл тууы байқалмаған. Барлық түр аралық будандасудың нәтижелі болмау себептері қағанақ қызметінің бұзылуынан болған, ал оған себеп, төлдегі тегі бөтен антигендеріне деген аналық организмнің иммундық реакциясы себепкер болуда. Бұл үйлеспеушіліктің орнын микрохирургиялық жолмен химерлі эмбриондар алу тәсілдері шешеді.

Химерлар алу - шығу тегі, түрі мен тегіндегі айырмашылықтары айқын екі ұрықтың өскіндерін біріктіріп, бойында әр түрлі генотипті жасушалары бар бір буданды химерлі жануарларды- қозы-лақтар алу.

4. Бір генетиптекті жасуша

5. Екінші генетипті жасуша

6. Екі генетиптері араласқан жасуашалар:

Химер әдістері бойынша алынған ұрпақтың белгілері негізінде қандай ұлпадан қалыптасқанын анықтауға болады, мысалға, төл жыныстығының қалыптасуы қандай жасушалар, жыныстық жасушаларма не болмаса - «қосымша» жасуша гонадаларымен негізделеме?

Генетикалық химера деп бірнеше алуан түрлі эмбриондарды біріктіру арқылы алынған организмнің түрі. Бірнеше малдың жасушасы бар генетикалық химерлер «аллофенді деп аталады» және гендік инженерия жетістігі ретінде қаралады.

Химерлі жануарлар алудың екі жолы бар, оның бірін А.Тарковский мен В.Минц 1961 жылы тышқандардың бірнеше бластоцистерін агрегациялау - біріктіру жолдарын ұсынған. Екінші тәсіл ол эмбрион бластоцитінің ішіне келесі мал эмбрионынан алынған бластомерларды егу (Р.Гарднер,1968).

Алғаш ретте химерлі үй жануарларын бір түрге жататын жануарлар арасындағы алынған эмбриондар бластомерлерінің бастарын біріктіруінің нәтижесінде алған. Осы мақсатта химерлі қойларды алу үшін күрделі химерлі эмбриондарды (2-,4-,8-жасуша эмбриондарын) бір бірімен біріктірген екен. Әрбір алынған күрделі біріккен эмбрион, 2-8 аналықтың тең санды эмбриондар бластомерлерінен құралған. Эмбриондарды одан әрі дамыту мақсатында бірден агарға, содан соң алғаш бластоциста кезеңінде қой организміне ауыстырып салған.

Ірі қара мал химерлерін 1985 жылы Г. Брем және т.б., 5-6 күндік эмбриондардың жарты бөліктерін біріктіру арқылы алған. Жеті бұзаудың ішінде бесеуінде химерлік белгілері болмағаны мен бір бұзау екі тұқымның- голштинофриз және қызыл қоңыр швиц химері деп табылған.

Қалыпты дамыған бластоцисталарды реципиент организміне көшіріп қондыру арқылы тірі қозылар алынған,олардың қаны мен сыртқы белгілерін зерттеген кезде олардың көпшілігі химерлі екендігі байқалған. Аралығына 10 жыл салып 1984 жылы С. В.Фехели және т.б., қой мен ешкі жасушаларынан құралған 7 химерлі қозылар алынған,олардың барлығысы қозыға ұқсас болғанымен 3-нің жүндері ешкінікіне ұқсас бұйра тығыз болған. Қазіргі күндері ТМД елдерінің биотехнологтары, мал дәрігерлері мен зоотехниктері айтарлықтай үлес қосуда, зубрлардың азайып кетуіне және ауруларға төзімді, өнімі зор ірі қара мал түрлерін алу жолын қарастыруда.

Гендерді көшіріп қондыру арқылы трансгенді жануарларды алу жолдары

Трансгенді жануарлар алу. Гендік инженерияның соңғы жылдардағы зерттеулері тұқым қуалаушылық өзгергіштік бағыттағы ауылшаруашылық жануарларды алу мүмкіндігін дәлелдеген. Эмбрионның рецепиент жатырындағы трансгенді тышқанға кезекті дамуымен жүретін ұрықтанған жұмыртқа жасушасына генетикалық материалдың инекциясы үйреншікті жағдайға айналды. Тышқанның ұрықтанған жұмыртқа жасушасының пронуклеусіне түрлі клондалған ДНК фрагменттері, тышқанның металлотионеин–І (МТ) промоторынан тұратын және тышқанның немесе адамның өсу гормонының (ӨГ) құрылымдық гендермен қосылған конструкциялары енгізілді. МТ-ӨГ трансгендік тышқандар, әдетте қанында өсу гормонының жоғары концентрациясын құрайды және өздері, тез өседі.

Бұл жұмыстардың маңызды теоретикалық мағынасы және трансгенді жануарларды пайдаланудың ашылып жатқан үлкен экономикалық мүмкіндіктері ауылшаруашылық жануарларды зерттеудің негізі болды.

Тышқан жұмыртқа жасушасына жасалған зерттеулер цитоплазмаға қарағанда ядро инъекциясы кезінде жануар хромосомасының ген интеграциясы белсенді екенін көрсетеді. Алайда, көптеген үй жануарларының жұмыртқа жасушалары пронуклеус немесе ядросы жарық микроскоп арқылы көрінбейтіндей өте тығыз цитоплазмалы болып келеді.

Трансгенді жануарларды ұрықтанғаннан кейін зигота пронуклеустеріне рекомбинанты ДНК-ны, микроинъекция жасау арқылы қондырады. Трансгенді - трансформацияланған жануарларға, геномдарының құрамында жат - бөтен гендері бар малдар аталады. Трансгенді жануарлар алу трансгеноз әдісі арқылы іске асады. Трансгеноз деп генді бір биологиялық жүйеден басқа жүйеге жаңа белгілері бар организмнің жаңа формасын алу үшін жасанды жолмен тасымалдауды түсінеді. Трансгенді жануарлар әр түрлі биологиялық белсенді биотехнологиялық заттарды синтездеу және бағалы белгілері -(тұқымдылығы, өсіп-өну қарқындылығы жоғары, вирустық ауруларға төзімді т. б.) бар малдардың жаңа тұқымдарын алу үшін қолданылуы мүмкін.

Трансгеноз жұмысы кеп жақты және бірнеше сатылардан тұрады. Алдымен, екі пронуклеус (аталық және аналық) сатысындағы зиготаларды алу керек. Бұл үшін синхронды овуляция уақтылы қолдан ұрықтандыру немесе шағылыстыру керек, осыдан кейін белгілі уақыт өткеннен кейін зиготаларды хирургиялық жолмен алуға болады. Алынған зиготаларға бөтен ДНК-ны енгізбестен бұрын, оны in vitro жағдайында әр түрлі әдістер арқылы сақтау керек. Енгізу кезінде зиготалар вазелин майының астындағы арнайы ерітінді тамшысында орналасады, бұл сұйықтықтың кеуіп кетуінен сақтайды. ДНҚ-ны зиготаға енгізу үшін диаметрі 0,5-2 мкм аралығындағы шыныдан дайындалған микро түтікшелер қолданылады. Микро түтікшенің көмегімен 0,5 секундтан 2 минут аралығында ең ,аз дегеиде10^-11 мл ДНК-ны зиготаға микроскоптан бақылап енгізеді. Микроинъекциялау процесі зиготалар үшін зақымды, сондықтан олардың біраз мөлшері жойылып кетеді. Микроинъекциядан кейін 2 сағатқа жетпей жарамды зиготаларды (трансгенді) алдын ала, арналы дайындалған аналық - реципиенттерге тасымалдайды. Бұл кезеңде де зиготалардың көп мөлшері зақымдалады. Аяғында, трансгенді жануарлардың шығуы 1%-ға тең болады.

1980 ж. Ф. Раддел және оның қызметтестері алғаш рет герпес вирусының тимидинкиназа генін тышқан жасушасының геномына енгізе алды. Трансгеноз нәтижесінде алынған жеті тышқанның төртеуі ТК гені бойынша трансгенді болып шықты.Траңсгенді тышқан алу тәжірибелерінің нәтижелері осындай зерттеулердің мал шаруашылығында жаңа биотехнологиялық бағыттарды жетілдіру үшін үлкен болашағы бар екендігін көрсетеді.Шотландия генетиктері Дж. Кларк және т. б. француз биологтарымен бірігіп, қой сүтінің бета - лактоглобулин белок генін микроинъекциялау арқылы трансгенді тышқандар ала алды. Мұндай тышқандардың сүт бездерінде жаңа белоктың синтезделуі өтіп, сүттің сапасы өзгерді. АҚШ-та жануарлар биотехнологиясы саласының белгілі маманы Катерина Гордон сүт бездерінде бағалы медициналық препарат – адамның плазминоген белогы синтезделетін трансгенді тышқандар алды. 1985 жылдан бастап, трансгенді мал алуда кептеген ғылыми жұмыстар жүргізілуде.

Трансгеноз әдісі ауыл шаруашылық малдары ішінен алдымен қойда айтарлықтай ғылыми нәтиже берді. Австралия ғалымдары зиготаға өсу гормоны генін микроинъекциялау арқылы әлемде алғаш рет трансгенді қойлар алды (Т. Скотт, 1986). Зерттеушілер тәжірибеде, тышқанның муталтионеин промоторын қойдың өсу гормонының құрылымды генімен біріктірді. Бес аптадан кейін трансгенді қозыларға мырыштың болмашы мөлшерін енгізгенде рекомбинантты ДНК тізбегінің реттеуші бөлігі яғни промоторы активтеліп, соматотропин генінің интенсивті синтезі іске асқан. Оының нәтижесінде 2—4 жылдан кейіп трансгенді қойлар өздерінің тірі салмағы бойынша құрдастарынан 1,5 есе асып түсті. Қазіргі уақытта Австралия ғалымдары. құрамында күкірт бар амин қышқылдарының синтезделуіне жауапты екі ферментті жаңа гендерді қойларға өнгізу жұмысын жүргізуде.Осы конструкцияны зиготаларға микроинъекциялау арқылы трансгенді қойлар алынды. Шотландия генетиктері сүтінде адамның антитрипсин а- 1 белогы бар трансгенді қойларды алды. Бүл қосылыстың 1 л. - сүттегі мөлшері 35 г тең болды. Медицинада оны өкпе ауруларын емдеу үшін қолданады. АҚШ ғалымдары трансгенді ешкілердің 1 л сүтінен адам қанының тромбтарын ыдыратып плазминогеннің 3 г ала алды.Болашақтағы ғылыми жобаларда қойдың, сиырдың немесе ешкі мен мегежіннің сүт бездерінен (немесе қанынан) интерферон, инсулин сияқты өте құнды дәрі-дәрмек алу жолдарын ойластыруда. Сонымен, жоғарыда келтірілген мәліметтер, трансгенді малдарды алу осы заманауи биотехнологияның келешегі айғақты екендігін көрсетеді, ал оның негізгі мақсаты – малдың генотипін жаңадан құрастырып, олардан адам үшін бағалы өнім өндіру.

Жануарлардың өсуін үдететін стимуляторлар мен модификаторлар

Өсу гормоның (ӨГ) басқа гормондармен бірге қолданған кезде жануарлардың өсуіне әсер ететін гормондық реттеудің тиімділігін айтарлықтай жоғарлатады. Wagner, Jochle (1986 ж) ӨГ және соматомединді, инсулинді, тиротропинді бірге қолдануды ұсынған. Алайда бұл ұсынылған ұсыныс тек соматомединге ғана байланысты қолдау тапты. Biogen фирмасы (АҚШ) соматомедин С генін клондаған, сонымен қатар олар (Wagner, Jochle, 1986) ӨГ препараттарымен бірге бір мезетте қолдануға болатын соматомедин гормонның штамм-суперпродуцентін құрастыруды жоспарлап отыр. Осы фирманың мамандарының пікірінше ӨГ препараттарына қарағанда ауылшаруашылық жануарларының өсуін үдететін стимулятор ретінде соматомединді қолдану тиімді болған. Малшаруашылығына арналған биотехнологиялық препараттар тізіміне гормондық реттегіштермен қатар β-агонистері мен протеаз ингибиторы ретіндегі ақуыздарды қосуға болады. Ақуыз ыдырауының жылдамдығын тежейтін протеаз игнибиторлері бұлшық ет массасының жиналуына айтарлықтай ықпалына тигізсе, ал май алмасуларын өзгертетін β-агонистері бұлшықет ұлпаларының қалыптасуын үдетіп, майдың аз мөлшерде жиналуына ықпал жасайды.

Өсуі үдетілген трансгенді жануарларды алу.Гендік инженерияның қазіргі кездегі ең негізгі бағыттарының бірі ауыл шаруашылық жануарларының күрделі көп жасушалы организмдерінің тұқым қуалаушылығын өзгертуге бағытталған. Соның ішінде жануарлардың геномына тірі организмдердің метаболизмін үдететін және өсуді детерминирлейтін гормондардың, ӨГ гендерін ығыстырып тасымалдау жолдары қарастырылуда. Осындай әзірлеудің негізгі мақсаты ет өнімдерінің сапасын және сүт өнімділігін жоғарлату, өсу қарқының арттыру сияқты көрсеткіштерді гормоналдық препараттардың көмегінсіз ақ, табиғи жолмен арттыру болып табылады. Осындай маңызды қызықты міндеттерді шешу үшін теориялық және арнайы әдістемелік талдаулар қажет. Алайда қазіргі кезде іргелі зерттеулерді модельді нысандарда қолдану нәтижесіз болып отыр. Зертханалық жануарлардың ішінен тышқандарды қолдану арқылы өсуі үдетілген химерлі организмдер және трансгеноздар алынды.Трансгенді жануарларды (тышқандарды) алу үшін микрошприцтердің және ұрықтандырылған ооциттің пронуклеусіндегі микрокапиллярлардың көмегімен рекомбинатты гендерді инъекциялау әдісі кеңінен қолданылады.

Зертханалық жануарлардың ішінен, әсіресе цитоплазмасы мөлдір болатын ооциттері бар тышқандарға микрокапилярлы әдісті қолдану арқылы жақсы нәтиже алуға болады. Көпшілік ауылшаруашылық жануарларының ооциттерінің мөлдір болмауына байланысты ДНҚ пронуклесуке енгізу қиынға соғады. Соған қарамастан әр түрлі әдістемелік және техникалық жетістіктерге байланысты, кейінгі жылдары осындай күрделі жануарлардың ооциттеріне ДНК енгізу мүмкіншілігі туындап, нәтижесінде трансгенді қойлар, шошқалар, қояндар және сиырлар алынған.Тышқандардың жұмыртқа жасушаларына жүргізілген зерттеулерде жануарлардың хромосомасына гендерді интеграциялағанда цитопалзамадан гөрі ядроға инъекциялау тиімді болған. Алайда көпшілік үй жануарларының жұмыртқаларының цитоплазмасы өте тығыз болып келеді, сондықтан жарық микроскобымен қарағанда пронуклеустер немесе ядролар көрінбейді. Hammer et al. (1985) бұл мәселені шешу үшін қойлардың жұмыртқаларын интерференциялық-контрасты микроскоппен қараған. Ал шошқалардың эмбриондарын 3 минут бойы 15 000 айналымда центрифугалау арқылы бөліп алуды ұсынған. Авторлар қоянның, қойдың және шошқа эмбриондарының ядросына адамдардың өсу гормонының генін инъекциялаған. 5000 жуық жұмыртқа инъекцияланып реципиенттерге отырғызылған. Нәтижесінде олардың 500 жуығы ұрпақ берген. Адамдардың өсу гормонының генін интеграциялау жиілігі қояндар (12,8%) мен шошқаларда (11,0%) бірдей болып, ал қойларда (1,3%) төмен болған. Интеграцияланған гендердің экспрессиясын МТ-ӨГ мРНҚ сандық анықтау арқылы зерттейді. Талдауға алынған 16 қоянның 4-нің бауырынан ғана МТ-ӨГ мРНҚ саны анықталды. Салыстырмалы түрде алатын болсақ тышқандарда осы геннің экспрессиялау жиілігі 70% болған. Ал шошқалардан құйрығынан және құлағынан алынған ұлпалардан мРНҚ-ның деңгейін анықтаған. Нәтижесінде бірнеше трансгенді жануарлардан МТ-ӨГ мРНҚ аздаған мөлшерде айқындалды. Осындай техниканың бір түрі болып екі жасушалы эмбриондардың ядросына, бластоциттердің кеңістігіне және ооциттердің цитоплазмасына ДНҚ инъекциялау болып табылады.Альтернативтік тәсілдердің біріне ретровирустық және басқада векторлардың көмегімен эмбриондарды трансфекциялау немесе генеративті жасушаларға рекомбинатты гендерді енгізу жолдарын жатқызуға болады.

4. Экологиялық таза энергияны күн энергиясынан күн коллектаторлары көмегімен электр энергиясына айналдыру жолымен алуға болады. Сонымен қатар оны биогаздан және микробты этанолдан алуға болады.

Биогаз бұл – 65% метан, 30% СО₂ , 1% көмірсутек және аз мөлшерде азот,оттегі, сутегі және улы газдардан құралған қосылыс. 28м³ биогаздағы энергия - 16,8м³ табиғи газ; 20,8л мұнай; 18,4л дизельді жанармай энергиясының эквиваленті. Биогаз алудың негізінде метанның ашу немесе биометаногенез (биомассаның энергияға айналуы) үрдісі жатыр. Биометаногенез- анаэробты жағдайда метанның және органикалық заттардың диоксид көмірсутектеріне дейін ыдырауы жүретін күрделі микробиологиялық үрдіс. Микробиологиялық анаэробты ыдырау үрдісіне барлық дерлік табиғи қосылыстар және органикалық табиғаттың ксенобиотиктік бөлімінің айтарлықтай көп бөлігі ұшырайды. Биометаногенездің анаэробты үрдісінде 190-нан астам түрлі микроағзалар қатысатын үш негізгі кезеңді бөліп көрсетуге болады. Бірінші кезеңде экстрацеллюлярлы ферменттердің ықпалымен ферментативті гидролизге күрделі көмірсутекті қосылыстар – ақуыз, липид және полисахоридтер ұшырайды. Екінші кезеңде (ацитогенез) ферментация үрдісіне микроағзалардың екі тобы қатысады: ацетогенді және гомоацетатты. Н₂ – продуценттеуші ацетогенді микроағзалар Н₂, СО₂ , майлы қышқылдар, негізінен ацетат, спирттер және басқа төменмолекулярлы қосылыстар түзе отырып, органикалық қышқылдарды, моносахоридтерді, спирттерді ферменттейді. Бутираттың, пропионаттың, лактаттың ацетат түзе отырып деградациялануы ацетогенді Н₂-продуценттеуші және Н₂-утилизациялаушы бактериялардың біріккен әрекеті нәтижесінде болады.Соңғы үшінші кезеңде қалдықтардың ыдырауы кезінде метан түзіледі. Ол СО₂ молекулярлы сутегілердің, сондай-ақ, ацетаттың метилді тобының қайта қалпына келу кезеңі кезінде синтезделе алады. Кейбір метанды бактериялар субсрат ретінде формиатты, СО₂, метанолды, метиламин және ароматтық қосылыстарды қолдана алады. Қолданылатын көміртектің 90-95%-ын метантүзуші бактериялар метанға айналдырады, тек 5-10% көміртек биомассаға айналады. Үрдіс жүру кезіндегі температураға қатысты метанды бактерияларды мезо және термофильды деп ажыратады. Мезофильді бектериялар үшін оптимальді температура 30 дан 40^оС ге дейін, ал термофильдер үшін 50 ден 60^оС-ға дейін.Мал шаруашылық фермаларындағы қалдықтарды анаэробты өңдеу кезіндегі метантенктердің (анаэробты ферменттер) микрофлорасы берілген жануар түрінің ішек-қарын трактінің микрофлорасы және қоршаған орта микрофлорасына қатысты реттеледі. Ең жиі кездесетін түрлердің қатарына Lactobacillus acidophilus, Butyrivibrio fibrisolvens, Peptostreptococcus productus, Bacteroides uniformis, Eubacterium aerofaciens жатады. Микрофлораның целлюлозаыдыратушы бактерияларына жататындар Bacteroides succinoqenes және Ruminococcus flavefaciens.

Қиын органикалық полимерлердің бұзылуының бірінші кезеңін Clostridium, Bacteroides, Ruminococcus, Butyrivibrio топ бактериялары жасайды. Ферментацияның негізгі өнімдері - ацетат, пропионат, сукцинат, сутек және көмірқышқыл газы. Шошқалардың асқорыту және сілекей безінен бөлінетін бактериялар әсерінен ферменттелетін целлюлозалар мен гемицеллюлозаның соңғы өнімі болып түрлі ұшқыш май қышқылдары саналады. Ацетогенді немесе екінші фаза бактерияларына жататын Syntrophobacter, Syntrophomonas және Desulfovibrio пропионаттың, бутиратты, лактатты және пируватты ацетатқа дейін ыдыратады. Қазіргі уақытта биогаз өндіру үшін екінші (ауылшаруашылығы және қала ақаба суларының қалдығы) және бірінші (астық өндірісі, жерөңдеу, қағазөңдеу, азық-түлік өнеркәсібі, жеңіл өнеркәсіп, микробиологиялық өндірісі, орман және басқа өндірістер) топ қалдықтарын қолданады. Биогаз алу үшін ауылшаруашылық қалдықтарын, бүлінген өнімдерді, крахмал өндіретін өндіріс қалдықтарын, қант зауытының сұйық қалдықтарын, тұрмыстық қалдықтарды, спирт зауытының және қаланың ақаба суларын қолдануға болады. Үрдіс 30-60^оС температуда және рН 6-8 мөлшерде жүргізіледі. Биогазды осы жолмен алу Үндістан, Қытай, Жапония елдерінде кең қолданылады.Биогаздың негізгі ерекшелігі, ол қалпына келетін энергия көзі болып табылады.Этанол өндіру. Энергияны көмірсуға бай өсімдіктерден оны спиртке (этанол) айналдыру арқылы алуға болады. Оларға картоп, меласса, маниок, жүгері сабағы, дәндер, топинамбур (жер алмұрты) жатады. Этанолдың көп бөлігін жапырақты ағаштардың діңінің гидролизаторларынан немесе қағаз фабрикаларының қалдықтарынан алынатын сульфиттерден алады. Алынған спиртті 1:9 қатынасында (немесе 1:4) бензинмен араластырып оны көлікке қолдануға болады.

Этил спиртін продуценттейтін өсімдіктер арасынан қорлық көмірсулары инулин болып табылатын маниокты, дәндерді (әсіресе жүгері) және топинамбурды бөліп көрсеткен жөн. Сондай-ақ негізгі көмірсулары сахароза болып табылатын қант троснигі, ананас, қант қызылшасы және сорго қолданылады. Қант троснигін өңдеуде оны барынша езіп, целлюлозасын тәтті шырыннан бөліп, қыздырады. Ал шырынды стерилизациядан өткізіп,концентрлеп, ашытады. Бұл ерітіндіні қатты бөліктерінен айырып, 8-10% спиртпен айдау арқылы этанол алады. Қалған сұйықтықтан (стиллаж) оған сай өңдеуден өткен соң 2-3% тыңайтқыш бөлшектерін алады. «Барду» (кубты қалдық) айдаудан өткен соң ауылшаруашылық малдарына азық ретінде қолданылады. Крахмал өңделген соң алдымен ашыған қантта гидролизденеді.Этанол алу үшін маниок қолайлы шикізат болып табылады. Ол шөлейтті аудандарда өсу қабілеті бар және оны жыл бойы қолдануға болады. 1т маниоктан 80 л этанол алуға болады, ал 1т қант троснигінен 60-65 л этанол алынады.Күн энергиясын қайта өңдеу биотехнологиясы. Отын қазба ресуртарының өсіп келе жатқан дефициттік жағдайы шикізат пен энергияның биожүйе арқасында қалпына келетін көзін табу мәселесін алдыңғы орынға қоюды талап етеді. Ондай биожүйелерге: күн және химиялық байланыстар энергиясын жоғарғы тиімділілікпен конвертирациялайтын өсімдіктер мен фототрофты микроағзаларды жатқызады. Күн энергиясының қоры қажетті мөлшерде жеткілікті: Жер шарының бетіне жыл сайын осы энергияның шамамен 5*10²⁰ ккал мөлшері түседі. Бұл, қазба отынын өндіруден келетін қазіргі дүние жүзілік энергиядан 10 000 есе асып түседі. Күн энергиясы адамзаттың қазіргі және болашақтағы энергия жұмсау деңгейін қамтамассыз ету мүмкіндігі бар. Жердегі жалпы шөлдер ауданына (2*10⁷км²) түсетін энергия мөлшері 5*10¹⁸ кВт жетеді.

Соңғы 10-15 жылда фотосинтез кезінде күн энергиясын биотрасформациялаудың жаңа жолдары пайда бола бастады. Кейбір микробиологиялық жүйелер фотосинтездің жоғары тиімділігімен белгілі екендігі айқындалған. Сонымен, оттегі түзе отырып хлорелламен жүретін судың фото ыдырауы, культивацияның оптимальді жағдайында тәулігіне жарық түсірілетін беттің 1м² тан 130-140 л газ алынады.

Фотосинтез үрдісінің ерекшеліктерінің бірі – жарық интенсивтілігі жоғары болған жағдайда күн энергиясының алмасу тиімділігі төмен болатындығында. Жаңа технологиялар жарық интенсивтілігі жоғары болғанда фотосинтез тиімділігін жоғарылатуға мүмкіндік береді.

Қазіргі кезде, жарық ағынын тиімді түрде сіңіретін және пигментке қатысты реакционды ортамен байытылған жүйелер жасалуда. Сондай-ақ, фотосинтездің жарықтық қисықтарын электр транспортының лимитациялық стадиясының жылдамдығын жоғарылату арқылы жақсартуға болады. Мысалы, термофильді микроағзалар жүйесінде үрдістерді жоғарғы температурада жүргізу, жарық интенсивтілігі жоғары болғанда күн энергиясын алмастыру тиімділігін арттырады.

5. Жасуша селекциясын јдістері мен баєыттары.Селекцияны белгілі бір бағытта жүргізу үшін жасуша           өсіндісін селективтік жағдайда ґсіреді. Ауыр металдарға төзімділікті коздыру үшін селективтік  агент ретінде ќоректік ортаға  сол металдың тўздарын енгізеді. Вирус ауруларына төзімді жасушаларды сўрыптау їшін вирустың уытын немесе фильтратын енгізеді. Саңырауќўлаќтар ауруларына төзімділікті арттыру үшін коректік ортаға залалсыздандырылған саңырауќўлаќтың уытын ќосады. Гербицидке төзімділікті арттыру үшін ќоректік ортаға сол гербицидтің өзін ќосады. Мысалы, ќоректік ортаєа имидозолин тобының гербицидтерін ќосып, жүгері өскінінің жасушасынан гербицидке төзімді  регенеранттар алынды. Кейін ќўрамында дәл осы гербицидтерге ќарсы төзімділікті 300 есе арттыратын доминантты гені бар екі тўраќты линия алынды. Жасуша селекциясында селективтік агент ретінде абсциз ќышќылын пайдаланып, жоєары температура мен ќуаңшылыќќа төзімді өсімдіктерді алуға болады.

Алмастырылмайтын аминќышќылдарын түзуге ќабілеттілігі жоғары жасушалар селекциясы үшін сўрыптаушы фактор ретінде олардыѕ өзгерген түрлерін пайдаланады, жасуша селекциясын жүргізіп, аминќышќылдардың түзілуін арттыратын факторларды аныќтайды. Жасуша селекциясын екі түрлі әдіспен жүргізуге болады. Жоғарыда ќарастырылған селективтік, яғни сўрыптаушы    агенттерді аз мөлшерде ќосып, оның ќаныќпасын біртіндеп ўлғайтып отырса, оны жўмсаќ жасуша селекциясы деп атайды. Селективтік агент бірден кґп мґлшерде ќоректік ортаєа енгізілсе, мысалы, 3 % NaCl тўзы, мўндай селекцияны ќатты жасуша селекциясы деп атайды. Селективтік агенттіѕ мґлшеріне  їлкен кґѕіл бґлінеді. Сондыќтан, селективтік агент мґлшеріне байланысты мґлшер кисыєын сызу ќажет. Яєни, кґп мґлшер арасында жасушалар жаќсы ґсетін минималды  жјне жасушалар ґсуін тоќтататын максималды ќаныќпаны табу ќажет.Жасушалар їйреншікті жаєдайєа ўшырамау їшін селективті агенті бар ортада ґскен каллус ўлпасын селективті агенті жоќ ортаєа ауыстырып отырады. Тґзімді каллус ўлпасынан регенерант ґсімдігі ґсіріліп, осы тґзімді ґсімдіктердіѕ арасында сўрыптау жўмыстары жїргізіледі. Тґзімді регенеранттардан эксплант алынып, ќайтадан ќоректік ортаєа отырєызылады. Яєни, жасуша селекциясында мынадай морфогендік айналым саќталуы ќажет: жасуша - ґсімдік - жасуша. Сонда єана осы ґсімдіктерді тґзімді деп санауєа болады. Јрине, регенеранттарды тексеру бўл айналыммен єана шектелмейді, јрі ќарай сўрыпталынєан белгілердіѕ танаптыќ жаєдайында ўрпаќтан ўрпаќќа берілуі зерттеледі. Мысалы, тўзєа тґзімді ґсімдіктерді шыєарєанда регенеранттарды тўзды жаєдайєа отырєызады, сол сияќты т. б. жаєдайлар ескеріледі.Регенеранттар ішінен ќажетті белгілері бар сомаклондарды алу арќылы мынадай регенеранттар алынды: ќызанаќтыѕ  дўрыс тїрлері, жоєары ґнімді кїріш, жылдам пісетін жїгері, тґмен температура мен ауруєа тґзімді бидай, ќант ќамысы, картоп, балдыркґк, тјтті бўрыштыѕ аз тўќымды Бель Свит сорты, фитопатогендерге тґзімділігі жоєары жјне май   мґлшері 20-30% артќан майлы пальма алынды. Австралияда in vitro арќылы ґсірілетін клоннан ќызыл шырыш аєаштыѕ тўзды топыраќќа тґзімді тїрі шыєарылды, ол топыраќтан суды сорып, ыза су деѕгейін тґмендетеді деген болжау жасалынды. Бўл ґз кезегінде топыраќтыѕ беткі ќабатындаєы тўздарды жаѕбыр суымен бірге тґмен ќарай шайылып кетуіне себеп болады да, біртіндеп тўзды топыраќќа ќўнарлыєын ќайтарады

Сомаклоналдыќ ґзгергіштік ќўбылысын ќоѕырбас тўќымдастарыныѕ баєалы сорттарын шыєару їшін пайдалану ґте тиімді. Мысалы, бидай, арпа, кїріштіѕ сомаклондарында мынадай белгілер бойынша ґзгергіштік кездеседі: ґсімдіктіѕ ўзындыєы, дјнніѕ, масаќтыѕ тїрі жјне аќуыздыѕ сапасы. Бидай ґсімдігініѕ регенеранттарында морфологиялыќ пен биохимиялыќ белгілерініѕ ґзгергіштігі байќалды.Бидайдыѕ сомаклоналдыќ ґзгергіштігін зерттеп жїрген єалым М.К.Ќарабаев РБФК ферменті ќызметініѕ ґзгеруін байќаєан. Рибулозобифосфаткарбоксилаза-фотосинтез їрдісініѕ негізгі ферменті. Бифункционалдыќ, яєни екі ќызмет – фотосинтез жјне фототыныс алу їрдістерін атќаратын кїрделі фермент. Бўл фермент жасуша селекциясында сўрыпталып алынєан сомаклондардыѕ патотоксинге, гербицидке , ќоршаєан ортаєа, ыстыќќа жјне таєы басќа ќолайсыз жаєдайларєа тґзімділігін артырады. Сондыќтан  селективтік агентті дўрыс таѕдаудыѕ маѕызы зор. Жасуша селекциясы јдісініѕ кґмегімен картоп даќылыныѕ ќауіпті фузариоз ауруына тґзімді сомаклон линиялары алынєан.Украинадаєы ґсімдіктер физиологиясы жјне генетика институтында  жасуша селекция јдістері арќылы жоѕышќаныѕ метионинге тґзімділігін аныќтай отырып, кейбір жасуша линияларынан метионин мґлшері 30 % артќан регенеранттар алынды. Сонымен ќатар жоѕышќа, темекі жјне картоптыѕ тўздарєа тґзімді линиялары жјне пролин аминќышќылын јдеттегіден кґп мґлшерде тїзетін ќўнды жасуша линиялары алынды, олар ґсімдіктіѕ тўзєа жјне ќуаѕшылыќќа тґзімділігін арттырады.Ќазіргі таѕда кїріш, бидай, жїгері, картоп, темекі, жоѕышќа     ґсімдіктерінен баєалы белгілері бар сомаклондар алынєан. Сомаклондарды селекция баєдарламасына енгізу арќылы апельсин мен шабдалыныѕ жаѕа сорттары алынєан. Алматы ќаласында 1985-1993 жылдар аралыєында М.А.Айтќожин атындаєы Молекулалыќ биология институты мен Топыраќтану институтында кґптеген сомаклон алынды. Соныѕ ішінен 400 сомаклон Ќазаќстанныѕ јр аймаєына селекция жјне генетика саласында єылыми-зерттеу жўмыстарын жїргізу їшін берілді. Олардан 200 линия алынып, аталыќ-аналыќ линия ретінде жаѕа сорттар алу їшін ќолданылуда. Ќазіргі кездегі жасуша селекциясы кґптеген ауылшаруашылыќ ґсімдіктерініѕ ауруларєа тґзімділігін арттыру їшін кеѕінен ќолданады.Оѕтїстік-Шыєыс ауылшаруашылыќ єылыми-зерттеу институтында тўзєа тґзімді бидай сомаклоны зерттелуде. Сонымен ќатар натрий мен алюминийге тґзімді астыќ жјне бўршаќ даќылдарыныѕ линияларын алу їшін зерттеу жўмыстары жїргізілуде.

Мјскеу ќаласындаєы ауылшаруашылыќ биотехнологиясыныѕ єылыми-зерттеу институтында (НИИСХБ) жасуша селекция тјсілімен картоптыѕ токсинге   тґзімділігін аныќтай отырып, фитофтораєа тґзімді тїрін шыєарды. Бїкілодаќтыќ ґсімдік шарушылыєы институтында (ВИР) фузариоз ќышќылына тґзімділік белгісі бойынша жасуша селекциясы негізінде беде мен жоѕышќаныѕ фузариоз ауруына тґзімді тїрлері алынды.

2-кесте. Жасуша селекциясын ґсімдіктердіѕ ауруєа тґзімділігін  арттыруда ќолдану ( Калашникова, 2003)

 

Даќылдар	Ґсімдіктердіѕ аурулары	Селективтік фактор	Тґзімді каллус ўлпалары жјне ґімдіктер	Зерттеушілер
1	2	3	4	5
Triticum aestivum	Fusarium graminearum	Фузариоз ќышќылы	Тґзімді каллус ўлпалары	Мезенцева, 1992
Triticum aestivum         ( Бидай)	Septoria nodorum	Культуралдыќ фильтрат	Тґзімді каллус ўлпалары,регенерант ґсімдігі	Калашникова 2003
Hordeum vulgare (Арпа)	Fusarium	Фузариоз ќышќылы	Регенерант ґсімдігі	Chawala, Wenzel, 1987
Triticum durum         ( Бидай)	Helmintosporium sativum	Токсин	Регенерант ґсімдігі	Chawala , Wenzel, 1989
2-кестеніѕ жалєасы
1	2	3	4	5
Alpium graveolens	Septoria apicola	Культуралдыќ фильтрат	Тґзімді каллус ўлпалары	Evenаr Pressman., 1994
Licopersucom esculentum	Fusarium	Фузариоз ќышќылы	Регенерант ґсімдігі	Toyoda, 1990
Peach (Бўршаќ)	Xanthomonas campestris	Фузариоз ќышќылы	Тґзімді регенерант ґсімдігі	Hammerschlag,
Triticum asetivum, durum ( Бидай)	Bipolaris sorokiniana	Фузариоз ќышќылы Культуралдыќ фильтрат	Регенерант ґсімдігі	Шаяхметов, Асфа ндиярова 1991, Шаяхметов, 2001
Medicago sativa (Жонышќа)	Fusarium oxysporum	Фузариоз ќышќылы		Мезенцева, 1992, Масленников, 1994
Nicotiana (Темекі)	Pseudomonas, Alternaria	Токсин	Регенерант ґсімдігі	Thanutong, Furusava, Yamamoto, 1983
Brassica napus ()ырыќќабат)	Phoma lingam	Токсин	Регенерант ґсімдігі	Sjodin, Glimelius, 1989
Solanum tuberosum ( картоп)	Fusarium	Фузариоз ќышќылы	регенерант ґсімдігі	Рассадина, Хромова, Бутенко, 1988
Solanim Tuberosum (Картоп)	Rhizoctonia solani	Культуралдыќ фильтрат	Тґзімді каллус ўлпалары	Калашникова, 2003