МОДУЛЬ 1. БИОТЕХНОЛОГИЯДАҒЫ ҚОЛДАНЫЛАТЫН ФИЗИКАЛЫҚ ЖӘНЕ БИОФИЗИКАЛЫҚ ӘДІСТЕР.

Дәріс № 1. Кіріспе

Биотехнология обьектілеріне вирустар, бактериялар, саңырауқұлақтар, өсімдіктердің, жануарлардың, адамдардың жасушалары, биогенді заттар жатады. Кеңею өрісі вирустардан адамдарға дейін. Биотехнологиялық биообьектілердің процестерінің басты параметрлеріне: тазалау, жасушалардың көбею жылдамдығы мен вирустық бөлшектердің репродукциясы, биомолекулалардың активтілігі мен тұрақтылығы жатады. Таңдалып алынған биотехнологиялық биообьектіге жағымды жағдай туғыза отырып, осы жағымды жағдайлардың микроб – контаминанттарға немесе ластануға да жағымды екенін ескеру қажет. Контаминирлеуші микрофлораға өсімдік және жануар культураларының жасушаларындағы вирустар, бактериялар, саңырауқұлақтар жатады. Мұнда микроб – контаминанттар биотехнологиялық өндірістің зиянкестері болып табылады. Ферменттерді биокатализаторлар ретінде қолданғанда, оларды биотехнологиялық процестің ортасына сапрофитті микрофлора енуін болдырмау үшін изолирленген күйден сақтандыру қажеттілігі туындайды. Биообьектінің систематикалық күйіне тәуелсіз, практикада табиғи ұйымдастырылған бөлшектер мен нағыз генетикалық ақпараты бар жасушалар немесе жасанды генетикалық ақпараттандырылған жасушаларды қолданады.

Биотехнологияда өзіндік спецификалық әдістер бар:

• Периодты үздіксіз режимде биообьектілердің үлкен масштабты тереңдік культивирлеу;

• Өсімдік және жануар ұлпаларының жасушаларын арнайы ортада өсіру.

Биотехнологиялық биообьектілерді культивирлеу әдістері арнайы

жабдық – ферментаторларда жүзеге асырылады.

Биотехнологиялық процестердің химиялық процестерден ерекшелігі: біріншіден, басты компонент қандай да бір биообьект болып табылады. Мұндай обьектілер химиялың технологияда болмайды. Жоғары температура мен қысым биотехнологияда тиімсіз. Биотехнологиялық процестер биологиялық, биохимиялық, биоаналогты болып бөлінеді. Біріншісінде - акариот пен прокариоттарды қолдануға, екіншісінде – ферменттерді, үшіншісінде – химиялық синтезді қолдануға бейімделген.

Биологиялық технологиялардың көптеген процестері ортақ болып табылады.

Арнайы - өзіндік спецификалық ерекшеліктері бар (пенициллин өсіру, тұмау вирустарын тауық эмбриондарында культивирлеу). Осыған байланысты биотехнологиялық процестер микробиологиялық, фито – зообиотехнологиялық болады.

Биотехнологиялық процестер шартты түрде биологиялық, биохимиялық, биоаналогты болып бөлінеді.

Биологиялық процестер прокариот пен эукариоттарды қолдануға бейімделген.

Биохимиялық процестер ферменттерді қолданса, биоаналогты процесте тірі ағзаларға функционалды жақын химиялық синтез немесе заттардың жартылай синтезі жатады.

Процестерді 3 режимнің біреуін қолдану арқылы жүргізеді:

• периодты

• жартылай үздіксіз

• үздіксіз

Периодтық режимде процестерді басынан аяғына дейін регламент бойынша жүргізеді, барлық операциялар аяқталған соң оны қайталайды.

Жартылай үздіксіз режимде алымды – құйылымды процесс жүзеге асырылады, биосинтез шыңында қандай да бір антибиотиктің культуралды сұйықтығының 30 – 70% алады да, бір мезгілде балғын қоректік ортаны қосады.

Үздіксіз режимде культуралды сұйықтықтың алынуы мен балғын қоректік ортаны қосу үздіксіз жүреді. Фазалық күйіне байланысты биотехнологиялық өндірісте ингридиенттерді қатты фазалы, газды фазалы деп бөледі. Олар газды пайдалануға бейімделген.

Процестердің орындалу шарттарына қарай:

1. Бір сатылы

2. Екі сатылы

3. Көп сатылы.

Бір сатылы процестер бір фазалы күйдегі жасушаларды қолдануға арналған.

Екі сатылы процесте әр түрлі фазадағы жасушалар қолданылады, ал көп сатылы процеске генетикалық инженерия тән.

Биотехнология тірі системада өтіп жатқан физико – химиялық, биохимиялық, физиологиялық процестерге негізделеді, нәтижесінде энергия бөлінуі, өнімдердің синтезі мен деградациясы, ұйымдасқан құрылымдардың пайда болуы жүреді. Осыдан, биотехнологияда ғылыми және өндірістік мәселелерді шешуге арналған дайын үлкен материалды база болады. Бұл базаны қолдануға шектеу жасайтын мәселе тірі обьектілерде жүретін процестердің толық меңгерілмеуі, техниканың жетіспеушілігі мен рентабелділікке қойылатын қатаң талаптардың қажеттілігі. Сондықтан тірі ағзалардың ір түрлі түрлері мен топтары және олардың жасушалары биотехнология ортасына біртіндеп енгізеді.

Биотехнология тек қана ғылыми және өндірістік мәселелерді ғана шешпейді. Биотехнологияда үлкен методологиялық міндет бар – ол ғылыми – техникалық прогрестің көмегімен адамның тірі табиғатқа әсерінің масштабын үлкейтуін, тірі системалардың адамның тіршілік шарттарына қалыптасуын жылдамдатады. Бұрын адамның тірі ағзаға әсер етуі жасанды іріктеумен ғана шектелген. Қазіргі кезде жасанды іріктеу биотехнологияда тарихи алғышарт ретінде қолданылады. Олар жоғарғы деңгейде эволюциямен қабысатын бір құрылымдық жүйені көрсетеді.

Биотехнология экологиялық таза және жоғары үнемді өнімдерді өндіруші. Бірақ үлкен прогресске аяқ басу үшін биотехнология фундаментальді ғылымдардың жетістігіне мұқтаж.