Витаминдер, жалпы сипаттама. Витаминдерге жалпы сипаттама

Биотехнология: пәні, даму бағыттары, нысандары және әдістер. 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. 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 жөне 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. Гендік инженерия. Соңғы жылдары молекулалық биология мен генетика ғылымдарының жетістіктеріне байланысты гендік инжерения ғылымы пайда болды. Гендік инженерия организмдердің жаксы қасиеттерін сақтап қалумен қатар оған сапалы қасиет бере алады. "Инженерия" термині құрастыру деген мағынаны білдіреді. Гендік инженерияның мақсаты — алдын ала белгіленген үлгіге сәйкес генотипі жағынан жақсарған организмдер алу. Алғаш рет гендік инженерияның тәсілдерін пайдаланып инсулин алды. Инсулин гормоны адамның ұйқы безінде жасалынады. Егер инсулиннің түзілуі бұзылатын болса, адам диабет ауруына шалдығады. Қазір дүние жүзінде 60 млн-нан астам адам диабетпен ауырады. Осы уақытқа дейін инсулин гормонын сиыр мен шошқаның ұйкы безінен алатын. Ал инсулинге тәуелді адамдардың саны жылдан-жылға арта түсуде. Осы себептерге орай адамның инсулин генін бактерияға гендік инженерия әдісімен көшіру керек болды. 1982 жылы адамның инсулин синтездейтін генін ішек таяқшасы бактериясының генотипіне енгізді. Сонда көлемі 1000 л бактерия себіндісінен 200 г-ға дейін инсулин өндіруге болады екен. Бұрынғы әдіс бойынша есу гормонының мұндай мөлшерін өндіру үшін сиырдың немесе шопщаның 1600 кг ұйқы безі қажет болар еді. Инсулиннен кейін гендік инженериялық әдіспен самотропин деп аталатын өсу гормонын бактерияларда синтездеу қолға алынды. Самотропин ірі қара малдардың сүтінің артуына қой мен шошканың еттілігінің жақсаруына әсер ететіні анықталды. Жасушалық инженерия Жасушалық инженерия жоғары сатыдағы организмдердің, өсімдіктер мен жануарлардың жеке жасушаларын және ұлпаларын жасанды көректік орта жағдайында өсіру. Жасушалық инженерия әдісі арқылы бір жасушаның ядросын екінші жасушаға көшіру және ядросыз жасушаларды өсіріп алуға болады. Жасаңды көректік ортада, яғни "in vitro" (жасанды) жағдайында жануарлардың (ит пен мысықтың, тышқан мен адамның) гибридтік жасушасын алған. Жануарлар жасушасын коректік ортада ұзақ өсіруге болады. 1997—1999 жылдары жануарлар инженериясын зерттейтін ғалымдар үлкен табысқа жетті. Англияда Розлин атындағы институттың ғалымдары алты жастағы саулық қойдың желінінің жасушасын "in vitro" жағдайында өсіріп, анасы тектес ұрпақ алды. Жапон елінде осындай өдісті қолданып, ірі қара малдың тұқымын, Оңтүстік Африка мен АҚШ-та кұрбақа мен тышқанның дараларын шығарды. Қазір өсімдіктер биотехнологиясының ауыл шаруашылығында маңызды бағыттары коп-ақ. Біріншіден, есімдіктердің кез келген органдарынан жасушасын алып, коректік орта жағдайында өсіріп, тұтас өсімдік алуға болады. Екіншіден, осы әдіспен бір жылда 1 млн есімдік алуға болар еді. Үшіншіден, жасушалық биотехнологияға негізделген жасанды коректік ортада синтезделетін экономикалық маңызды косымша заттарды (алка-лоидтер, гликозидтер, хош иісті майлар, дәмді заттар, табиғи бояулар, т.б.) алуға болады. Төртіншіден, өсімдіктерді клондық көбейтуге және сауықтыруға болады. Мысал ретінде, Қазақстанда алғаш рет өсімдіктер биотехнологиясының негізін калаған профессор Ізбасар Рахымбаевтың басшылығымен, микрокөбейту әдісін пайдаланып, өсімдіктердің 2400-ден астам түрлерін шығарды. Осындай жұмыстардың нөтижесінде сирек кездесетін және жойылып бара жатқан өсімдіктердің генофондысын сақтауға және көбейтуге, сәндік өсімдіктердің бірегей сорттарын тез арада көбейтін алуға мүмкіндік туды. "In vitro" жағдайында сауықтыру әдісін қолдану арқылы шаруашылықта пайдаланатын картоптың барлық бағалы сорттарын шығаруға болады. Қазақ мемлекеттік ұлттық университетінің өсімдіктер физиологиясы және биохимия кафедрасында бидай мен арпа тозаңқаптарын өсіру жұмыстары табысты жүргізілді. Гаплоидтік регенерант өсімдіктер алынды. Қытай ғалымдары андрогендік гаплоидтер негізінде күріштің, бидайдың, жүгерінің, қара бидайдың, арпаның, т.б. дақылдардың сорттарын шығарды. Бір жасушадан алынған тұтас есімдік және оның ұрпақтары белгілі антибиотикке төзімді болады. Осында көрсетілген әдіс бойынша есімдіктердің температураға, тұзды топырақ және зиянды жөндіктерге төзімді касиеттерін арттыруға болады. 2. Биотехнология дамуының тарихи кезеңдері. Алғаш рет «биотехнология» термині 1917 жылы Карл Эреки шошқаларды қант қызылшасымен қоректендіру кезінде олардың өнімдерінің жоғарылауы жасалған жұмыстарының нәтижесінде берілген. Биотехнологияның пайда болуы мен даму тарихында ғылыми пән ретінде голланд ғалымы Е.Хаувинк 5 кезеңді ажыратты. 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. Биотехнологияның пайда болуы және дамуы микроорганизмдерді қолдануға тікелей байланысты. Осыдан 6000 жыл бұрын көне Египет елдерінде және XIX ғасырдың ортасында Еуропа елдерінде микроорганизмдерді нан, қышқылды-сүт тағамдарын дайындау, спиртгі және т.б. алу үшін кеңінен қолдана бастады. Ерте заманнан дәстүрлі технологияда қолданылып келе жатқан микроорганизмдерге қарағанда, жоғарғы сатыдағы организмдердің жасушалық өсінділері биотехнологияның жаңа объектісі болып саналады. Олардың тіршілігіне негізделе отыра, биологиялық белсенді заттар, вакциналар, моноклональды антиденелер өндіріледі. Жасушалық биотехнология -биотехнологияның аса маңызды бағыттарының бірі болып саналады. Ол негізінде жаңа объект -оқшауланған жасушаларды қолдануға бағытталған, яғни эукариоттық организмдердің жасушаларын немесе ұлпаларын, сонымен қатар өсімдік жасушаларының ғажайып қасиеті - тотипотенттікке негізделген. Бұл саладағы жетістіктер глобальды теориялық және тәжірибелік тапсырмаларды шешуге зор мүмкіндік туғызды. Осыған байланысты фундаментальды ғылымдар саласында мынандай күрделі дағдарыстар шешімін тапты: ұлпалардағы жасушалардың өзара байланысы, жасушаның дифференциялануы, морфогенез, жасушалардың тотипотенттігінің жүзеге асуы, рак жасушаларының пайда болуы және т.б. Тәжірибелік мақсаттарға қол жеткізу барысында: селекцияға, жануарлар жасушасын колдана отырып, дәрі-дәрмектік биопрепараттар және өсімдіктерден көп мөлшерде бағалы биологиялық метаболиттерді алуға, атап айтқанда, арзан дәрі-дәрмектер, сонымен қатар вируссыз өсімдіктерді өсіру, олардың клондық көбеюіне және т.б. аса көңіл аударылып отыр. Жасушаларды организмнен тыс өсіруге болатыны туралы идеялар XIX ғасырдың аяғында байқала бастады. XIX ғасырдың аяғы мен XX ғасырдың басында неміс ғалымы X. Фехтинг (1892), С. Рехингер (1893), Дж. Харбеландт (1902) өсімдіктер ұлпасы мен органдарының сахароза сіңдірілген сорғыш қағазда өсуін шапшаңдатуға алғашқы рет қадам жасады. Ешқандай нәтиже шықпаса да, бұл жүргізген жұмыстардың зор маңызы болды. Бұл зерттеулерде байқалған идеялар сол замандағы ғылымның дамуын анықтады және ондаған жылдардан соң олардың дұрыстығы дәлелденді. Ал жануарлар жасушасын жасанды қоректі ортада өсіру алғашқы per XX гасырдың басында жүргізілді. Зерттеушілер көп уақытқа дейін, өсімдік жасушаларын жасанды ортада өсіру барысында тиісті нәтиже ала алмады. Бұл салада алғашқы жетістіктер өткен ғасырдың 30-шы жылдарында алынып, сол ғасырдың 60-70-ші жылдарында өсімдіктер және жануарлар жасушаларын өсіру бағыты қарқындап дамыды. XX ғасырдың 70-ші жылдарында жасушалық өсіндіні өсіруде маңызды жетістіктерге қол жеткізілді. Бұл кезде өсімдіктер протопластарын бөліп алу әдістері ойлап шығарылды, сонымен қатар сомалық жасушаларды будандастыру ашылды. Жоғарғы өсімдіктердің оқшауланған протопластары мен жакуарлардың жасушалық өсінділері, будандастыру және оларға генетикалық бөгде зат (жасушалық органеллалар, бактериялар) енгізу арқылы жасушалық конструкторлық объектіге айналды. Жасушалық конструкторлық әдістерді қолдану өсіндідегі продуценттік жасушалардың қасиеттерін жақсартуды көздейді, ал өсімдіктер жасушаларын қолданған кезде, жаңа қасиеті бар (өсімдік жасушасының тотипотенттігіне негізделген) өсімдіктердің түрін алуға мүмкіндік туғызады. Қазіргі күні биотехнологияның үздіктері болып, АҚШ және Япония елдері саналады, бұл елдерде ауылшаруашылық, фармацевтік, тағам және өндірістік биотехнология салалары өте жақсы дамыған. Ал ферменттік препараттарды, аминқышқылдарын, белокты, дәрі-дәрмектерді өндіру бойынша, көп жетістіктермен көш ілгері дамыған болып Еуропа елдер (Германия, Франция, Ұлыбритания) және Ресей саналады. Бұл елдерде биотехнология жаңа техника және жоғарғы технологияның қолдануымен, тағы да биотехнологияның салаларындағы қарқынды түрде орындалған фундаментальды және тәжірибелік зерттеулерімен сипатталады. Қазақстанда биотехнология саласының дамуы жасушалық өсінділермен тікелей байланысты. Қазақстан ғалымдары А.Қ. Бұлашев, Қ.Қ. Мұқанов және т.б гибридомды технологиясының негізінде көптеген антигендерге моноклональды антиденелерді алуды жүзеге асырды. Бүгінгі күні А.Қ. Бұлашев басқарған авторлар тобы өндіретін бруцеллез, туберкулез, лептоспироз және т.б антигендерге арналған моноклональды антиденелер тәжірибеде кеңінен қолданылады. XX ғасырдың соңы, XXI ғасырдың басы, жасушалық биотехнологияның жаңа жетістіктерімен адам баласын таң қалдырады. Ерекше орын алатын сала ол - гибридомды технология. Моноклональды антиденелерді қолдана отырып, тек инфекциялық және рак ауруларын анықтап ғана қоймай, сонымен қатар лейкоз, гепатит В және стрептококкалық ауруларын емдеуге болады. Медициналық тәжірибеде фетальды жасушаларды, орталық жүйке жүйесінің және қалқанша без ақауларын емдеу үшін кеңінен қолданады. Жасушалық биотехнологияның табыстары биология, биохимия, медицина, ветеринария және т.б. салаларында кеңінен қолданылады. Биотехнологияның болашағын және оның адам өміріндегі маңызын, жапон профессоры К. Сакагучи былай сипаттайды: «... не қаласаңыз соны микроорганизмдерден таба аласыз, олар ешқашан сізді алдамайды... Жануарлар мен өсімдіктер жаоушаларының күрделі, әлі толық зерттелмеген тұқым қуалау аппаратына әрекет жасау, биотехнологияның қолдану салаларын кеңейтеді және оның принципиальді басқа бағыттарын тудырады». 3. Қазақстандағы биотехнологияның деңгейі және болашақтағы даму бағыттары. Қазақстан Республикасында биотехнологияның ауылшаруашылық өндірістерімен байланысты саласы қарқынды дамуда. Қазақстанда 1987 жылдан бастап 2 биотехнологиялық орталық жұмыс істей бастады. Бұл халықтардың негізгі жұмыстары, өсімдіктерді селекциялауға қажетті шаруашылыққа қолайлы, бағалы белгілері бар; жаңа генетикалық донорларды алудың тиімді биотехнологиялық әдістерін өңдеу, диагностикалық препараттар мен аса қауіпті және кең тараған ауруларға қарсы вакциналарды жасауға бағытталды. Биотехнологиялық зерттеулер Қазақстан Республикасының Ұлттық Академиясының ғылыми зерттеу институттарында, Қазақ ауылшаруашылық ғылымдар академиясында және бірқатар жоғары оқу орындар мен Қытай, Германия, АҚШ, Польша, Венгрия т.б. елдердің ғалымдарымен бірлесіп гендік, хромосомалық, клеткалық, ұлпалық және популяциялық деңгейде жүргізуде. Қазақстанда маңызды жетістіктердің бірі 1993 жылы Биотехнологиялық Ұлттық орталығының құрылу болды. Биотехнологиялық Ұлттық орталықтың фундаментальді зерттеулерді жүргізетін, базалық мекемелерінің бірі молекулалық биология саласындағы ғылыми орталықтардың ішіндегі ең ірісі М.А. Айтхожин атындағы молекулалық биология және биохимия институты болып отыр. Құрамына бірқатар ғылыми институттар мен ғылыми-өндірістік институттар кіретін Биотехнологиялық Ұлттық ортадықтың негізгі бағыты әлемдік нарықта биотехнологиялық өнімдердің номенклатурасы мен бәсекелестік қабілеттілігін жоғарлатуға мүмкіндік беретін тиімді жаңа биологиялық технологияларды өңдеу және ірі ғылыми жетістіктерді жылдам практикаға енгізу. Қазіргі кезеңде биотехнологияның Қазақстанда дамуы аса қарқынды емес, осыған байланысты халықты меднциналық, ауылшаруашылық және өнеркәсіптік биопрепараттармен қамтамасыз ету өте қиын болып тұр. Келтірілген мәліметтерден Қазақстанда биотехнология жаңадан ғана дамып келе жатқанын көруге болады. Биотехнологиялық зерттеулерге жіберілетін қаржы Қазақстанда басқа елдермен салыстырғанда, мысалы Ресейден - 34 есе, ЕО - 4997 есе, АҚШ - 10601 есе аз. Қазақстан Республикасында көп тоннажды өндірісте биотехнологиялық өнімдерді өндіруге технологиялар, мамандар және де басқада мүмкіншіктер бар. Мысалы, ферменттерді өндіріп, оларды спирт, нан өндірісінде және басқа тағам өндірісінде пайдалануға болады. Өндірілген ферменттерді республиканың ішінде және экспортқа жіберуге болады. Фермент өндірісінің мүмкіншілігі Қазақстандағы барлық спирт зауыттарының ферменттерге қажеттілігін қанағаттандырыла алады, ферментті препараттардың біразын ТМД елдеріне экспорттауға болады. Әлемде көптеген елдерде бензиннің октан санын жоғарлату үшін этанолды экологиялық жағынан қауіпті тетраэтилқорғасының орнына пайдаланады. Осы мәселеге байланысты жоғары тазаланған этил спиртін (99,6%) өндіру қосымша экологиялық мәселелерді шешеді, қосымша бұл биотехнологиялық өнімнің өз құны төмен болады. Өсімдіктерді зиянкестерден қорғауда биотехнологиялық әдістерді пайдалану өзекті мақсат, бұл үшін пайдаланатын микроорганизмдердің дақылдары қауіпті емес және экологиялық зияны жоқ. Өсімдіктерді қорғайтын бактериальды препараттарды өндіру. Қазақстанның қажеттілігін қамтамасыз етіп, өсімдіктерді қорғайтын химиялық препараттардың импортын азайтуға мүмкішілік тудырады. Қазақстанда шығарылатын биопрепаратгардың кейбір түрлері көрсетілген. Жоғарыда келтірілген мәліметтерге сүйене отырып келесі қорытынды жасауға болады. Қазақстанда биотехнологияның қарқынды дамуына мүмкіншілік бар, осы жұмыстарды жүргізуге болашақта білікті мамандар - биотехнолог және биологтар қажет болады. Әл-Фараби атындағы ҚазҰУ-дің биология факультетінде көптеген кафедралар осы мамандарды дайындауға қатысады, оның ішінде белсенді жұмыс - жасайтындардың бірі - микробиология кафедрасы. 4. Биотехнологиялық өндірісте қолданылатын биологиялық агенттер мен қоректік орталар туралы жалпы мәлімет.Жиырмасыншы ғасырдың 70-ші жылдары жасуша өсіндісін алу аса маңызды ғылыми жаңалықтардың бірі болды. Ол кезде көптеген ғалымдар, жасушалардың организмнен тыс өсуін ғылым мен сиқырдың әрекеттесуі деп қарастырды. Жасушалық биотехнологияның өркеңдеп дамуы, көптеген сұрақтардың жауабын тауып түсіндіре білді. Плазманың орнына пластмасалы табақшалар мен құрамында белгілі бір мөлшерде тұз қоспалары, аминқышқылдар және витаминдер бар қоректі орталар қолданыла бастады. Бірақ ол кезде қоректі орталардың құрамында, толық тазармаған: жылқы сарысуы, тауық эмбриондарының өңделмеген экстрактары, сондай ақ бұзау эмбрионының сарысуы секілді биологиялық заттар болды, Көптеген қарапайым жасуша өсінділері үшін мұндай қоректі орталар бүгінгі күнге дейін қолданылып келеді. Табиғи қоректі орталар трды ерітінділерден, адам немесе жануар сары суларынан, ұлпалық экстрактан, амниондық сұйықтықтан тұрады. Жасушалық биотехнология саласында жасанды қоректі орталар кеңінен қолданылады. Жартылай жасанды қоректі орталарға әртүрлі белокты препараттардың ферментті підролизаттары жатады: лактальбуминнің гидролизаты, бұлшық ет гидролизаты, гемгидролизаты және т.б. Кеңінен қолданылатын синтетикалық қоректі орталарға 199 ортасы және Игла ортасы жатады. Олардың құрамына 60 артық компоненттер кіреді: 20 аминқышқылдары, 17 витаминдер, нуклеин қышқылының компоненттері, липидтер көздері, 8 минералды тұздар және басқа да заттар болады (кесте 4). Синтетикалық қоректі орталарды, тұзды ерітінділерде жоғарыдағы химиялық заттарды белгілі мөлшерде еріту жолымен дайындайды. Барлық қоректі орталардың құрамына, оның рН анықтау және бақылау үшін 0,002% фенол қызыл индикаторының ерітіндісін қосады. рН төмендегенде ортаның түсі сарғыштанады, бұл жасушалар метаболизмінің өнімдерімен ортаның қышқылдануының көрсеткіші. Мұндай жағдайда қоректі ортаны ауыстырады. Индикаторлардың көмегімен қоректі орталарға баға беруге болады. Тұзды ерітінділердің және қоректі орталардың рН реттеу үшін 7,5% бикарбонат натрий және 3% сірке қышқылы ірітінділері қолданылады. Жануарлар және адам жасушаларын өсіруге қолданылатъш барлық қоректі орталарды екі топқа бөледі: өсу қоректі орталары, жасушалардың тіршілігін және көбеюін қамтамасыз етеді, құрамында 2-10% қан сары суы болады, бастапқы күндері жасушаларды өсіру үшін қолданылады; тіршілігін сақтап тұрушы қоректі орталар, жасушалардың тек тіршілігін сақтайды, көбеюін қамтамасыз етпейді, құрамында сары суы болмайды, жасуша өнімдерін лабораторияда ұзақ сақтау үшін қолданылады. Қоректік орта[1] Пайдалану мақсатына қарай қоректік орталардың топтары негізгі 3 топқа бөлінеді: 1) Әмбебап қоректік орта. Бұл ортада хемогетеротрофты, арнайы органикалық заттарды қажет етпейтін микроағзалардың көптеген түрлері өседі. Бұл орталарға бактериялар жақсы өсетін ет-пептонды сорпасы және ашытқы саңырауқұлақтарға лайықты сусло жатады. 2) Арнайы орта. Ерекше органикалық заттарды қажет ететін және әмбебап ортада өспейтін хемоорганотрофты микроағзаларды өсіретін орта. Мысалы,спирохеталарға көміртегі мен аминқышқылдардан басқа, ұзын тізбекті майлы қышқылдар қажет. Олар қан сарысуы құрамына кіреді. Сондықтан спирохеталарға арналған қоректік ортаға қан не қан сарысуын қосады. Ал кейбір теңіздерде тіршілік ететін бактериялар, мысалы, Marinomonas туысына жататындар, теңіз суына қажетті болады. 3) Элективті немесе таңдамалы орта. Бұл орта табиғи субстраттардан (топырақ, су, тағамдардан, өсімдік пен жануарлардан) микроағзалардың жеке топтарын бөліп алуға арналған. Оларды микробиологияға С.И.Виноградский енгізді. Элективті деп микроорганизмдердің белгілі бір тобының немесе түрінің өсуіне қажетті құрамы ерекше қоректік орталарды атайды. Элективті ортаны жасау барысында микроағзалардың физиологиясын және зат алмасуын, олардың қоректік зат көзіне талғамын, ортаның қышқылдығын, оттектік мөлшерін, температураны және т.б. жағдайларды ескеру қажет. Мысалы, азот қоспалары жоқ минералды ортада, жарық көзі бар жағдайда, молекулярлы азот сіңіруші көк жасыл балдырлар жақсы өседі. Осы ортаға қосымша органикалық энергия көзін және көміртегі көзін қосып, қараңғы жағдайда аэробты, азот сіңіруші Azotobacter-ді өсіріп алуға болады. Ал осы ортада оттексіз жағдайда тежесе, анаэробты, азот сіңіруші Clostridium дамиды. Құрамы әр түрлі элективті қоректік орталарды пайдаланып, түрлі фототүзуші бактерияларды бөліп алуға болады. Мысалы, күкіртті фотосинтездеуші бактерияларды бөліп алу үшін органикалық заттар жоқ қоректік ортаны пайдаланады. Ол ортада сульфидтің бар- жоғын және оның мөлшеріне байланысты әр түрлі бактерияларды бөліп алуға болады. Биологиялық агент - био 5. Эукариоттар мен прокариоттар жасушаларының морфологиясы және цитологиясы. Прокариот және эукариот жасушалар құрылысының ортақ және ерекше қасиеттері. Прокариоттар — Прокариоттарға микроорганизмдер мен көк-жасыл балдырлар жатады. Прокариоттардың мөлшері өте кішкентай, ұзындығы 1—10 мкм. Прокариоттардың эукариоттардан айырмашылығы — олардың айқындалған органоидтері, яғни эндоплазмалық торы, Гольджи жиынтығы, митохондриялары болмайды. Жануарлардың және өсімдіктердің жасушаларында жақсы айқындалған түйіршіктер болады. Олар — нәруыз, май және гликоген сияқты қор заттарынан тұрады. Прокариоттың эукариоттан негізгі айырмашылығы — онда қалыптасқан ядросы және хромосомалары болмайды. Прокариот ДНҚ-сының эукариот ДНҚ-сынан айырмашылығы — мұнда ДНҚ-ның сыртын нәруыздар қаптап тұрмайды және пішіні сақина тәріздес болып келеді. Прокариот жасушаларында мембрана құрылымы болады, олар микроорганизмдердің энергетикалық процестеріне қатысады. Мысалы, көк-жасыл балдырлардың мембрана құрылымында хлорофилл болады және олар фотосинтез процесін жүзеге асырады. Кейбір микроорганизмдерде мембрана құрылымдары аэробты тыныс алу процестеріне қатысады. Негізінен, прокариоттар жасушаның жай екіге бөлінуі арқылы көбейеді, яғни аналық жасуша екі жас жасушаға тікелей бөлінеді. Прокариоттардың маңызы[өңдеу] Ертеде прокариотты организмдер арқылы өте көп жұқпалы аурулар тараған. Көптеген елдерде халыктың аурудан қырылып қалғаны тарихтан белгілі. Олар — тырысқақ, күйдіргі, оба (әр жануарларда әртүрлі аталады), т.б. аурулар. Қазақстанда осы аурулардың табиғи ошақтары әлі күнге дейін бар. Жұқпалы ауруларға жататын жіңішке ауруы, сарып, іш өту және сүзек сияқты ауру түрлері адамдар үшін қазір де қауіпті. Көптеген ішек ауруларын прокариоттар тудырады. Асқазан, тоқ ішек жаралары және қарындағы ісік, қарып асты безінің ісік аурулары — хеликобактер пилориум микроорганизмі арқылы таралады. Аурулардың осы микроорганизмдер арқылы тарайтынын 1983 жылы Австралия дәрігерлері Б. Дж. Маршал мен Дж. Р. Уоррен ашқан. Б. Маршал осы микроорганизм жасушасының себіндісін (культурасын) ішіп, өзіне тәжірибе жасап көрген. Жарты айдан соң ол гастритпен қатты ауырып, əрең дегенде тетрациклин және Денол дәрісін ішіп жазылған. Ішек және асқазан аурулары тазалық сақтамаған кезде қол орамал арқылы прокариотты организмдерден жұғады. Сондықтан да қоғамдық орындарға барғанда, қолды сабынмен жақсылап жуған дұрыс және шыбын-шіркей, тарақандардан сақтанған жөн. Қазіргі кезде ғылымның жетістіктеріне байланысты, осы прокариоттар тарататын қауіпті ауруларға қарсы емдеу жұмыстары жақсы жолға қойылған. Прокариоттардың өзінен өндірілетін биологиялық белсенді заттар — антибиотиктерді пайдаланып емдеу жұмыстары қолға алынды. Бірінші антибиотик пенициллинді өткен ғасырдың 40-жылдарында микробиолог Александр Флеминг ашты. Микробтардың қатысуымен әртүрлі антибиотиктер, дәрі-дәрмектер, витаминдер және ферменттер алынады. Қазіргі кезде микробиологиялық өндірістер жүздеген миллиард долларға өнімдер шығарады. Прокариоттарды зауыттардың өздерінде тот баспайтын үлкен ыдыс — ферменттерде есіріп, оларды күнделікті өмірде пайдаланады. Біздің республикамызда Ақмола облысы Степногор қаласында "Прогресс" атты микробиологиялық зауыт бар. Осы зауыт жылына жүздеген мың тонна витаминделген азық-түліктік үстемелер, аминкышқылдары, инсектицидтер (жәндіктерге қарсы улы заттар) және микробтан жасалынатын ферменттер шығарады. 1 г. топырақтың құрамында 300 млн-нан 2 млрд-қа дейін бактериялар болады. Барлық сыра, шарап, спирт, және техникалық өнімдер (ацетон, сірке қышқылы) шығаратын зауыттар прокариотты организмдерді пайдаланады. Адамзат ертеден-ақ май, ірімшік, әртүрлі сүттен алынатын өнімдерді алу үшін ашытқы бактерияларын пайдаланған. Ұлттық тағамдар мен сусындар үшін (айран, қымыз, шұбат, құрт, т.б.) ашытқы бактерияларын қолданған. Көк-жасыл балдырлар пайдалы прокариоттарға жатады. Олар атмосфералын азотты игеріп, оны нәруыз құрамына байланыстырады. Көк-жасыл балдырларды топырақты биологиялық азотпен тыңайту үшін қолданады. Мысалы, жапон шаруалары көк-жасыл балдырларды күріш шаруашылығына пайдаланады. Көк-жасыл балдырлар органикалық заттармен ластанған сулы жерде жақсы өсетіндіктен, олар ластанудан тазартудың биоиндикаторы болып саналады Эукариоттар (грек. еu – жақсы, толығымен және karyon – ядро) – құрамында ядросы бар организмдер. Эукариоттарға барлық жоғары сатыдағы жануарлар мен өсімдіктер, сондай-ақ бір немесе көп жасушалы балдырлар, саңырауқұлақтар және қарапайымдар жатады. Эукариоттар жасушалары прокариоттармен салыстырғанда күрделі келеді. Эукариоттар жасушалары көптеген ішкі мембраналармен жеке бөліктерге (компартементтерге) бөлінеді. Бұл бөліктерде бір мезгілде бір-біріне тәуелсіз әр түрлі хим. реакциялар жүреді. Бұл жасушаларда ядро мен түрлі органеллалар (митохондрия, рибосома, Гольджи кешені) қызметтері жақсы жіктеледі. Клетка ядросы, митохондриялар, пластидтер цитоплазмадан екі қабат мембрана арқылы шектеледі. Ядрода жасушаның генетик. материалдары (ДНҚ, онымен байланысқан заттар) шоғырланады. Өсімдік жасушаларының хлоропластары негізінен Күн сәулесін сіңіріп, оны фотосинтез нәтижесінде органик. заттардың хим. энергиясына айналдырса, митохондриялар көмірсулар, майлар, белоктар, т.б. органик. қосылыстарды ыдыратып энергия түзеді. Эукариоттар жасушалары цитоплазмасының мембраналық жүйесі (эндоплазмалық тор, Гольджи кешені) – жасуша әрекетін қамтамасыз ететін макромолекулаларды түзіп, жинақтайды. Эукариоттар жасушалары митоз жолымен бөлінеді.[ 6. Жасуша құрылымы негізгі субжасушалық компонентердің биохимиялық сипаттамасы (нуклеин қышқылдары, ақуыздар, амин қышқылдары, көмірсулар, липидтер). Жасуша - тірі организмдердің (вирустардан басқа) құрылымының ең қарапайым бөлігі, құрылысы мен тіршілігінің негізі; жеке тіршілік ете алатын қарапайым тірі жүйе. Жасуша өз алдына жеке организм ретінде (бактерияда, қарапайымдарда, кейбір балдырлар мен саңырауқұлақтарда) немесе көп жасушалы жануарлар, өсімдіктер және саңырауқұлақтардың тіндері мен ұлпаларының құрамында кездеседі. Тек вирустардың тіршілігі жасушасыз формада өтеді. Жасушаның құрамында 80-нен астам химиялық элементтер кездеседі. Олар жасушадағы зат алмасу процестеріне қатысады. Әрбір жасушаның құрамы ағзалық және бейағзалық қосылыстардан тұрады. Ағзалық қосылыстарға: нәруыздар (ақуыз), майлар, көмірсулар және нуклеин қышқылдары жатады. Бейағзалық қосылыстар: су және минералды тұздар. Ағзалық қосылыстар жасуша құрамының 20-30% үлесіне тең. 1. Нәруыздар - көміртегі, сутегі, оттегі, азот, күкірт және т. б. элементтерден тұратын күрделі ағзалық заттар. Нәруыздар 45°-80° С-да ұйиды. Олардың құрамы 20 аминқышқылынан тұрады. 2. Майлар үш элементтен құралған, олар: көміртегі, сутегі, оттегі. Майлар судан жеңіл, суда ерімейді. Май глицерин мен май қышқылынан тұрады. 3. Көмірсулар - майларға ұқсас, көміртегі, сутегі, оттегіден тұрады. Көмірсу деп аталу себебі, сутегі мен оттегінің арақатынасы сумен бірдей. Демек, сутегі атомы оттегі атомынан 2 есе көп деген сөз. Көмірсуларға әр түрлі суда тез еритін тәтті (кристаллы) қанттар жатады. Бұлардың ішінде көбірек таралғандары - глюкоза (жүзім қанты) мен гликоген (жануарлар крахмалы). Гликоген бауыр мен бұлшықеттер жасушаларында кездеседі. Нәруыздар, майлар және көмірсулар - жасуша цитоплазмасының, ядросының және органоидтарының негізгі құрылыс материалдары болып саналады. Нәруыздардың молекулалары жасушадағы химиялық реакцияларды тездетуге қатысады. Нәруыздар мен көмірсулар ыдырағанда энергия бөлінеді. Майлар жасуша жарғақшасының құрамында көп болады, әрі энергия көзінің негізгі қоры болып табылады. Жасушаның бейағзалық заттары - су мен минералды тұздар. Жасуша цитоплазмасында су мөлшері аздау болады. Сондықтан цитоплазма - қоймалжың, жартылай созылмалы сұйықтық. Су жасушаға еріткіш ретінде өте қажет. Себебі жасушадағы түрлі химиялық реакциялар тек еріген заттардың арасында жүреді. Қорек заттары жасушаға тек сұйық (еріген) күйінде қабылданады. Жасушаның 80%-ы су. Оңдагы кажетсіз өнімдер мен зиянды заттар су арқылы сыртка шығарылады. Жасуша цитоплазмасында тұздардан көбірек кездесетіндері: хлорлы натрий, хлорлы калийден баска натрий, калий, кальций, магнийлердің фосфорлы және көмірқышқылды тұздары. Минералды тұздар судың жасушалар мен жасушааралық заттардың арасында теңдей бөлінуін қамтамасыз етеді. Нуклеин қышқылдары (лат. nucleus - ядро) жасуша ядросында түзілетіндіктен осылай аталған. Нуклеин қышқылдарының құрамында көміртегі, оттегі, сутегі және фосфор болады. Нуклеин қышқылдары 2 топка бөлінеді: Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ); Рибонуклеин қышқылы (РНҚ). ДНҚ - жасуша хромосомасында (ядрода) болады, ол тұқымқуалау белгілерін ата-аналарынан ұрпақка берілуін кадағалайды. Жасушадағы нәруыздардың құрамын анықтайды. РНҚ - жасушаның цитоплазмасында болады. РНҚ әр жасушаның өзіне ғана тән нәруыздардың түзілуіне қатысады. Ақуыз — молекулалары өте күрделі болатын аминқышқылдарынан құралған органикалық зат; тірі организмдерге тән азотты күрделі органикалық қосылыс. Аминқышқылдары қалдықтарынан құралған жоғары молекуларлық органикалық түзілістер. Ақуыз организмдер тіршілігінде олардың құрылысы дамуы мен зат алмасуына қатысуы арқылы әртүрлі және өте маңызды қызмет атқарады. Ақуызды зат - құрамында міндетті түрде азоты бар күрделі органикалық қосылыс. 7. Жасушаның құрылымдық элементерінің негізгі құрылысы мен қызметтері.Адам ағзасы (организмі) - миллиардтаған жасушалардан құралған, өзддгінен реттеліп, жаңарып тұратын біртұтас күрделі жүйе. Ағзанын даму үдерісінде жасушалар мен жасушааралық заттар - ұлпаларға, мүшелерге, мүшелер жүйесіне және біртұтас ағзаға бірігеді. Жасуша - тіршіліктің негізгі бірлік өлшемі. Барлық тірі ағзалардың денесі (вирустан басқасы) жасушадан тұратыны сендерге мәлім. Жасушаның құрылысы электронды микроскоптың көмегімен терең зерттелді. Электронды микроскоппен жасуша құрылымдарының өте ұсақ бөлшектеріне дейін анық көруге болады. Жасушалардың құрылысы мен қызметін зерттейтін ғылымды цитология (гр. kytos - жасуша, гр. logos - ғылым) дейді. Жасушалар құрылысы, қызметі, пішіні, мөлшері жағынан әр түрлі болады. Адам денесі жасушаларының пішіні - домалақ, ұзынша, жалпақ, төртқырлы, көпқырлы, призма төрізді және т. б. Жасуша мөлшері мен пішінінің әр түрлі болып келуі аткаратын қызметіне байланысты. Мысалы, канның эритроцит жасушалары сұйық ортада болғандықтан домалақ; тері жасушалары көпқырлы; бұлшықет жасушалары ұзын; жүйке жасушалары көп өсінділі (жұлдыз тәрізді) және т. б. Жасушалардың мөлшері де түрліше: адам ағзасындағы ең ірі жасушалар - жұмыртқажасушасы мен жүйке жасушасы. Қан мен лимфада болатын ең кішкене жасушалар - лимфоциттер. Жасуша плазмалық жарғақша, цитоплазма, ядро және органоидтардан (эндоплазмалық тор, рибосома, митохондрия, лизосома, Гольджи жиынтығы, жасуша орталығынан) тұрады. Плазмалық жарғақша (лат. membrano - жарғақ, қабық) жасушаның сыртын қаптайды, май мен нәруызды заттардан түзілген. Өсімдіктердің плазмалық жарғақшасының сыртында цитоплазмадан бөлінген өлі заттан түзілетін жасунықты (целлюлозалы) қалың қабықшасы болады. Мұндай қабықша жануарлар мен адамның жасушаларында болмайды. Олардың жасушалары тек плазмалық жарғақшамен ғана қапталады. Жарғақшаның қызметі: Жасушаның ішіндегі барлық қоректік заттар мен кажетсіз өнімдер жарғақша арқылы өтеді. Плазмалық жарғақшаның өте жұқарған жерінде жұқалтырлы ұсақ тесікшелер - шұрықтар болады. Заттардың барлығы осы шұрықтар арқылы өтеді. Плазмалық жарғақша жасушаның ішіне қажетті заттарды оңай өткізіп, зиянды заттарды өткізбейді; Жарғақша арқылы жасуша қоршаған ортамен қатынас жасайды. Әр түрлі заттар тек жасушаның ішіне ғана өтпей, көршілес жасушаларға да өтеді. Қатар жатқан екі жасушаның цитоплазмалары саңылау арқылы бір-біріне өтеді. Цитоплазма (гр. kytos - жасуша, гр. plasma - іркілдек сұйықтық) - жасушаның ішін толтырып тұратын іркілдек сұйықтық. Жасуша мен сыртқы орта арасында жүретін зат алмасуды қамтамасыз ететін жасушаның қажетті бөлімі. Цитоплазма жасушаның ішінде үздіксіз қозғалыста болады. Егер қоршаған ортаның температурасы көтерілсе (жоғарыласа), цитоплазманың козғалысы да күшейеді, төмендесе - баяулайды. Жоғары температурада цитоплазмада зат алмасу үдерісі (қоректену, тынысалу) жылдамдайды. Ядро - жасушаның реттеуші орталығы. Пішіні - домалақ, таяқша, үрмебұршақ тәрізді, екі жағы қысыңқы және т. б. эритроциттер (қан жасушасы) мен тромбоциттерде(қанның пластинкасы) ядро болмайды. Ядроның сыртын цитоплазмадан бөліп тұратын екі қабат жарғақша қаптайды. Ядроның ішінде толтырып тұратын іркілдек ядро шырыны болады. Ядро қабықшасында да өте ұсақ тесіктер - шұрықтар бар. Ядро солар арқылы цитоплазмамен байланысады. Ядро цитоплазмамен тығыз байланысып, жасушаның барлық тіршілік әрекеттеріне (өсу, көбею, зат алмасу) қатысады. Ядро кабықшасы (жарғақшасы) заттардың козғалысын (ядроға енуі, ядродан шығуы) реттейді. Ядро шырынында хромосомалар мен ядрошықтар болады. Хромосома (гр. chroma - түсі, гр. soma - тән, тез боялатын дене) - тұқымқуалау қасиетін сақтайтын жіл, таяқша тәрізді түзіліс. Адамның дене жасушаларында хромосомалардың саны тұрақты - 46, жыныс жасушаларында 23. Хромосоманың бөліктерін - «ген» (грекше гр. genos - туыс, тегі бір) дейді. Гендер хромосоманың ұзындығына қарай түзу сызық бойымен орналасқан. Олар тұқымқуалау белгілерін ұрпақтан ұрпаққа жеткізіп отырады. Ядрошықтар - кейбір жасушаларда пішіні мен құрылымын өзгертіп тұратын тығыз түзіліс (денешік). Жасушалардың бөлінуге дайындық кезеңінде ядрошық жойылып, басқа кезеңінде қайта түзіледі. Ядрошық нуклеин қышқылының синтезіне қатысады. 8. Сүтқышқылды бактериялардың сипаттамасы, табиғатта таралуы, практикалық маңызы. Сүт қышқыл бактериялар адамның өмірінде көне заманнан бері қолданылып келеді. Сүт қышқыл бактериялар нан пісіру, балық тұздауда, көкөністерді консервілеуде, сүт қышқылды және десерттік шырындарды дайындауда қолданылады. Сүт қышқыл бактериялар ашытқылармен бірігіп, тамақ биотехнологиясында микроорганизмдердің ең бағалы және құнды тобы болып табылады. Олардың биологиялық пайдалы қасиеттерін қолдана отырып,әртүрлі жоғары сапалы құнды өнімдер алады. Соның ішінде адамның күнделікті тамақтануында негізгі орынды алатын шипалы сүт өышқылды өнім-айран болып табылады. Сүт қышқыл бактерияларынан биотехнологиялық процестер арқылы тағам өнімдерін, мал азығын сүрлеуде, дайындауда және олардан органикалық қышқылдар алу үшін кеңінен қолданғандықтан, оларға деген ғылыми қызығушылық қазіргі таңда дамып келеді. Сүт қышқыл бактериялары табиғатта кеңінен таралған. Олар өсімдіктердің эпифитті микрофлорасының құрамына кіріп, өсімдіктердің тамыры мен топырақта, адаммен жануарлардың ішектері мен сілекейлі қабаттарында кездеседі. Сүт қышқыл бактерияларын топырақтардың әртүрлі типтерінен де табуға болады. Олардың көп мөлшері қара топырақты жерлерде кездеседі: шабындық және шабындық- бетпақ жерлерде аз. Ал шөл далада өте аз мөлшерде болады. Мәдени өсімдіктер сүт қышқыл бактерияларына бай. Олардың көп мөлшері тамыр аймақтарында болады. Сүт қышқылының түрлік құрамы әр қилы. Сүт қышқыл бактерияларын адамның ас қорыту жүйесінің барлық бөлімдерінде болады. Сәбилердің асқорыту жүйесінен бифидобактериялар кездеседі. Сүт қышқыл бактерияларын бір кең топқа біріктірудің өзі ашу барысында өнәм ретінде сүт қышқылын түзетіндігіне негізделген. Сүт қышқыл бактериялары көмірсулардыы негізгі өнім ретінде сүт қышқылына дейін ашытатын, қозғалмайтын,спора түзбейтін, грам оң, пигмент түзбейтін нитратты нитретке дейін тотықсыздандырмайтын микроаэфильді микроорганизмдер тобы. Бұл бактериялар тобы адамзат баласына ертеден белгілі болған. Содан бері оларды үй жағдайында және тағам өнеркәсіптерінде тағам мен сусындарды ұзақ уақыт сақтау, өңдеу үшін пайдаланып келеді. Микробиология ғылымының дамуына байланысты сүт қышқыл бактериялардың морфологиялық және физиологиялық, дақылдық қасиеттері мен оларды қолдану сферасы жөнінде білімдер жан-жақты дамыды. Сүт қышқыл бактериялары сүт өндіру технологиясында маңызды орын алады. Олар сүт қантын сүт қышқылына дейін ашыта отырып, pH-тың төмендеуіне, казеиннің ұюына және қышқылға сезімтал микробтардың тіршілікке қабілеттілігін басуға алып келеді. Сүт қышқыл бактериялары клетка формасы бойынша таяқшалар және коккалар. Әрбір жеке клеткалардың мөлшері әрқайсысында әртүрлі. Lactobacillaceae тұқымдасының Lactobacillus туысы мөлшері 1,0-10*0,5-1,2мкм таяқша тәрізді бактериялардан тұрады. Лактобациллалар сүт, дән және ет өнімдерінде, ағын суларда, сырада, шарапта, жемістермен шырындарда, маринадтарда кездеседі. Олар адамдармен көбінесе жылы қанды жануарлардың ауыз қуысында, ішек жолдарында және қынапта паразиттейді, әдетте патологиялық процестер тудырмайды. Түрлерінің көпшілігі қозғалмайды. Сиырларды сау уақытында және одан кейiнгi өңдеуде сүтке даусыз бактериялар түседi бұл қанша гигиена шарттарын сақтаса да болатын нәрсе. Әдетте жаңа сауылған сүттегi бактериялардың дамуын тежеу үшiн бiрден салқындатады, өңделмеген шикi сүттi пастерлейдi, яғни патогендi бактерияларды жою үшiн ысытып жылытып алады. Соның өзiнде көптеген патогендi емес бактериялар тiрi қалады. Бактериялардың сүттегi құрамы мынадай +15 +30 С- де Streptococcus lactis грамоң микроорганизм және көптеген басқа стрептококктар (грамоң) оған қоса Lactobacillus- қа ұқсас бiрақ ұшында iсiнетiн таяқ тәрiздi клеткалары бар коринеморфты яғни шоқпар тәрiздi коринеморфты бактериялар Мысалы, Microbacterium, Brevibacterium, Streptococcus lactis 10 C-те жақсы дамиды, бiрақ 40 С жоғары температурада оның дамуы тоқтайды, 30-40 С –те Lactobocillus, Streptococcus lactis грамоң әр түрлерi және полиморфты iшектi бациллалары басымдылық танытады Мысалы, Е coli, Streptococcus lactis және Lactobacillus сүтқышқылды бактерияларға жатады. Ашыту үстiнде анаэробты тыныс бұл бактериялар лактозадан сүт қанты жиналып сүттiң ашуына әкелетiн сүт қышқылын түзедi Streptococcus lactis және Lactobacillus құрайтын колониялар аса үлкен емес колонияның максималды диаметрi бiрнеше миллиметрден аспайды, пигменттелмеген және өзiндiк бор түсi болады. Streptococcus lactis түзу қырлары бар тегiс колонияларды құрайды. Егер қорек агарына майдаланған кальций карбонатын салса колония маңында сүт қышқылы кальций карбонатын ерiткен орнында ашық зоналар пайда болады. Стрептококктер сүтқышқылды өнiмдердi алуға қажет Сыртқы түрiнен оларың басқа стрептококктерден айырмашылығы жоқ, Lactobacillus клеткалары таяқша тәрiздес болады, бiр-бiрiне қосылып колония түзедi. Колониялардың бетi бұдыр текстуралы, ал шеттерi формат дұрыс емес болады. Сүтте басқа да бактерияларды табуға болады, солардың iшiнде iшекте тiршiлiк ететiн Alcaligenes (грамтерiс) туысына жататын таяқшаларды. Мак-Конки агарында оларды колония айналасындағы сарғыш зоналар арқылы тануға болады. 9. Ферменттер. Құрылысы. Ферменттер активтілігінің реттелуі. Ферменттер — барлық тірі организмдер құрамына кіретін арнайы ақуыздар. Химиялық реакцияларды жеделдетеді. Реакция түрлеріне сай ферменттер 6 топқа бөлінеді: оксидоредуктазалар, трансферазалар, гидролазалар, лиазалар, изомеразалар, лигазалар. Ферменттер жасушаларда синтезделіп, биохимиялық реакцияларға қа­тысатын ақуыздық табиғаттағы биокатализатор болып табылады. Фермент немесе энзим (лат. fermentum – ашу; грек. en – ішінде, zim – ашытқы; 19 ғ. Ван Гельмонт ұсынған) алғашқыда ашыту үдерістерін­де анықталған зат. Энзимология, ферментология – ферменттерді зерттейтін ғылым саласы. Ол басқа ғылымдармен: биология, генетика, фармакология, химиямен тығыз байланысты. Ферменттердің қызметі туралы алғашқы ғылыми еңбекті Кирхгофф (1814) жариялады. Кейін ашу үдерісі ашытқы жасушаларында ғана өтеді деген ұйғарым жасаған Л. Пастерге (1871), Либих фермент­тер жасушалардың өмір сүруіндегі пайда болған өнім, ол жасушада да, олардан бөлек те қызмет атқарады деген қарсы пікір білдірді. Либихтің ғылыми көзқарасы М. Манассейна (1871), Бухнер (1897) зерттеулерінде эксперимент жүзінде дәлелденді. Жасушаларда синтезделген ферменттер өзіне тән арнайы қызметтер­ін организмнің барлық мүшелерінде атқарады. Ферменттік қасиет, негізінен глобулалық құрылымдағы ақуыздарға тән екені белгілі. Бірақ, қазіргі кезде кей­бір фибриллалық ақуыздар да (актин, миозин) катализдік белсенділік көрсететіні анықталды. Ферменттердің құрылысы Ферменттер(энзимдер) — табиғаты ақуызды органикалық катализаторлар. Олар өсімдік, жануар және микроорганизм клеткасында көптеген күрделі биохимиялық түрлендірулердің өзара байланыстылығын және реттілігін қамтамасыз етеді. Құрылысы бойынша барлық ферменттер екі топқа бөлінеді: - біркомпонентті, каталитикалық қасиетке ие тек қана ақуыздардан тұратын ферменттер; - екікомпонентті, ақуызды бөліктен(апофермент) және табиғаты ақуызды емес органикалық заттармен байланысқан ферменттер. Апоферменттер ферменттердің ерекшелігіне әсер етеді, ал ақуыздардың ақуызды емес топтармен байланысуы оның каталитикалық белсенділігін арттырады. Ферменттердің көпшілігі екі компонентті болып келеді. Көптеген ферменттердегі ақуызды емес топтарға витаминдер мен олардың туындылары жатады. Мысалы, В1, В6, В12 витаминдер, пантотен және фоли қышқылы т.б. Көптеген ферменттердің құрамына оларға белсенділік беретін металдар кіреді. Ондай металдарды кофакторлар деп атайды. Мысалы, α-амилазаның кофакторы кальций, ал каталазаныкі — темір. Бірқатар ферменттер маг­ний, марганец, мырыш, мыс, молибден қатысында өзінің белсенділігін күшейтеді. Ферменттерге тән ерекшелік каталитикалық белсенділігі өте жоғары, ол химиялық катализаторлардың белсенділігіне қарағанда айтарлықтай жоғары. Ферменттер реакцияны 108..1011 есе тездететін қабілетке ие. Ферменттердің екінші ерекшелігі әсерінің таңдаулы болуы, мысалы инвертаза тек сахарозаны ғана ыдыратады, ал басқа дисахаридтерге әсер етпейді. Көптеген ферменттер тек белгілі бір байланыс түріне ғана әсер етеді. Мысалы, пепсин ақуыз молекуласындағы пептидті байланыстарды гидролиздейді. Ферменттердің химиялық катализаторлардан ерекшеленетін үшінші қасиеті қоршаған орта әсеріне(температура әсеріне, сутек иондарының концентрациясы, активатор және ингибиторлардың болуы және т.с.с.) сезімталдығы. Ферменттердің химиялық катализаторлардан артықшылығы олардың қалыпты қысымда және салыстырмалы төменгі температурада — 20 тан 70 °С аралығында әсер етеді.  Тірі организмде жүретін барлық процестер ферменттердің қатысуымен атқарылады. Олардың әсерімен қорек құрамындан күрделі заттар қарапайым қосылыстарға ыдырап, соңынан олардан осы организмге тән макромолекулалар түзіледі. Ферменттерге өте зор талғамдылық қасиет тән. Әр фермент тек белгілі бір затқа, белгілі бір байланыс түріне әсер етеді. Мысалы, мальтоза қантын ыдырататын мальтаза ферменті басқа қанттарға эсер етпейді. Ферменттер әрекетінің негізіңде үш түрлі әсер жатады 1) жинақтау (концентрациялау әсері; 2) бағдарлау (ориентациялау) әсері; 3) көп бағытты катализ. Ферменттің активті орталығы белоктағы полипептид тізбегінің әртүрлі бөліктерінде орналасқан болады. Активті орталық қызметі әртүрлі екі бөлімнен тұрады: жанастырушы (якорлық) және каталиттік орталықтар. Жанастырушы орталық. Жанастырушы орталық деп фермент молекуласындағы каталиттік реакцияға түсетін затты (субстратты) байланыстыруға жауап беретін бөлім. Субстраттың фермент молекуласына бекітіліп орналасуы жанасу арқылы жүреді. Жанасатын бөлімдегі аминоқышқылдар радикалдары фрагментін «якорлық алаң» деп айтады. Жанастырушы орталықтың аминоқышқылдық құрам әр фермент үшін әртүрлі екендігі байқалады. Субстраттың жанастырушы орталыққа бекітілуі ферменттік реакция түріне байланысты әртүрлі аралықта орналасқан аминоқышқылдармен атқарылады. Бекіту процессі лизин қалдығындағы екінші амин тобы, немесе глутамин қышқылындағы екінші карбоксил тобы, немесе цистеин қалдығындағы сульфгидрилдік топтардың әсерлесуі арқылы өтетіні анықталған. Жанастырушы орталықтың маңызды қызметіне оның субстраттың молекуласын ферментке мықты бекітуі және оның құрамындағы реакцияға қатысатын топтарды активті орталыққа қатаң түрде тура әкелуі жатқызылады. Жанастырушы орталық фермент-субстрат комплексінің қалыптасуын қамтамассыз етеді және катализдің жүруіне жағдай жасайды. Каталиттік орталық. Активті орталықтың каталиттік бөлімінде субстраттың химиялық өзгерісі өтеді, реакция өнімі түзіледі. Каталиттік орталықтың қызметі химиялық құрылысына байланысты әртүрлі. Бір компонентті ферменттерде олар полипептидтік тізбектегі сол орталыққа жиналған аминоқышқылдар радикалдарының қызметші топтарына байланысты, қос компонетті ферменттерде бұл кофакторға, оның табиғатына байланысты жүреді.   10. Қарапайымдылар биотехнологиялық нысан ретінде. Жалпы сипаттама. Қарапайымдылар - бір жасушалы, өте ұсақ, микроскоп арқылы көрінетін жәндіктер. Морфологиялық жағынан қарағанда қарапайымдылар бір жасушалы формалар, ал тіршілік қасиеттері жағынан алғанда дербес өмір сүретін жеке организм, тірі организмге тән зат алмасу, қозғалу, тітіркену, ортаға бейімделу, ас қорыту, зәр шығару, тыныс алу, даму т. б. қызметтерін атқарады. Қарапайымдылардың клеткасының пішіні және мөлшері алуан түрлі болады. Олардың мөлшері 3-4 микроннан бірнеше миллиметр шамасында болады. Мысалы, инфузория стентордың ұзындығы - 1,5 мм. Қарапайымдылардың құрылысы көп жасушалылардың жасушасының құрылысымен бірдей – цитоплазмадан, ядродан және органоид бөлшектерінен құралған. Цитоплазма екі қабат түзейді, ашық түсті сыртқы - эктоплазма және қоңырқай, түйіршікті ішкі - эндоплазма. Қоймалжың сұйық цитоплазмада көптеген органоидтар орналасқан: митохондриялар, эндоплазмалық тор, рибосомалар, Гольджи аппараты, т. б. Цитоплазмада ас қорыту вакуолі түзіліп тұрады, олар ас қорыту ферменттерін шығарып, қорек заттарды қорытады. Органикалық заттар мен сұйықтық тамшылар жасушаға фагоцитоз және пиноцитоз жолымен өтеді. Тұщы суларда тіршілік ететін қарапайымдыларда жиырылғыш вакуолі зәр шығару, осмос қысымын реттеу және тыныс алу қызметін атқарып отырады. Клеткадағы зат алмасу жолында пайда болған несеп заттар сыртқа жиырылғыш вакуолі арқылы шығарылады. Тұщы суда тіршілік ететін карапайымдылардың цитоплазмасындағы тұздың және басқа ерітіндінің концентрациясы өзін қоршаған судың концентрациясынан әлдеқайда жоғары болғандықтан, осмос қысымына байланысты сыртқы ортадағы су жасушаның ішіне енеді, ал жиырылғыш вакуоль артық суды үнемі сыртқа шығарып тұрады, соның нәтижесінде жасуша жарылмай бірқалыпты түрде сақталынады. Судың құрамындағы ерітілген оттегі цитоплазмада қалып, сыртқа су арқылы көмірқышқыл газы шығарылып отырады, осылайша тыныс алу процесі жүреді. Цитоплазманың орталық бөлімінде ядро орналасады. Қарапайымдылардың көпшілігінде ядросы біреу (моноэнергидты), сондай-ақ екі, көп ядролы қарапайымдыларда жиі кездеседі (полиэнергидты). Ядрода қабықша, ядрошырыны, ядрошық және хромосомалар болады. Қарапайымдыларда қозғалыс органойдтары жақсы жетілген. Олар, жалған аяқтары, яғни псевдоподиялары - pseudopodia (латынша pseudo - жалған, poda - аяқ) және жіптәрізді талшықтар мен кірпікшелер. Қарапайымдылардың көпшілігі жыныссыз және жынысты жолымен көбейеді. Жыныссыз көбеюінде жасушаның негізгі бөліну тәсілі - митоз. Жынысты көбеюі аталық және аналық жыныс жасушаларының (гаметаларының) бір-бірімен қосылуы арқылы өтеді, осындай процесті - копуляция деп атайды. Копуляция нәтижесінде ұрықтанған жасушадан - зигота пайда болады. Зигота диплоидты, өйткені ол екі гаплоидты жыныс жасушаларының (гаметалардың) қосылуы нәтижесінде түзіледі. Жыныс жасушаларының (гаметаларының) мөлшері мен пішіні әр қилы болады. Аталық және аналық гаметалардың мөлшері және құрылысы бірдей болса, бұлардың қосылуын - изогамия копуляциясы деп атайды, ал үлкендеу келген аналық гамета - макрогамета, кішілеу келген аталық гамета - микрогаметамен қосылса - анизогамия копуляциясы деп атайды. Қарапайымдылар конъюгация (ядроның қосылуы), ұрпақ алмасуы, шизогония, гаметагония, спорогония жолымен де көбейеді. Қарапайымдылардың бір ерекшелігі - қолайсыз жағдайларда (су кеуіп қалса, мұзға айналса, қорек жетпесе, т.б.) жасуша сыртына қалың қабық шығарып, цистаға айналады. Циста күйінде қарапайым ұзақ уақыт тіршілік етеді. Қолайлы жағдай болғанда жасуша циста қабығын тастап әрекетті тіршілікке кіріседі. Қоректену тәсіліне қарай карапайымдылар екі топқа бөлінеді: автотрофты және гетеротрофты. Автотрофты қарапайымдылар (жасыл эвглена, вольвокс т. б.) органикалық заттарды хлорофилл дәндерінің жәрдемінен синтездеу арқылы алады, немесе фотосинтез арқылы қоректенеді. Гетеротрофты қарапайымдылар дайын органикалық заттармен қоректенеді (бактериялармен, көк-жасыл балдырлармен, ұсақ қарапайымдылармен). Кейбір гетеротрофты қарапайымдылар және паразиттік тіршілік ететін карапайымдылар дайын органикалық заттарды осмос жолымен бойына сіңіру арқылы қоректенеді. Мұндай қоректену тәсілін сапрофиттік қоректену деп атайды. Бұларға топырақтарда тіршілік ететін қарапайымдылардың кейбір түрлері және паразиттер: трипаносома, лейшмания, трихомонас, безгек плазмодиясы т. б. жатады. Кейбір қарапайымдылар автотрофты және гетеротрофты тәсілімен қоректене ала-ды, бұларды миксотрофты жәндіктер деп атайды. Мысалы, жасыл эвглена - миксотроф. Қарапайымдылардың 70 000-нан астам түрлері белгілі, тұщы суларда, теңіздерде, ылғалды топырақтарда кең тараған және жануарлар мен адамның денесінде паразиттік тіршілік етеді. Бұлар 5 типке бөлінеді. 11. Ағынды суларды биологиялық тазартуда белсенді лайдың компоненті Ф ЕНУ 703-11-15 ретінде қарапайымдылардың рөлі.Ағынды суларды тазарту – құрамындағы заттарды, сондай – ақ патогенді микроорганизмдерді жоюға немесе ажыратуға әкелетін әдістер жүйесі. Су қоймаларының өз - өзін табиғи жолмен тазарту барысында ағын сумен бірге түскен затарды да бұзылуға ұшырауы мүмкін. Бұл процесс барысында заттар концентрациясы, құрылымы және құрымы уақыт пен кеңістік бойынша өзгеріске ұшырайды. Сондықтан су қоймаларда табиғи тазарту қондырмалардың маңызы зор. Ағын суларды тазарту схемасын жасау көптеген факторларға байланысты. Бұл схема тазартылған судың қанша мөлшері өндірісті сумен жабдықтауға және қанша мөлшері суқоймаларына құйылатындығын есептеу үшін қолданылады. Ағын суларды тазартуда бірнеше қондырғы типтері пайдаланылады: Локальды (цехтік) Жалпы (зауыттық) Аудандық (қалалық) Локальды тазартқыш қондырғылар – технологиялық процестерден кейін тікелей ағын суларды тазалауға арналған. Ағын суларды локальды тазартқыш қондырғылармен су жабдықтау жүйелеріне жібермес бұрын тазартады. Мұндай қондырғыларда әдетте физико – химиялық тазарту әдісін (тұндыру, ректификация, экстракция, абсорбция, ионды алмасу, оттық) қолданады. Жалпы тазалау қондырғылары тазарту жұмыстарының бірнеше сатыларын біріктіреді:  Бірінші (механикалық) Екіншілік (биологиялық) Үшіншілік (тазалауға дейінгі) Аудандық қондырғылар негізінен ағынды суларды механикалық және биологиялық әдіспен тазартады. Биологиялық тазалау әдісі микроорганизмдердің ағынды сулардағы түрлі қосылыстарды өздерінің субстраты ретінде пайдалану әрекетіне негізделген. Бұл әдістің құндылығы оның ағын су құрамындағы органикалық және бейорганикалық кең спектрлі заттарды жоюында жатыр. Алайда бұл әдістің ойдағыдай жүруі үшін тазалау қондырғыларының құрылысына көп мөлшерде қаржы бөлу қажет. Тазарту процесі барасында тазалаудың технологиялық режимін қатаң сақтау және микроорганизмдердің ластанудың жоғары концентрациясына өте сезімтал келетінін ескеру қажет. Сондықтан биологиялық тазарту жүргізбестен бұрын, ағын суларды сұйылту қажет. Ағын суларды биологиялық жолмен тазарту процестерінің 2 әдісі бар: Аэробты – микроорганизмдер заттарды тотықтыру үшін оттегі пайдаланады. Анаэробты – микроорганизмдер бос күйіндегі еріген оттегімен де, сондай – ақ нитратиондарыны электрондарының артық акцепторларымен баййланысқа түсе алады. Бұл процестерде микроорганизмдер электрон акцепторы ретінде органикалық заттардың көмірсуын пайдаланады. Аэробты және анаэробты процестерге таңдау жасаған кезде, әдетте бірінші түріне ерекше көңіл бөледі. Аэробты жүйелер өте сенімді,тұрақты жұмыс атқаратын, өте көп зерттелген. Анаэробты процестер аэробты процестерге қарағанда жүру жылдамдығы баяу. Бірқатар артықшылығы бар: 1.Активті түзілген тұнба массасы аэробты процесс кезінде түзілген массадан төмен. 2. Араластыруға кететін энергия шығыны төмен. 3.Қосымша энергия тасушы биогаз түзіледі. Анаэробты тазалау процесі нашар зерттелген, процестің жүруі үшін үлкен көлемдегі қымбат тазалау қондырғылары қажет. Құрамы мен пайда болған түріне байланысты ағынды сулар үш негізгі категорияға бөлінеді: 1.Ағынды суларды тазалау әдістері. Табиғатты, қоршаған ортаны ластанудан қорғау мен табиғи ресурс ретінде тиімді пайдалану мақсатында қайтарылып қолдану үшін ағынды су құрамындағы ластағыш заттардың түрі мен мөлшеріне қарай әртүрлі әдіспен тазаланылады.Өнеркәсіп ақаба суларын тазалайтын әдістердің топтастырылуы. 2. Механикалық тазалау әдісі Механикалық әдісте ағынды судағы ірі және ұсақ түйірлі тез тұнатын бөлшектерді өздігімен тұндырып немесе оларды және қалқып шығатын заттектерді тұндырғыш сүзгіш, құмұстағыш арқылы өткізіп, немесе әртүрлі конструкциялық техника құралдарын (торларды,електерді, гидроциклондарды, т. б.) қолданып, ал беттік ластағыштарды - мұнайұстағыш, май мен смола аулағыш жабдықтар мен материалдарды пайдалану арқылы жояды. 3.Ағынды суды химиялық тазалау әдісі Химиялық әдісте ластағыштардың физикалық-химиялык қасиеттерін ескере отырып, оларды химиялық агентгерді қолдану арқылы жояды. Химиялық тазалауда қолданылатын негізгі әдістерге: нейтралдау, тотықтыру және тотықсыздандыру жолдары жатады. 12   Саңырауқұлақтар биотехнологиялық нысан ретінде: саңырауқұлақтардың биотехнологиялық өндірістегі рөлі. Саңырауқұлақтар – төменгі сатыдағы өсімдіктердің ішіндегі ең көп тарағаны, олардың 100000-дай түрі кездеседі. Басқа өсімдіктер типтерінен басты айырмашылықтары пластидтері, хлорофилі болмайды. Бұлар дайын органикалық заттармен қоректенуге бейімделген гетеретрофты өсімдіктер. Түрлері бойынша Жейтін саңырауқұлақтар және Жеуге жарамсыз саңырауқұлақтар болып бөлінеді. Олардың вегетативтік денесі тарамдалып матасқан гифалардан (жіңішке жіпшелерден) тұрады. Бұлар бір-бірімен матасып грибница немесе мицеллий деп аталатын саңырауқұлақтың денесін құрайд Саңырауқұлақтар тайгада, тундрада, далалы жерлерде, тау ормандарында, шалғындықта, батпақта, қоймаларда, құрылыстарда кездеседі. Сөйтіп табиғатта зат айналымына қатысады. Бактериялар мен топырақта болатын басқа да майда саңырауқұлақтар бірлесіп, өсімдіктер мен жануарлардың, саңырауқұлақ қалдықтарын (өсімдіктің құраған бөліктері, жануарлардың, майда бунақденелілердің өлекселері) ыдыратып, шірітеді. Сөйтіп топырақты ағзалық заттармен байытып, құнарлылығын арттырады. Өсімдіктер мен жануарлардың қалдықтары ыдырамай, өңделмей, топырақта жата берсе, әр түрлі жұқпалы аурулардың таралуына себепші болар еді. Саңырауқұлақтардың қалдықтарды ыдыратуы топырақтың тазаруына, аурулардың таралмауына көп пайдасын тигізеді. Қалың ағашты ормандардың жапырақтары жыл сайын жаппай түсетіні белгілі. Ағаштардың түбінде өсетін қалпақшалы саңырауқұлақтар жапырақтарды ыдыратып, оларды қара топыраққа айналдырады. Сондықтан орман арасындағы топырақтың құрамы өсімдіктерге қажетті минералды тұздарға өте бай болады. Саңырауқұлақтардың құрамы ферменттерге бай. Ферменттерді әр түрлі салаға пайдаланады, олар: жеміс шырынының түсін өзгертеді; шикізаттарды (мал азығын, қағаз қалдықтарын) өңдейді; нәруыздарды, крахмалды сүйылтады. Зең саңырауқұлағынан пенициллин антибиотигі алынады. Аспергилден лимон қышқылы өндіріліп, медицинада, өнеркәсіпте кеңінен қолданылады. Жеуге жарамды қалпақшалы саңырауқұлақтар мен ашытқы саңырауқұлақтары тағамға пайдаланылады. Тутанхомон фараонының қорымын ашуға қатысқан 21 адам аспергилл саңырауқұлағының споралары өкпені зақымдағандықтан, өмірден озды. Оны кейін басқа египет қорымдарындағы адам мүдделеріне қаптал өскен аспергилдер арқылы анықтаған. Саңырауқұлақтар мен бактериялар топырақ құрамындағы кейбір зиянды бактериялардың көбейіп кетпеуіне ықпал етеді. Өздерікен арнайы зат бөліп, зиянды бактериялардың өсуін тежейді. Оларды антибиотиктер деп атайды. Ондай антибиотиктерге бактериялардан бөлінетін стрептомицин, тетрациклин және саңырауқұлақтардан алынатын пенициллин жатады. Бұл антибиотиктерді өндірісте жасанды жолмен алу жолға қойылған. Адам баласы бұл дәрілерді күнделікті пайдаланады. Соңғы кезде медицинада жүректі, бүйректі операция жасап ауыстырғанда пайдаланылатын дәріні топырақтағы саңырауқұлақтан бөліп алды. Өсімдіктерді тез өсіретін белсенді зат - гибереллин, зиянды бунақденелілерге қарсы қолданылатын боверинде саңырауқұлақтардан алынады. Саңырауқұлақтардың пайдалы жақтары толық анықтауды қажет етеді. Жылдан - жылға халық саны өсіп келеді. Адам баласын тағаммен қамтамасыз ету - кезек күттірмейтін мәселе. Сондықтан саңырауқұлақтарды тек дәрі алу үшін ғана емес, тамаққа пайдалану үшін де қолдан өсіреді. Арнайы орындарда қарашірік топыраққа жылқы тезегін қосып, қозықұйрықтың спораларын себеді. Сонда ғана ол ұзақ жылдар түсім береді. Қазір 70 елде қозықұйрық, жазғы түбіртек егу жолға қойылған. Одан жылына 14 млрд доллар қосымша табыс түседі. Қазақстанда да қозықұйрық пен жазғы түбіртекті қолдан өсіру жүзеге асырылуда. Саңырауқұлақтар табиғатта зат айналымына қатысады, әр түрлі қалдықтарды ыдыратып, шірітіп топырақ құнарлылығын арттырады. Сондай-ақ қауіпті аурулардың таралмауына пайдасын тигізеді. Саңырауқұлақтардың құрамы ферментке бай. Жеуге жарамды саңырауқұлақтар құрамында 80-90% су, 2-4%-ға жуық нәруыз, 1%-ға жуық май болады. Демек олар тағамға пайдаланылады. Өте қажетті дәрі өндіруде де маңызы зор. Зиянды бактериялардың өсуін тежейтін дәрілер антибиотиктер деп аталады. Саңырауқұлақтардан өсімдікті тез өсіретін белсенді зат гибереллин алынады. 14.  Тұқымқуалау мен өзгергіштік туралы жалпы түсінік.Тұқымқуалаушылық - ата тектерге тән белгілерді сақтаудағы тірі ағзалардың ортақ қасиеті. Тіршілік иесінің бұл ерекшелігін көбеюге дейінгі ДНҚ - ның еселенуі кезіндегі генетикалық ақпараттың берілуімен қамтамасыз етіледі. Өзгергіштік - тірі ағзалардың өз ата тектерінен айырмашылығындағы ортақ қасиеті. Дарақтар көбею кезінде ата тектерінен ешкімнің көшірмесін толық бере алмайды. Шындығына келсек, дарақтардың жыныссыз көбеюі кезінде де аналық формалардың дәлме-дәл көшірмесі болмайды. Өзгерістерді математикалық талдау арқылы есептеп шығаруға болады, өзгергіштік белгілердің қарапайым графикалық жолдардың біреуі - өзгермелі нұсқалар қатары және өзгермейтін нұсқалық қисық сызық болады. 15.Жалпы түсінік: құрылымдық метаболизм және анаболизм. Энергетикалық метаболизм және катаболизм. Құрылымдық және энергетикалық метаболизм түрлерінің жасушадағы өзара байланысы. Зат алмасу немесе метаболизм деп тірі ағзада өтетін барлық химиялық реакциялардың жиынын айтамыз. Зат алмасу нәтижесінде ағзаға қажет заттар түзіледі және энергия бөлінеді. Ағза мен сыртқы орта арасында әрқашан зат және энергия алмасуы үздіксіз жүріп отырады. Күрделі қоректік заттар ас қорыту мүшелерінде қорытылып құрылысы жай заттарға айналған соң ащы ішектен қанға және лимфаға өтеді. Қан және лимфа ағыны арқылы ұлпаларға жеткізіледі. Әр мүшенің жасушалары өзіне тән және өсіп-өнуіне қажетті қарапайым заттарды түзеді. Қоректік заттардың ыдырауынан пайда болған энергияны жасушалар әр түрлі физиологиялық үрдістер үшін жұмсайды. Артық түскен заттарды өзіне қор етіп жинайды. Ал жасушалардың тіршілік етуі нәтижесінде түзілген қорексіз заттар өкпе, тері ішек арқылы сыртқа шығарылып отырады. Метаболизм - клетканың тіршілігін қамтамасыз ететін, организмде жүріп жататын барлық химиялық процесстердің жиынтығы. Бұл организмнің тіршілік қабілетін сақтау және сыртқы ортамен қарым-қатынасын, организмге қоректік заттардың еніп, олармен ферменттер әсерінен ыдырауын, пайда болған жай заттардың еніп, олармен ферменттер әсерінен ыдырауын, пайда болған жай заттардың клеткалар мен органдарға тасымалдануы. Катаболизм биологияда организмде тіршілік әрекеті процессінде пайдаланылған энергияны босата отырып, қажетсіз заттарды денеден сыртқа шығарып тастау. Анаболизм - тірі ағзадағы жасушалар мен тіндердің құрылымдық бөліктерін түзуге және жаңартуға бағытталған химиялық процестердің жиынтығы, жасушалардың қоректік заттарды сіңіруге бағытталған процессі. Анаболизмде жасушаға тән емес химиялық заттар өзгеріп, түрге тән заттарға айналады. Катаболизммен бір уақытта өтеді. 16.Прокариот және эукариот жасушаларының тыныс алуы. Аэробты және анаэробты тыныс алу. Анаэробты тыныс алу типі бос оттек болмайтын ортада тіршілік етіп, дамитын организмдерге тән. Анаэробты ұғымын 1861жылы Луи Пастер ашыту майқышқылды бактерясын анықтағаннан кейін енгізді. Оттексіз ортаға екінші рет бейімделген организмдердің азғана түрлері - бұл адамдарда ауру тудыратын ашытқылар, кейбір қарапайымдар: дизентерия амебасы, лямблия, лейшмания. Аэробты организмдер оттекті толықтай қолданатын ортада дамиды. Аэробты организмдер арасында ерекше орын алатын фотосинтездеуге қабілетті организмдер - цианобактерялар, балдырлар, жоғары сатыдағы өсімдіктер. Олар бөліп шығаратын оттек барлық аэробты организмдердің дамуын қамтамасыз етеді. Азотты бактериялар мен басқа да аэробты организмдердің әрекеті өсімдіктердің қоректенуін жақсартып, олардың өнімділгінің артуына әсер етеді. Аэробты тыныс алу тәсілі анаэробты тыныс алу тәсіліне қарағанда тиімділеу, өйткені кез келген тыныс алу тәсілінде міндетті түрде әрбір тірі организмде болатын глюкоза молекулаларының тотығу процессі жүреді, тек оттектің қатысуында бұл процесс әлдеқайда тиімді өтеді. 17.Ферментативтік катализ теориясының негізігі тұжырымдары. ферментативтік реакцияның белсену энергиясы. «Фермент-субстрат» аралық комплексінің туындауы. Ферменттің активті орталығы. Бұл сыртқы қосымшалар катализаторлардың көмегімен химиялық реакциялардың жылдамдығының қоздырылуы немесе өзгеруі. Ферменттер катализделетін реакцияның түрі бойынша өте ерекше. Әртүрлі әсерлі бірнеше мың ферменттер белгілі және олардың әрқайсысы ерекше, басқаларынан өзгеше кеңістікті құрылымға ие. Ферменттер молекуласы ақуыз емес компонент - кофермент қосылған белгілі бір жерде оралған полипептидті желі түрінде келеді. Дәл осы ерекше орын ферменттің функциясына жауап береді, ол белсенді орталық деп аталады. Өзінің белсенді орталықтарының молекулалық ерекшеліктері арқасында ферменттер керек заттектерді-субстраттарды таниды және ұстайды , оларды қосылыс үшін жақындастырады немесе керісінше ыдырау реакцияларында ажыратады. Ең маңыздысы ферменттің субстратты стереохимиялық молекулалық тануы және ақуыз - фермент молекуласының конформациялы қайта құрылуы, оның мәні бұлшықеттің жиырылуы немесе белсенді тасымал реакциясы сияқты молекула ішіндегі химиялық байланыстар күшінің қайтымды өзгерісінде тұр. Ферментативтік реакция жылдамдығының фермент пен субстраттардың шоғырлануларынан тәуелділігін зерттеу оның қарапайым жағдайларда Михаэлис-Менттің теңдеуімен бейнеленетінін көрсетті.Осыдан ферментативтік реакциялардың негізінде кәдімгі химиялық реакциялар негізделген соң заңдар мен қағидалар жатады. Алайда әлі күнге дейін ферментативті катализдің біртұтас теориясы жасалмаған, өйткені ферментативтік реакциялардың жүру механизмдері өте күрделі , коп факторлы және сан түрлі ерекшклігімен айқындалады. 18.Ферментативтік катализ кинетикасы.Ферменттің әсерімен жүзеге асатын химиялық реакцияның жүру жылдамдығын айтады.Реакция жылдамдығы дегніміз - белгілі бір уақыт өлшемінде реакцияда әрекеттесетін заттардың немесе фермент әсерімен түзілген реакция өнімінің концентрациясының өзгеруі. Реакцияның кинетикалық сипаттамасы, соның ішінде реакцияның реті. 19.Жануар жасушалар линиясын алу және культивирлеу технологиясы. Біріншілік культура. Тұрақты жасушалық линия. Мүшелерді өсіру.Культивирлеу кезінде компоненттер қоректік ортаға келіп түспей және одан шықпай тұрған кезде микроорганизмдер өсіріледі және көбейеді. Белгілі даму циклы өткен соң фазаның ауысқаны корсетіледі, осы жағдайда микроорганизм өседі және көбейеді. Біріншілік культура немесе бейімделу фазасы деп те аталады. Мұнда жаңадан жасалған қоректік ортаға жіберілген микроорганизмдер көбеймейді, қайта бейімделеді. Бұл бір екі сағатқа созылады. Аяқталған соң жасуша көбейе бастайды. Қоректік ортаны пайдалану қуатты түрде жүреді. Микроорганизмдер көбейгенге дейін қоректік орта инокулятқа енгізген уақыттан басталады. Бұл периодтта культура жаңа ортаға бейімделеді, бұл фазаның ұзақтығы микроорганизмдердің физиологиялық ерекшелігіне байланысты және культивирлеу жағдайына, егіс материалына және өндірістік орта құрамына байланысты. Микроорганизмдер культурасының меншікті өсу жылдамдығы болып қандайда бір маңызды сипаты, организмнің өзі және сондай - ақ культивирлеу жағдайы саналады. 20.Өсімдіктердің клоналдық микрокөбейту. Клоналдық микрокөбейтудің бірнеше әдістері бар. Экспланттарды күтуде морфогенездің ерекшеліктеріне, өсіру жағдайларының өзгерісіне, олардың реакцияларына, клоналдық микрокөбейтудің ақырғы нәтижелеріне сәйкес келесі әдістерді бөледі: Өсімдікте бар меристемалардың дамуын белсендендіру; Экспланттың тура тіндерімен адвентивтік бүршіктердің пайда болуымен қоздыру (индукция); Сомалық эмбриогенезді қоздыру (индукция) Алғашқы және жаңадан салынған каллустық тіндерде адвентивтік бүршіктердің жетілдірілуі. Бұл әдістерді in vitro жағдайында өсімдіктердің тінін күтудің 2 типіне біріктіруге болады: Бірінші интакттық өсімдікте бар меристемалардың белсенділігі нәтижесінде алынады (сабақ апексі, қолтық және ұйқыдағы бүршіктер). Бұл өсімдіктер генетикалық толықтай аналық түрлерге ұқсас, өйткені культура жағдайында апекстер көп жағдайларда генетикалық тұрақты; Екінші типі өсімдіктер, бүршіктер немесе эмбриондар пайда болуының индукциясы нәтижесінде алынады. Бұлар культурада генетикалық өзгергіштігімен сипатталатын арнайылы және калустық жасушалардан алынған өсімдіктер аналық түрінен бірталай айырмашылығы болуы мүмкін, мұндай әдісті тек сол өсімдіктерге қолдануға болады, егер каллус генетикалық тұрақтылығымен ерекшеленсе немесе өсімдік – регенераттар арсындағы вариабелділік табиғи өзгергіштік деңгейінен аспайтын болса. Сонымен, клоналдық микрокөбейтуде қолданылатын негізгі әдіс – бұл өсімдікте бар меристемалардың дамуын белсендіру. 1949 жыл анықталғандай апекалдық меристема сабақ ұшында орналасқан және жетілдірілмеген жасушалардан тұратын 0,1-0,2 мм-ден аспайтын аз бөлігі болады, бөлік үздіксіз өседі және өсімдік ағзаларын түзеді. Меристемалық тін эмбрионалдық белсенді күйде үзіксіз ұсталады. Ол генетикалық өзгерістерге төзімді, бұл ДНҚ репарациясы жүйерінің жоғары белсенді салдары болуы мүмкін. Меристемалық тіннен клоналдық микрокөбейтудің екінші түрі – күтілетін экспланттың тура тіндерімен адвентивтік бүршіктер немесе қосымша өркендердің пайда болуын қоздыру. Адвентивтік бүршіктер тәрізді меристемалы жасушалардың беттік қабаттарынан (эпидермалдық немесе субэпидермалдық) қалыптасады. Мұндай қосымша өркенлердің үдеуі бүтін өсімдіктерді түзілуіне әкеп соғады. Адветивтік бүршіктерді түзілуін өсімдіктің кез-келген ағзалары мен тіндерінен алуға болады. Әдетте бұл үдері бір цитокининді немесе ауксиемен бірге болатын қоректік ортада жүреді. Ауксин есебінде мұндай жағдайда β-индолил-3сіркеқышқылын жиі қолданады. Бұл жоғары өсімдіктердің ең кең тараған әдісі. Бұл әдіс көбінесе өсімдіктерді көбейтуде қолданылады, олар табиғи жағдайларда өте баяу көбейеді. Қолайлы жағдайларда каллус белсенді бөліне бастайды, меристемалық ошақтарды қалыптастырады және не бүршікті, не эмбриойдты бастауға кіріседі. Каллустық жасушалардың генетикалық тұрақтылығы болмайтынын ескеріп, in vitro жағдайында күтілуде алғашқы каллусты пайдаланған дұрыс, оған қоса каллустың ұйымдаспаған өсуі кезінде уақыттың мерзім мүмкіндігінше қысқа болған ыңғайлы. Өсімдіктердің клондық микрокөбейуіне әсер ететін факторлар. Андрогенездің тікелей жолы – эмбриогенез, ал андрогенездің жанама жолы – каллусогенез. Көбінесе, өсіп шыққан өсімдіктер гаплоидты хромосома санымен болады. Гаплоидтар ұрықсыз болады, себебі гомологиялық хромосомалары болмағандықтан мейоз процесі бұзылып, аномальдық хромосомалар жиынтығы бар гаметалар түзіледі. Сол себептен дигаплоидты материал алу үшін бұл өсімдіктердің белгілі даму кезеңінде хромосомаларды колхицинмен екі еселендіреді. Тозаңқаптағы мыңдаған микроспоралардың ішінде тек қана кейбіреулері ғана эмбриодтарды түзеді. Бұл құбылыс генетикалық деңгейде белгіленуі ықтимал. Андрогенезге бірнеше факторлар әсер етеді. Андрогенезде негізгі бастапқы факторлар: 1. өсімдіктің дамуы кезеңі. 2. қоректік орта компонентерінің әсері. 3. өсіру жағдайлары (физикалық-химиялық факторлар, яғни жарық, температура, ауаның ылғалдығы, колхицинмен өңдеу тәртібі) болып табылады. Академик І.Рақымбаевтың ғылыми жетекшілігімен арпаның ұзақ уақыт бойынша өсірген андрогендік құрылымдарынан оқтын-оқтын регенерант өсімдіктерді шығару әдісі жете зерттеліп дайындалған. Клондық микрокөбейту әдісін қолдану және оның болашағы. In vitro дақылы әдісінің тамыры ХІХ ғасырға барып тіреледі. Габерландт (Haberlandt, 1902) алғаш рет тканьдер дақылы әдісін өсімдікті пайдаланды. Гаррисонның (Harrison, 1907), Картелдің (Carrel, 1911) және Барроустың (Burrows) Осыны ескере отырып, бірқатар зерттеушілер өсімдік клеткаларын өсіру үмітсіз деп. Сөйтіп қуаттау ортасы мен техникасының құрамын жетілдіру өсімдік объектісін алды. Алайда, бұдан ары қарай өсімдік ткандері үшін қуаттау жағдайы болды.Оқшауланған тамырлар дақылын Н.Г. Холодный 1915 жылдың өзінде бастаған. Отызыншы жылдары өсімдік ткандерінің дақылы әдісі өзінің қазіргі сипатында. Готренің негізгі еңбегі in vitro-ны әртүрлі органдардың ткандерін көптеген зерттеулерінде қолданды. Біздің елімізде ткандер дақылы бойынша жұмыстар жүйелі түрде 1944 Алпысыншы жылдарға дейін меристем дақылы әдісін пайдалану зерттеу лабораториясы Іn vitro-ны көбейту идеясы осылайша пайда болды, басқаша айтқанда, өсімдіктер клеткасы, ткандері және органдары культурасы әдісі қазіргі кезде қолданылады. Өсімдік ткандерінің культурасы – биологияның практикамен тығыз байланысты. Қазіргі заманғы ғылым ұсынатын құралдар өсімдік клеткаларының биологиясының организмнен ерекшеленеді. Құлпынайды микрокөбейту саласындағы жетекші маман профессор Pr. Boxus (Бельгия). Біздің елде in vitro жағдайында клоналды көбею әдісін табысты жүруде. Қазіргі кезде құлпынайдың вируссыз клондарының коллекциясына 20 сорт түрі бар. Жеміс дақылдарына қолдануға болатын микрокөбейту тәсілін Г.А. Курсаковтың қара өрікті гибридтеуде қол жеткізген табыстары болды. СССР ҒА Өсімдіктер физиологиясы институтында алпысыншы жылдардың өзінде басталды. Осылайша, қазіргі кезде өсімдік клеткаларын, ткандерді және органдарды өсірудің микрокөбейту болады.Микрокөбейтудің өсімдіктерді дәстүрлі вегативті көбейту тәсіліне қарағанда негізгі артықшылықтары болды. - көбеюдің жоғары коэффициенті. /1980/ былайша саналды: егер І эксплантат 5 жаңа өскін. - құнды материалды инфекциялар «банкі» көзінен қорғауды құру. - аймақтар мен елдер арасында өсімдік материалын кеңінен алмасу. Алынған in vitro өсімдігі көрсетілген көбейту әдісі арқылы жасартуға болады. Әдістің ірі мүмкіндіктері мен келешегі зор. Өсімдік клетка керемет ерекшелігімен айрықшаланады (тұтас организмді қалпына келтіруге болады). Соңғы кезде пайда болған гендерді мутациялау (мутагенез) процесін жүргізеді. 21. Вирустардың құрылысы мен құрамы. Вирус геномдарының түрлері: Вирус (лат. vīrus - «у») – тірі организмдердің ішіндегі жасушасыз тіршілік иесі. Олар рибонуклеин қышқылынан немесе дезоксирибонуклеин қышқылынан құралған нуклеопротеидтерден, сондай-ақ ферментті нәруызбен қапталған қабықшадан – кабсидтерден тұрады. Бұл қабықша вирустың құрамындағы нуклеин қышқылдарын сыртқы ортаның қолайсыз жағдайларынан корғайды. Кейбір вирустардың құрамында нуклеин қышқылдарынан басқа көмірсулар, май текті заттар, биотин (Н витамині) және мыс молекулалары кездеседі. Вирустар тек тірі жасушада өніп-өсіп көбеюге бейімделген. Электрондық микроскоппен 300 мың есе үлкейтіп қарағанда, оның пішіні таяқша тәрізді, жіп тәрізді немесе іші қуыс цилиндр пішінді болатыны дәлелденді. Вирустар тірі организмдердің барлығын уландырады. Қазіргі кезде вирустардың жылы қанды омыртқалыларды уландыратын 500-дей, ал өсімдіктерді уландыратын 300-ден астам түрі белгілі болып отыр.  Вирустардың құрылысы мен құрамы. Вириондардың (толық вирустық бөліктер) негізгі құрылымдық компоненті болып нуклеокапсид, яғни вирусты ген (ДНҚ немесе РНҚ) орналасқан ақуызды қап (капсид) табылады. Вирустардың көптеген әулеттерінде нуклеокапсид липопротеинді қабықшамен қоршалған. Кейбір вирустардың нуклеокапсиді мен қабықшасының арасында (орто-, парамиксо-, рабдо-, фило- және ретовирустар) вириондарға қосымша қаттылық беретін гликозилирленген матриксті ақуыз орналасқан. Қабықшаның сыртқы қабатын вириондар жасушалық мембранадан бүршіктену арқылы өткенде қалыптастырады. Қабықша ақуыщдары вируспен кодталады, ал липидтер жасуша мембранасынан алынады. Гликозилирленген қосылу ақуыздары пепломералармен байланысады және вирустың жасуша енуінде басты рөл атқарады. Капсидтер және вириондар қабықшалары өздігінен құрастырылу процесі нәтижесінде ақуызды суббірліктердің бір немесе бірнеше түрінің көптеген көшірмесімен қалыптасады. Вирустардың пішіні және вириондар көлеміне қарай айырмашылықтары құрылымдық ақуызды суббірліктердің пішініне, өлшемі мен мөлшеріне және олардың өзара әрекеттесуіне байланысты. Қарапайым генетикалық принциптерге сәйкес, қатаң сақталған түрде вирусты полипептидтерден жинақталған, көптеген морфологиялық суббірліктертен (капсомерлер) тұрады. Ақуызды суббірліктер бір-бірімен байланыса отырып, симметрияның екі түрлі формасындағы капсидтер түзеді: изометриялық және шиыршықты. Вирустар қабықшасының бетінде морфологиялық анықталған гликопротеинді құрылымдар – пепломерлерді көрсетеді. Суперкапсидті қабықшаның құрамына жасуша текті липидтер (20-35%-ға дейін) мен көмірсулар (7-8% дейін) енеді. Ол екі қабатты липидті биоқабаттың сыртында және ішінде орналасқан жасушалық липидтер мен вирусспецификалық ақуыздардан тұрады. Капсомерлер (пепломерлер) бір немесе бірнеше гомологті немесе гетерологті полипептидті тізбектерден құрастырылған құрылымдық бірліктерден тұрады. Вирустардың химиялық құрамыбасқа тіршілік түрлерінен қарапайымдылығымен ерекшеленеді. Омырқалылар вирусының құрамына геномды ДНҚ немес РНҚ-дан басқа вирион массасының 57-90% құрайтын ақуыздар кіреді. Вирионды ақуыздар мөлшері вирустың құрылымының күрделігіне байланысты кең ауқымда ауытқып отырады. Вирусты геноммен кодталатын ақуыздар ішінде құрылымдық және құрылымдық емес вирусспецификалық ақуыздарды ажыратады. Көптеген вирустарда құрылымдық вирусты ақуыздар гендердің біріншілік өнімі болып табылмайды, олар полипептид-алғының (предшественник) вирусспецификалық және жасушалық протеазалармен посттрансляционды ыдырауы нәтижесінде қалыптасады. Құрылымдық емес вирусты ақуыздар болып вирусты геноммен кодталатын, бірақ вирионның құрылымдық бөліміне енбейтін ақуыздар табылады. Олардың біреуі вирусты компоненттердің репликациясында, екіншілері – вириондарды жинақтауға қатысады, үшіншілері қалыпты жасушалық синтезді бұзады. Вирусты жасушалардың молекулалық массасы 5-200 кД. Қарапайым вирустар (вирустар-сателлиттер, ақаулы вирустар) тек бір ғана ақуыздың синтезін кодтайды, көптеген патогенді вирустар 5-10 ақуыздың синтезін, шешек вирусы, ұшық вирусы сияқты ірі вирустар 200-ге ақуыздардың синтезін кодтайды. Барлық вирусты геномдаргаплоидты болып табылады, яғни әрбір геннің бір көшірмесіне ие. Диплоидты геномнан тұратын ретровирустар айрықша жағдайды құрайды. Омырқалылардың ДНҚ-вирустарының геномы парво- және цирковирустарды қоспағанда, бір екішиыршықты молекуламен берілген. Полиома-, папиллома-, гепадна- және цирковирустардың геномдары сақиналы ДНҚ-мен көрсетілген. Гепаднавирустардың ДНҚ-сы жартылай екішиыршықты, жартылай біршиыршықты. Полиома және папиллома вирустарының ДНҚ-лары супершиыршықты болып табылады. Сызықтық вирустық ДНҚ-лардың көпшілігінде айналатын сақиналы механизм бойынша репликацияға қажетті циркулярлы пішінге ие болуы қабілеті бар. Шешек вирусының ДНҚ-сының екі тізбегі ұштарымен ковалентті байланысады және денатурация кезінде үлкен біртізбекті сақина түзеді.  Омыртқалылардың барлықРНҚ-вирустары, рео- және бирнавирустардан басқа, біртізбекті геномнан тұрады. Кейбір РНҚ-вирустардың геномдары бірнеше (2-12) бірегей фрагменттерден тұрады, олардың әрқайсысы бір ақуызды кодтайды. Біршиыршықта геномы бар РНҚ-вирустар әртүрлі полярлыққа ие болуы мүмкін. РНҚ-вирустардың геномдарының өлшемі(біртізбектілер 1,7 – 21 т.н.; екітізбектілерді – 18 – 27 т.п.н.) көптеген ДНҚ-вирустарының геномынан біршама аз. Сондықтан РНҚ-вирустар ДНҚ-вирустарға қарағанда ақуыздарды аз кодтайды. Түрлі вирустардың геномының массасы вирион массасынан 1%-ден (орто- және пара-миксовирустар) 32% (парвовирустар) дейінгі шекте болады. 22. Вирустардың көбеюі. Биотехнологияда вирустарды қолдану.Вириондар өздігінен көбеймейтін, тек бір организмнен басқасына беру үшін және бір жасушадан басқасына өтуге және ішкі ортада сақталу үшін тіршілік ететін инертті формалар түрінде болады. Вирустардың көбеюі олардың геномының репликация нәтижесі және вирионның басқа құрылымдық компоненттерінің репродукция нәтижесі болып табылады. Бұл процестер жұқпалы аурулы (инфицирленген) жасушаларда жүреді. Вирус көбею үшін ол алдымен жасушаны зақымдау керек; зақымдау үшін вирус жасуша бетімен байланысуы, жасушаға енуі және геном өзінің генетикалық функцияларын жүзеге асыруға қабілетті болатындай деңгейде «шешінуі» қажет, нәтижесінде вирустың жаңа ұрпағы пайда болады. Жасуша мен организмнің вирусты жұқтыру қабілеті сезімталдық пен зеректік (восприимчивость) деп аталады. Зерек организм вируспен байланысқа түскен кезде, алғашында тек инфекцияның кіретін жеріндегі сезімтал жасушалар ғана зақымданады. Дегенмен организмге енгізген жерде вирус көбейгеннен кейін, жасуша-нысандардың зақымдануы салдарынан ауру туындайтындықтан, инфекцияның клиникалық көрінуі үшін бұл жеткіліксіз болуы мүмкін. Көптеген цитопатогенді вирустар сезімтал жасушаларда персистентті инфекцияны орнату қабілетіне ие. Инфекцияның басында жасушаға көбінесе қажетті вирионды ақуыздары бар вирусты геном (ДНҚ немесе РНҚ) енеді. ДНҚ және РНҚ-вирустарының әртүрлі көбею стратегиясындағы айырмашылықтарға қарамастан, бұл процес барлық вирустарға тән жалпы сипаттамалық ерекшеліктерге ие. Олардың ең маңыздысы – вирустардың көбею қабілеттілігі мен зақымданған жасушалардың тағдыры вирусты гендер өнімдері – ақуыздардың синтезі мен функциясына тәуелді болуы. Ақуыздар: а) вирусты геномның репликациясы мен вирусты ақуыздардың синтезі; б) геномды вирусты бөліктерге қаптау; в) зақымданған жасушалардың құрылымының және (немесе) функцияларының өзгеруін қамтамасыз етеді. Кейде вирусты ақуыздар қожайын жасушаның ферменттеріне вирусты геномды реплицирлеуге көмектеседі. Көпшілік жағдайда вирусты ақуыздар вирусты геномның репликациясын өздері қамтамасыз етеді, бірақ тіпті анағұрлым тәуелсіз вирустар да бұл кезде тіпті болмаса қожайынның бірнеше ақуыздарын пайдаланады. Вирустардың көбею циклы.Нәтижелі инфекция кезіндегі вирустар репродукциясының циклі – вириондардың жаңа ұрпағының қалыптасуына әкелетін жағдайлардың спецификалық реттілігі. Оны бірнеше кезеңдерге бөлуге болады: жасуша бетінде вириондардың адсорбциясы, вирустың немесе вирусты нуклеопротеидтің жасуша ішіне енуі, геномның депротеинизациясы, вирусты компоненттердің синтезі, қалыптасуы және жасушадан дамыған вириондардың шығуы. Вирус репродукциясының циклі қандай да бір аралық деңгейде тоқтап қалуы мүмкін, бұл жағдайда инфекционды вириондар қалыптаспайды. Вириондардың жасуша бетіне бекінуі (адсорбция) – вирусты инфекцияның бірінші кезеңі. Инфекция басталу үшін вириондар жасушаға бекіне алуы қажет. Адсорбция бір бірінен кейін өтетін екі процестен тұрады – қайтымды және қайтымсыз. Қайтымды адсорбция кезінде вирусты жасуша бетінен версен, хемотрипсин және басқа химиялық заттармен өңдеу арқылы жоюға болады. Қайтымсыз адсорбцияда вирусты жасуша бетінен жою жүзеге аспайды. Вирустың аса маңызды бекіну механизмі болып вирус рецепторларының жасушаның компленментарлы рецепторларымен өзіндік арақатынасы табылады. Бекіну вириондар бетіндегі вирионды бекітуші ақуыздар мен жасушалардың плазмалық мембранасындағы рецепторлар арасындағы байланыс есебінен жүзеге асады. 23. Ақуыздар құрылысы. Пептидтік байланыс. Тірі ағзалардың негізгі құрамды бөлігі ақуыз болып табылады. Ақуыз дегеніміз - барлық тірі организмдердің құрамына кіретін заттардың ішіндегі ең маңызды биологиялық макромолекулалар. Клетканың құрғақ массасының 50%-ы ақуыздар болады. Ақуыздар клетканың тіршілік процестерінде әр түрлі маңызды қызметтер атқарады. Мысалы: ақуыздар клетка мембранасының құрамында рецептор ретінде қызмет атқарады, бұлшық еттің жиырылуына қатысады, организмнің иммундық жүйесінде антиденелер ретінде қорғаныштык қызмет атқарады. Ақуыздар органикалық заттар дамуының ең жоғарғы сатысы және жер бетіндегі тіршіліктің негізі. Организмнің тірек, бұлшық ет, жамылғы тканьдері ақуыздардан құралған. Олар организмде әр түрлі қызмет атқарады, химиялық реакцияларды жүргізеді, дене мүшелерінің қызметтерін өзара үйлестіреді, аурулармен күреседі, т.б. Ақуыздардың құрамы мен құрылысы өте күрделі. Молекулалық массалары жүздеген мыңнан миллионға дейін жетеді. Төрт түрлі құрылымы болады. Олардың құрылымы бұзылса, денатурацияға ұшырап, организмдегі қызметін атқара алмайды. Ақуыздар гидролизденіп, аминқышқылдарын түзеді және өздеріне тән түсті реакциялары бар. Ақуыздар азықтың құрамына кіреді. Адам тәулігіне шамамен, — 100 г белок қабылдауы керек. Азықпен түскен ақуыз әуелі асқазанда, сосын ішектегі ферменттердің әсерінен гидролизденіп, аминқышқылдарына дейін ыдырайды. Ақуыз тірі организмнің негізін құрайды, онсыз өмір жоқ. Сондықтан Фридрих Энгельс: «Тіршілік — ақуыз заттарының өмір сүру формасы» — деп үйретеді. Ақуыз тек тірі организмдер құрамында ғана болады. Оның құрамында 50,6 – 54,5% көміртек, 21,5 – 23,5% оттек, 6,5 – 7,3% сутек, 15 – 17,6% азот, 0,3 – 2,5% күкірт бар, кейде фосфор кездеседі. Осы элементтерден түзілетін амин кышқылдарының бір-бірімен байланысып қосылуы нәтижесінде ақуыз молекуласы түзіледі. Ақуыздар туралы алғашқы мәліметтер 18 ғасырдан белгілі. 1745 ж. италиялық ғалым Беккори бидай ұнынан лейковина деген белокты бөліп шығарған. 19 ғасырдың 30-жылдарында ет, жұмыртқа, сүт, өсімдік тұқымдарында ақуыздық заттар бар екені анықталды. Ғалымдардың содан бергі зерттеулері нәтижесінде барлық тірі организмдер клеткасында болатын тірі материя – протоплазма, негізінен, ақуыздан құралатыны анықталды. Ақуыздардың құрылымдык элементтері Ақуыздардың молекулалық салмағы 50000-нан бірнеше миллион дальтонға дейін жетеді. Ақуыздардың құрылымдық элементтері, "құрылымдық бөліктері" - α-аминқышқылдары. Ақуыздардың құрамында аминқышқылдарынан басқа да заттар кездеседі. Бұл ақуыздық емес заттар простетикалық топтар деп аталады. Простетикалық топ ретінде металдардың атомдары, фосфат топтары, липидтер, көмірсулар, нуклеин кышкылдары болуы мүмкін. Ақуыз молекуласының ең маңызды құрылымдық элементтері - аминкышқылдары. Аминқышқылдары Аминқышқылдары - бұл органикалық бифункционалды қосылыстар. Олардың молекуласына карбоксил (СООН) және амин (NH2) топтары кіреді. Табиғи ақуыздардың құрамында тек α-аминқышқылдары ғана кездеседі. α-аминқышқылдарының жалпы формуласын келесі түрде жазуға болады: RNH2-CH-COOH, а мұндағы R - радикал, ол бүйірдегі топтарды көрсетеді. Аминқышқылдары бір – бірімен пептидті деп аталатын ковалентті амидті байланыс арқылы қосылған: Аминқышқылдар бір-бірімен пептидті байланыс арқылы қосылған қосылыстар пептидтер деп аталады, мысалы, дипептидтер, трипептидтер, тетрапептидтер және т. б. Амин қышқылдарындағы қандай топтардың әрекеттесуінен пептидтік байланыс түзіледі?Жеке аминкышқылдары бір-бірімен коваленттік байланыстар арқылы бірігеді. Мұндай байланыс бір аминқышқылының а-карбоксил тобы мен екінші аминқышқылының а-аминдіктобы арасындатуады. Бұл үдеріс бары- сында су бөлініп шығады да, байланысқан аминқышқылдарының екі жағында белсенді топтар қалады (3.8-сурет). Осылайша түзілетін байланыс пептидтік байланыс деп аталады. Пептидтер — екі немесе он екі аминқышқылының бай- ланысуынан тұратын қосылыстар. Ақуыздарда көптеген аминқышқылдары (әдетте, жүзден аса) пептидтік байланыс арқылы байланысып, полипептидтік тізбек құрайды (3.9-сурет). Аминдік топ пен карбоксил тобының байланысу- ынан түзілетін тағы бір қосылыстың бірі — амидтер. Екі аминқышқылы пептидтік байланыспен біріккен жағдайда көміртегі- азот байланысы түзіледі. Көміртегі-азот байланысы екі атомдарға бөлінген бір жұп электрондары бар қарапайым химиялық байланыс деп есептеледі. Жұп электрондардың орны ауысса, онда ол байланысты қос байланыс деп санауға болады. Электрондардың орын ауыстыруы органикалық химия пәнінен белгілі, ол резонанстық құрылымдардың пайда болуына алып келеді. Резонанстық құрылымдар бір-бірінен тек электрондардың орналасуы бо- йынша ерекшеленетін құрылымдар болып табылады. Бір қосылыстың бірінші резонанстық құрылымында дара және қос байланыстардың орналасу реті екінші резонанстық құрылымындағы қос байланыс пен дара байланыстардың орналасуымен ерекшеленеді. Іс жүзінде, қосылыстағы мүмкін болатын байланыстардың барлығын бір резонанстық құрылымнан көру мүмкін емес; керісінше, резонансты құрылымдардың барлығы байланыстардың пайда бо- луына септігін тигізеді. Пептидтік байланысты біреуі көміртегі мен азоттың дара байланысынан тұратын, ал екіншісі көміртегі мен азоттың кос байланысынан тұратын екі құрылымның резонанстық гибриді деп атауға да болады (3.10-сурет). Пептидтік байланысқа жартылай қос байланыс тән. Сондықтан екі аминқышқылы арасындағы байланысты түзетін пептидтік топ жазық құрылымды болып та- былады. Сондай-ақ, резонанстықжағынан тұрақты болғандықтан, пептидтік байланыс қарапайым дара байланысқа қарағанда берік келеді. Аталған ерекшеліктер пептидтер мен ақуыздардың үшінші реттік құрылымына айтарлықтай ықпалын тигізеді. Белгілі бір аминқышқыл бөлігінің құрамындағы а-көміртегі мен аминдік азот арасында және карбонилдік көміртегі арасында болатын байланыстардың айналасында бос кеңістік бар, яғни олар еркін айналымға ие. Ал пептидтік байланыстың айналасындағы кеңістік еркін айналымға жетпейді. Стереохимиялық жағынан шектелген байланыстар ақуыздардың қаңқалық құрылысына айтарлықтай ықпал етеді. 24. Ақуыздар класификациясы. Қарапайым және күрделі ақуыздар. Ақуыздар екі топқа бөлінеді: Жай – протеиндер; Күрделі – протеидтер немесе холопротеиндер. Жай ақуыздар – гидролиз кезінде аминқышқылдарға дейін ыдырайды, яғни олар суббірліктердің полипептидтік тізбектерін түзетін тек аминқышқылды қалдықтардан ғана құралған. Жай ақуыздар бірнеше топтан тұрады: Протаминдер және гистондар. Сілтілі құрамы бар ақуыздардың үлкен тобы, өйткені олардың құрамында көп мөлшерде диамино-монокарбонды қышқылдар болады. Бұл ақуыздардың молекулярлық массасы аз және жақсы гидратталады. Протаминдерге қарағанда гистондардың сілтілік құрамы аз болады. Протаминдерге сальмин, клупеин ақуыздары жатады. Гистондар хромосомалардың қалыптасуына қатысады және оперон гендерінің қызметін реттеушілер. Глютелиндер және проламиндер. Өсімдік тектес ақуыздар, олар энзимдердің қасиеттерін көрсетеді және өсімдік тұқымының резервті ақуыздары болып табылады. Бұларға бидай клейковинасының ақуызы глиадин мен глютенин, күріштің ақуызы оризеин, жүгерінің ақуызы – зеин жатады. Глютеиндер – суда да, сұйылтылған бейтарап тұзды ерітінділерде де ерімейді. Альбуминдер және глобулиндер. Жай ақуыздардың ең көп тараған түрі. Оларға сүттің, қан сары суының, жұмыртқаның, бұлшық еттің ақуыздары жатады. Олардың бір-бірінен айырмашылығы олардың әртүрлі ерігіштік қасиеттеріне байланысты, бұл оларды бөліп алу және фракциялау үшін пайдаланылады. Протеиноидтар немесе склеропротеиндер. Тірек тканьдердің суда ерімейтін ақуызы. Олар асқазан-ішек жолдарында асқорыту энзимдерінің әсеріне ұшырамайды, сондықтан адамның асына пайдаланылмайды. Бұл топқа дәнекер тканінің коллагені және эластині, шаштың, тырнақтың кератині жатады. Коллагенді суда көп қайнатқан кезде, коллагеннің қасиеті өзгереді, ол суда еріп, гель түзеді. Коллагеннің бұл өзгерген түрі желатин деп аталады. Күрделі ақуыздар – бұлар екі компонентті ақуыздар, олар жай белоктан – апопротеиннен және ақуызды емес, аминқышқылды емес бөліктен, яғни простетикалық топтан тұрады. Күрделі ақуыздардың простетикалық тобы әртүрлі табиғаты бар қосылыстар түрінде болады. Өздерінің простетикалық тобының түріне байланысты жіктеледі: Фосфопротеиндер. Жай ақуыздан және апопротеинге сериннің ОН-тобы арқылы эфирлік байланыспен қосылған фосфор қышқылының радикалы түріндегі простетикалық топтан тұрады. Фосфопротеиндерге сүттің, казеиногені, ововителин, овальбумин, пепсин, фосфорилаза және басқа ақуыздар жатады. Хромопротеидтер. Оның простетикалық тобы – әртүрлі бояғыш қосылыстар түрінде болады. Ақуыздардың бұл тобына гемоглобин, миоглобин және цитохромдар жатады. Олардың құрамындағы гем және оның туындылары ақуызды емес компонент болып табылады. Хромотеидтерде простетикалық тобы рибофлавиндердің туындылары болатын флавопртиедтер, простетикалық тобы – ретиналь витамині болатын родопсин жатады. Нуклеопротеидтер. Оның простетикалық тобы нуклеин қышқылдары түрінде болады. 2 түрі бар: простетикалық тобы ДНК болатын дезоксирибонулеотидтер; простетикалық тобы РНК болатын рибонуклеотидтер. Нуклеин қышқылдары апопротеинге иондық байланыс арқылы қосылған. Нуклеопротеидтердің апопротеині –сілтілі жай ақуыздар протаминдерден немесе гистондардан тұрады. Липопротеидтер. Ақуыздар мен май тәріздес қосылыстардың комплексі түрінде болады, олардың құрылымы өте тұрақсыз. Липопротеидтер мембрананың қалыптасуына қатысады және қан сары суының тасымалдаушысы: альфа және бета – липопротеидтерін түзеді. Глюкопротеидтер. Оның 2 бар: гликопротеидтер және мукопротеидтер. Гликопротеидтер – простетикалық тобы бейтарап мукополисахаридтерден тұратын ақуыздар. Мукопротеидтер – муциндер және мукоидтар түрінде болады. Металлопротеидтер. Құрамына металл кіретін ақуыздар. Бұл топқа құрамында темірі бар трансферрин, ферритин, құрамында мыс бар церулоплазмин және т.б. ақуыздар жатады. 25. Ақуыздардың құрылымдық деңгейлері. Ақуыздың біріншілік, екіншілік, үшіншілік, төртіншілік деңгейлері.Біріншілік құрылымы – полипептидтік тізбекте бір-бірімен пептидті байланыс арқылы қосылған амин қышқылдарының саны және кезектігі. Егер де ақуыздың полипептидтік тізбектегі амин қышқылдарының орналасу реті өзгеретін болса, ол өзінің биологиялық қасиеттері мен қызметтерін жоғалтады, мұндай жағдай – орақ клеткалы анемия кезіндегі гемоглобиннің молекуласында байқалатыны анықталған. Бұл құрылым ДНҚ-ның белгілі бір гендерінің триплетті кезектігі ретінің, яғни генетикалық кодтың өнімі болып табылады. Аминқышқылдық кезектігінің реті генетикалық тұрғыдан негізделген және трансляция процесі кезінде қалыптасады. Ақуыз молекуласының біріншілік құрылымы конформациялық код болып табылады. Бұл код посттрансляциялық процестерде ақуыз молекулаларының екіншілік, үшіншілік және төртіншілік конформациясының қалыптасуын және биологиялық қасиеттерінің пайда болуын анықтайды. Полипептидтік тізбектегі аминқышқылдарының құрамының, бір ғана аминқышқылының орнының өзгеруі – ақуыздың биологиялық қасиеттері мен қызметтерінің өзгеруіне әкеледі. Екіншілік құрылымы – конформациясын немесе басқа сегменттермен өзара әрекеттесуін ескермегендегі полипептидті тізбектің бөліктері атомдарының локальды кеңістіктік орналасуы болып табылады. Л. Полинг пен Р. Кори полипептидтік тізбектің қарапайым кеңістіктік құрылым сутектік байланыспен тұрақтанған α-спираль түрінде болады, α-спиральдің бір орамына 3,6 аминқышқылдық қалдық сәйкес келеді деген қорытынды жасады. Сутектік байланыс бірінші аминқышқылдың карбонилдік тобы мен 5-ші аминқышқылдың имин- тобының, ары қарай екінші аминқышқылдың карбонилдік тобы мен 6-шы аминқышқылдың иминтобының арасында пайда болады және т.б. Сутектік байланыс коваленттік емес, яғни, тұрақсыз болса да, полипептидтік тізбектегі аминқышқылдары қалдықтарының барлық карбонилдік және иминтоптары осы байланыстарды түзе алатындықтан, α-спираль, ақуыз молекуласы конформациясының екіншілік деңгейі ретінде өте тұрақты және кең тараған конформация болып табылады. Ақуыз молекуласының екіншілік құрылымының басқа бір түрі - β-құрылым бар екені зерттеулер көрсетті. Үшіншілік құрылым - α-спиральдің кеңістіктік конформациясы немесе басқа молекулаларымен өзара әрекеттесуін ескермегендегі глобулярлық ақуыздардың полипептидтік тізбектерінің белгілі бір көлемде жинақталуы әдісін айтамыз. Бұл құрылым дисульфидтік, иондық және сутектік байланыстармен тұрақтандырылады. Ақуыз молекуласының құрылымдық ұйымдастығының бұл деңгейінде полипептидті тізбек белгілі формаға, көлемге ие болады. Бұл жағдайда аминқышқылдарының радикалдары кеңістікте орналасқанда олардың молекуласының үстінде негізінен ионогенді, гидрофильді радикалдар және функционалдық топтар жинақталады. Гидрофобты радикалдар глобуланың ортасына қарай орналасады. Полипептидтік тізбектің осындай кеңістіктік бірінші, су молекуласымен физико-химиялық өзара әсер етуге байланысты. Кеңістіктік орналасу сипаты полипептидті тізбектің аминқышқылдық құрамымен және тізбекте аминқышқылдарының орналасу кезектілігімен, яғни біріншілік құрылымымен анықталады. Денатурация кезінде ақуыз молекуласының кеңістіктік құрылымының тұрақтылығын қамтамасыз ететін көптеген байланыстар үзіледі. Төртінші құрылым – тек олигомерлік ақуыздарда ғана бар, яғни бірнеше протомерлерден тұратын ақуыздарда кездеседі. Бірнеше протомерден тұратын және төртіншілік құрылымы бар ақуыз ортаның рН, температурасы біраз өзгерген кезде өзін құрастырушы протомерлерге ыдырайды. Протомерлердің бірыңғай ақуыз молекуласына бірігуі суббірліктің бір-бірімен коваленттік емес байланысы арқылы қосылуымен жүзеге асырылады: полярлы емес, иондық және сутектік. Ағзада бірдей қызмет атқаратын көптеген олигомерлік ақуыздар бір-бірінен суббірліктік құрамы арқылы ажыратылады. Бір ақуыздың осындай гомологтық реті – изоақуыздар немесе изофункционалдық ақуыздар деп аталады. Төртіншілік құрылым ақуыз молекуласының құрылымдық ұйымдастығының ең жоғары деңгейі. Бұл суббірліктердің бірыңғай функционалды комплекске бірігуінің белсенді кооперациясы. Бұл суббірліктердің бірінде біріншілік құрылымының бұзылуын әртүрлі факторлар, соның ішінде мутагендер тудырғанда ақуыздың биологиялық қасиеттерін сақтап қалудың, белсенділігін реттеудің әдісі болып табылады. Төртіншілік құрылымы бар олигомерлік ақуыздардың көпшілігін молекула үстілік қосылысқа жатқызуға болады, олар молекула мен клеткалық органелла арасында аралық сатыда тұр. Мұнда белоктарға хромосомалар, рибосомалар және клеткалық мембраналар жатады. 26. Ақуыздың бірінішілк деңгейін анықтау әдісі. 27. Көмірсулар, классификациясы, номенклатурасы. Структурлы формуласы Көмірсулар - химиялық құрамы Сm(H2O)n яғни көмірсутек+су, аты осыдан шыққан) формуласымен өрнектелетін табиғи органикалық қосылыстар класы. Көмірсулар — химиялық құрамына қарай үлкен екі топқа бөлінеді: мономерлік көмірсулар немесе моносахаридтер және полимерлік Көмірсулар— молекуладағы моносахаридтік қалдық санына байланысты олигосахаридтер мен полисахаридтерге бөлінетін Моносахаридтердің конденсация өнімдері. Ашық түрдегі моносахаридтердің типтік формалары: альдоза үшін СН2ОН(СНОН)nСНО; кетоза үшін СН2ОН(СНОН)nСОСН2ОН, мұндағы n>1. Моносахаридтердің көп бөлігінде тармақталмаған көміртектік тізбекпен біральдегидтік (альдозалық) немесе кетондық (кетозалық) топ болады. Тізбектеп көміртек атомының санына орай моносахаридтер тетрозаға (С4), пентозаға (С5), гексозаға (С6), т.б. бөлінеді. Кейде кетоза атауына "ул" жұрнағы жалғанады (мысалы, пентулоза, гептулоза, нонулоза, т.б.). Моносахаридтерде көміртектің асимметриялық атомдары болады және оптик. белсенді стереоизомерлер түзіледі. Көмірсулар табиғи көзден алынады. Барлық тірі организмнің құрамында болады. Көмірсулар тамақ (глюкоза, крахмал, пектиндік заттар), тоқыма және қағаз (целлюлоза) өнеркәсіптерінде, микробиологияда (Көмірсуларды ашы-ту арқылы спирт қышқылдар, т.б. алу) қолданылады, медицинада дәрі-дәрмек жасау үшін пайдаланылады. Фотосинтез нәтижесінде атмосферадағы су мен көмір қышқыл газынан түзілетін көмірсулар табиғи айналымда болады. Моносахаридтер - спирттердің кетонды немесе альдегидті туындылары. Олардың жалпы формуласы Сn(H)2nOn. Олар көміртегі атомының саны бойынша триозалар(3), тетрозалар(4), Пентозалар(5) және гексозалар (6) болып бөлінеді. Моносахаридтердің ішіндегі кеңінен тараған: рибоза, дезоксирибоза, гексозалар: глюкоза, фруктоза, галактоза. Олигосахаридтер -2 мен 10 арасында ауытқитын моносахаридтерден құралатын көмірсулар. Табиғатта көбіне дисахаридтер түрінде кездеседі. Полисахаридтер - мономерлері өзара гликозидтік байланыстар арқылы байланысып, бірнеше рет қайталанып кездестін полимерлер. Полисахаридтердің мономерлері моносахаридтер болып табылады. Мономерлер саны көбейген сайын полисахаридтердің ерігіштігі төмендейді. Жоғары молекулалы полисахаридтер ішіндегі тарағандары: өсімдіктерде - крахмал мен целлюлоза, жануарларда - гликоген. Крахмал: альфа-глюкозадан құралған полимер, өсімдіктерде қорға жиналады(негізгі отын). Гликоген: "жануар крахмалы" деп те аталады, жануарлар ағзасында синтезделетін полисахарид. Негізгі энергия көзі. Целлюлоза: бета-глюкозадан құралатын полисахарид, құрылымдық қызметті атқарады. Хитин: бунақденелілер мен саңырауқұлақтардың құрылымдық полисахариді. Көмірсудың қызмет Жасушадағы барлық процестерде энергияның негізгі көзі болып табылады. 1 г глюкоза 17,1 кДж (4,2 ккал) энергия бөледі Құрылымдық қызмет атқарады. Өсімдіктерде жасуша жарғақшасы құрамына целлюлоза кіреді. Қор жинау қасиеттеріне ие. Крахмал мен гликоген глюкоза көзі. ДНҚ, РНҚ және АТФ компоненттері.[1][2] Көмірсулардың адам өміріндегі маңызы Көмірсулар адам ағзасына нәруыз бен майлардың дұрыс алмасуына қажет. Олар нәруыздармен қосылыстарда кейбір гормондар, ферменттер, сілекей секреттері мен басқа да маңызды қосылыстар түзеді. Ерекше рөлді ішекте жартылай қорытылатын, энергия бөлуде аз рөл ойнайтын клетчатка, пектиндер, гемицелюлозалар ойнайды. Бірақтан бұл полисахаридтер ас талшықтарының негізін құрайды және тамақтануда маңызды рөл атқарады. Көмірсулар негізінен өсімдіктектес азық-түліктерде кездеседі. МоносахаридтерГлюкоза – миға басты энергия жеткізуші. Ол тұқымдар мен жидектердің құрамында көптеп кездеседі және ағзаны энергиямен қамтамасыз етуге, бауырда гликогеннің түзілуніе қажет. Фруктоза өзінің сіңуіне инсулин гормонын қажет етпейді, сондықтан оны қант диабеті кезінде шектеулі мөлшерде қолдануға мүмкіндік береді. Сахароза қанттың, кондитер өнімдерінің, тосаптың, балмұздақтың, тәтті шырындардың, сонымен қатар қызылша, шабдалы, сәбіз, тәтті қараөрік және тағы басқа жемістер мен көкөністердің құрамында кездеседі. Ішекте сахароза фруктоза мен глюкозаға ыдырайды.

Дисахаридтер

Лактоза сүт өнімдерінде кездеседі. Лактоза ферментінің туа біткен немесе жүре пайда болған жетіспеушілігінде ішектегі лактозаның глюкоза мен галактозаға ыдырауы бұзылып, адамда сүт өнімдеріне кері әсер пайда болады.

Мальтоза(уыттан жасалған қант) – крахмалдың асқорыту ферменттерімен және мия ферменттерімен ыдырауының аралығындағы өнім. Құрылып келе жатқан мальтоза глюкозаға дейін ыдырайды. Бос күйінде мальтоза балды, мия экстрактында, сырада кездеседі.

Полисахаридтер

Крахмал адам тамақтануындағы барлық көмірсулардың 80% құрайды. Ол ұн, картоп, макарон өнімдері, нан өнімдері кездеседі. Крахмал глюкозаға дейін ыдырай отырып, қатысты түрде жай қорытылады. Күріш, ұнтақ жарма крахмалы бидай, қарақұмық, арпа және картоп, нанға қарағанда тез және оңай қорытылады.

Күрделі көмірсу

Күрделі көмірсу адам ағзасында қорытылмайды, бірақ ішек жұмысын жақсартады, пайдалы бактериялардың дамуына жағдай жасайды. Азық-түлік өнімдерінде міндетті түрде болуы қажет(көкөністер, жемістер, бидай кебектері). Көмірсу жетіспеушілігі нәруыз бен майлардың заталмасуының бұзылуына, тағам және ұлпа нәруыздарының шығынына әкеліп соғады. Қанда кейбір аминқышқылдарының және май қышқылдарының толық емес қышқылдануынан зиянды заттар жиналады. Қатты жетіспегенде әлсіздік, ұйқышылдық, бас айналуы, бас аурулары, аштық сезім, жүрек айнуы, терлегіштік пайда болады.
Көмірсудың мөлшерден артық болуы семіздікке әкеліп соғады. Қанттың және тез сіңірілетін көмірсулардың мөлшерден артуы глюкозаның меңгеруіне қажетті инсулин бөлетін ұйқы безі жасушаларына ауырлық түсуінен, содан кейін олардың жойылуынан жасырын қант диабеті пайда болуы мүмкін. Бірақ қант және құрамында қанты бар өнімдер қант диабетін туғызбайды, тек оның даму қаупін арттырады.

28 Көмірсулардың құрылысы мен құрамы Сүтқоректілер өсімдіктер микроорганизмдер жасушасында көмірсулардың функционалды рөлі? Көмірсулар (моносахаридтер – қарапайым қанттар, гидролизденбейді, бұлар глюкоза, фруктоза; дисахаридтер-әр молекуласы 2 моносахаридтерден тұрады: сахароза, лактоза; полисахаридтер - өте күрделі заттар: крахмал, клетчатка) табиғатта өте көп таралған, оның адам өмірінде маңызы өте зор. Мысалы, крахмал адам мен жануарлардың рационындағы негізгі қоректік зат. Организмге қажет қуаттың (энергия) көбі көмірсулар арқылы жүреді. Олар нуклеин қышқылдарының, кейбір белоктардың құрамында кездеседі. Көмірсулардан маталар, қағаз, қопарылғыш заттар алынады да, олардың үлесіне өсімдіктердің 80%, ал жануарлардың 2% құрғақ заттары жатады. Олар қарапайым заттардан күн сәулесінің энергиясын пайдаланып, жасыл пигмент хлорофильдің қатысуымен синтезделеді. Бұл процесті фотосинтез дейді. Жасушаларда олар глюкоза және полимерлер (гликоген жануарлар, крахмал - өсімдік жасушаларында) түрінде болады. Өсімдік жасушаларының қабығы пектиннен, гемицеллюлозадан, целлюлозадан, ал саңырауқұлақтар және буынаяқтылардың сыртқы қаңқасы құрамына кіретін, глюкозаның туындысы - хитиннен тұрады. Көмірсулар – органикалық қосындылар. Олар күрделілік деңгейіне орай, моносахаридтерге (глюкоза, фруктоза), дисахаридтерге (сахароза, мальтоза және басқа), полисахаридтерге (крахмал, гликоген және басқа) жіктеледі. Моносахаридтер – полисахарид, амин және май қышқылдары және басқалардың биологиялық түзілісіне қажет фотосинтездің алғашқы өнімдері. Полисахаридтер ашу немесе тыныс алу процестерінде келешекте ажырап, моносахаридтердің бөлінуіне қажет қуат қоры ретінде жиналады. Су тартқыш (гидрофильді) полисахаридтер жасушалардың су теңгерімін (баланс) сақтайды. Аденозинтрифосфат қышқылы (АТФ) азот негіздерінен - аденин, рибоза көмірсуы және араларында макроэргиялық байланысы бар үш фосфор қышқылы қалдығынан тұрады.

Көмірсулар — сынып органикалық қосылыстар сипаты бар қанттар немесе жақын сахарам бойынша жіктелуі және химиялық қасиеттері. Сонымен қатар, ақуыздар мен майлар көмірсулар маңызды рөл атқарады зат алмасу және энергия адамның және жануарлардың организмінде. Олар құрамына кіреді, өсімдік, жануар және бактериалды ағзалардың құрайды көпшілігі органикалық табиғи қосылыстар. Көмірсулар маңызды роль атқаратын негізгі құрылыс материалы өсімдіктердің, жәндіктердің қаңқа және басқа да организмдердің.

Бар деректер, көмірсулар бетіндегі жасушалардың маңызды рөл атқарады пайда болған қатерлі ісіктер мен процестеріне өзара іс-қимыл вирустардың с торымен. Адамның және жануарлардың организмінде кейбір күрделі көмірсулар, мысалы, гиалурон қышқылы, орындайды спецификалық функцияны «жағармай» заттарды

және олар сұйық ортасымен жүргізілетін қозғалысы жасушалары және май жағылады трущиеся бетінің, мысалы, буын беті.

Сынып көмірсулар бөлінеді келесі топтар:

— моносахаридтер немесе жай қанттар(жүзім қанты-глюкоза, плодовый сахар-фруктоза) . Ең көп таралған табиғатта моносахаридом болып табылады глюкоза,ол сонымен қатар виноградным қантпен. Ол бар еркін түрде тәтті жемістер, міндетті компоненті болып табылады, қан-адам және басқа да сүтқоректілер кіреді ретінде негізгі буын құрамына көптеген табиғи полисахаридоа.Басқа кең тараған табиғат моносахаридов-гексоз(т. е. көмірсулар, құрамында молекуласындағы жағдайда глюкоза,6, көміртегі атомдар) атап өткен жөн маннозу және галактоза .Манноза кездесуі мүмкін еркін түрде,бірақ жиі бірге басқа моносахаридами құрады ұзын полисахаридные тізбектері.Галактоза кездеспейді бос күйінде.Ол кіреді бірге глюкоза құрамына лактоза, сондай-ақ компоненті болып табылады көптеген полисахаридтердің және гликопротеидов.Алмасуының бұзылуы галактоза, жоғалту ағза қабілетін өңдеуге, оны әкеледі тяжелому мұрагерлік ауру-галактоземии.

29. Липидтер құрылысы мен құрамы. Жасушада липидтердің функционалды рөлі. Липидтер — (гр. λίπος, lípos — май) — барлық тірі жасушалардың құрамына кіретін және тіршілік процестерінде маңызды рөл атқаратын май тәрізді заттар. Липидтер – табиғи заттар тобы. Олар іс жүзінде суда ерімейді, бірақ полярсыз еріткіштерде (хлороформ, эфир,этанол) ериді. Липид гректің lipos – май деген сөзінен шыққан. Липидтер молекуласында полярсыз (көмірсутекті) және полярлы (–СООН, –ОН, –NH2) аймақтар болады. Липидтер химиялық құрамы мен құрылымы жөнінде үш топқа бөлінеді: қарапайым липидтер, күрделі липидтер, стероидтар.

Қарапайым липидтерге май қышқылдары мен спирттердің күрделі эфирлері жатады. Бұл топты триацилглицеролдар мен балауыздар құрайды. Триацилглицерол – бұл үш атомды спирт глицерол мен май қышқылының үш молекуласынан құралған күрделі эфир.

Күрделі липидтерге фосфолипидтер жатады. Фосфолипид биологиялық мембрананың негізгі құрамдас бөлігі болып саналады. Барлық жасуша мембранасы құрамына фосфодиацилглицерин кіреді. Ол күрделі эфир, молекуласы глицерин қалдығынан, май қышқылының екі қалдығынан, фосфор қышқылының қалдығынан және азотты негіздерден тұрады.

Стероидтар биологиялық белсенді қосылыстардың үлкен тобы, құрылым негізін қаныққан полициклді спирт пергидроцикло-пентанофенантрен құрайды. Стероидтар сабындалмайтын липидтерге жатады, сілтілі гидролизде сабын түзілмейді. Олар жануарлар, өсімдіктер ұлпаларында және микроорганизмдерде кездеседі. Стероидтарға холестерин және олардың туындылары жатады.

Құрылысы

Липидтерге майлар және май тәрізді заттар — липоидтер жатады. Липидтердің молекуласының құрамына C, H, O атомдары кіреді. Құрамындағы элементтердің байланысына және құрылымына қарай липидтер алуан түрлі болып келеді. Барлық липидтерге тән жалпы қасиет — олардың молекулаларының полюссіздігінде (гидрофобтылығында). Сондықтан липидтер полюссіз сұйықтықтарда: бензинде, эфирде, хлороформда жақсы, ал суда нашар ериді. Липидтердің гидрофобты (грекше hydor — су және phobos — қорқыныш) қасиет көрсетуінің жасуша тіршілігіндегі маңызы зор. Себебі жасуша мембранасының ортаңғы екі қабаты фосфолипид молекуласынан тұрады. Фосфолипид молекуласы жасушаға сырттан қажетсіз заттарды өткізбейді және сыртқы ортаға жасушадағы заттарды шығармайды. Осының нәтижесінде жасушаның химиялық ортасы тұрақты болып сақталады. Липидтердің ішінде көп таралғаны және ең негізгісі — майлар. Майлардың химиялық құрылымы күрделі болып келеді. Оның молекуласы үш атомды спирт — глицерин мен жоғары молекулалы май қышқылдарынан тұратындығы мынадай формулада бейнеленген:

R₁, R₂, R₃ радикалдарының орнына кез келген пальмитин, стеарин, олеин және т.б. қышқылдары болуы мүмкін. Майлар: жануар ,өсімдік майлары және т.б. болып бірнеше топқа бөлінеді. Майлардың бір-бірінен айырмашылығы — олардың құрамына кіретін май қышқылдарының сипатына байланысты. Май кышқылдары: қаныққан және қанықпаған больп екі топқа бөлінеді. Қаныққан май қьшқылдары бір байланысты, оларга пальмитин, стеарин қышқылдары және т.б. жатады. Ал қанықпаған май қьшқылдары қос байланыс түзеді, оларға олеин, линол және т.б қышқылдар жатады. Жануар майларының құрамында қаныққан қышқылдар көп, сондықтан олар бөлме температурасында да қатты күйде болады. Мысалы, сиыр майының құрамында глицерин, пальмитин және стеарин қышқылдары бар. Пальмитин қышқылы 43°С-та, ал стеарин қышқылы 60°С-та ғана ериді. Яғни, су қайнағанда глицерин су молекуласымен байланыс түзеді де, ал май қышқылдары сұйықтықтың беткі қабатында қалықтап, гидрофобты қасиет керсететіндігін күнделікті түрмыстан аңғаруға болады. Өсімдік майының құрамында канықпаған май қышқылдары көп болады. Осыған байланысты олар жеңіл ериді және бөлме температурасында сұйык күйін сақтайды. Мысалы, зәйтүн майы глицеринмен байланысқан олеин қышқылының қалдығынан тұрады. Көптеген жасушалардағы майдың мөлшері құрғақ зат массасының 5—-10%-ын құрайды. Алайда құрамының 90%-ға жуығы майдан тұратын жасушалар да болады. Мысалы, жануарлардың тері астындағы май қабаты, май бездері, шарбы (қарынның сыртындағы жұқа май), түйенің өркеші жөне дельфин сүтінің 40%-ы майдан тұрады. Липидтердің гидрофобты қасиет көрсетуінің жасуша тіршілігіндегі рөлі ерекше. Себебі жасуша мембранасының ортаңғы екі қабаты фосфолипид молекуласынан тұрады. Фосфолипид молекуласы жасушаға сырттан қажетсіз заттарды өткізбейді, керісінше іштен сыртқы ортаға жасуша заттарын шығармаудың нөтижесінде, оның химиялық ортасы тұрақты болады. Сол сияқты липидтер жүйке ұлпасында, мида көп мөлшерде бар. Сонымен қатар жүйкенің миелинді қабықшасын зерттеудің нәтижесінде фосфолипидтердің маңызы айқындала түсті. Май төрізді заттарға: холестерин, майда еритін А, D витаминдері және кейбір гормондар жатады. Липидтердің қызметтері[өңдеу]

Липидтер барлык тірі жасушаларда болады, осыған орай организмде мынадай маңызды қызметтер атқарады: құрылыс, энергия көзі, қоректік зат, қорғаныштық, метаболизмдік және т.б.

Құрылымдық. Нәруызбен бірге жарғақша құрамына кіріп, оның жартылай өткізгіштігін қамтамасыз етеді.

Регуляторлық. Кейбір гормондар липидтік табиғатты болады.

Қорғаныштық. Жылуды сақтайды, ішкі мүшелерді қорғайды, тері астындағы май созылғыштықты қамтамасыз етеді.

Жануарлар организмі үшін су көзі

Энергияны депонирлеу. 1 г май ыдырауының нәтижесінде 39 кДж немесе 9,5 ккал энергия бөлінеді.

Липидтердің түрлері

Жай липидтер (бейтарап май және воск)

Күрделі липидтер (фосфолипидтер, гликолипидтер, липопротеидтер)

Стероидтар

Құрылыс қызметі

Липидтердің суда ерімейтін қасиеті оның жасушадағы құрылыс қызметін атқаруынша мүмкіндік береді. Ұлпалардың, жасушалардың және олардың органоидтерінің мембраналары фосфолипид молекуласынан түзіледі. Сол сияқты липидтер көптеген биологиялық косылыстардың түзілуіне қатысады.

Липидтер— энергия көзі

Липидтердің ішіндегі табиғатта көп таралғаны—майлар. Майлар — организм тіршілігіндегі негізгі энергия көзі. Организмге қажетті энергияның 25—30%-ын липидтер береді. Майдың 1 грамы толық ыдырағанда, 38,9 кДж энергия бөлінеді, ол нәруыз бен көмірсудан бөлінетін энергиядан екі есе көп.

Май — қоректік қор заты

Организмдер денедегі майды қоректік зат ретінде жинақтайды. Мысалы, бунақденелілер, сүтқоректілер және адамның тері асты қабатында, шарбыда, көптеген өсімдіктердің тұқымдарында және т.б. мүшелерінде май қоры жинакталады. Жануарлар мен өсімдіктер осы әртүрлі мүшелерде жинақталған май корын тіршілік барысында біртіндеп жұмсайды, әсіресе май қорының қысқы ұйқыға кететін организмдер үшін маңызы ерекше.

30. Жасуша мембранасының құрылысы және тасымалдаушы қасиеті. Жасуша мембранасы- жасушада үлкен рөл ойнайтын органелла. Олар жасушаны сыртқы факторлардан қорғап, сыртқы орта мен жасуша арасында зат алмасады, яғни жасушаға қоректің кіріп, қажеті жоқ заттарды шығару. Кейбір химиялық реакциялар, мысалы хлоропласттағы фотосинтез процессі, жасуша мембранасының атсалысуымен жүреді.

Өткен ғасырдың соңынан бастап, жасуша мембранасының басқа мембраналар секілді, су мен кейбір кіші молекулаларды(мысалы: газ) өткізетін жартылай өткізгіштік қасиетінің жоқ екені белгілі болды. Жасуша мембраналары таңдалынып алынатын өткізгіштік қасиетке ие екені дәлелденді. Олар глюкоза, амин қышқылдары, май қышқылдары, глицерол және иондар секілді заттарды белсенді өткізіп, кейбір қажетсіз заттарды тазалап отырады.

Мембрананың өткізгіштігі бойынша жүргізілген алғашқы жұмыстар спирт, эфир, хлороформ секілді органикалық еріткіштердің суға қарағанда мембранадан тез өтетінін көрсетті. Соның арқасында мембранада полярлы емес заттың бар екенін анықтады, яғни липидтер. Келесі зерттеулерде мембрананың ақуыздар мен липидтерден тұратыны белгілі болды. Мембранада липидтер фосфолипидтер ретінде кездеседі.

Жасуша мембранасының құрылысы

Жасуша мембранасының құрылысы мен атқаратын қызметі өте күрделі. Электрондық микроскопты пайдаланып жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде, өсімдік және жануар жасушасы (клетка) мембранасының құрылысы толықтай анықталды. Осы зерттеу жұмыстарының нәтижесінде, өсімдік жасушасы мембранасының жасұнықтан (клетчатка) түратындығы және оның тірек қызметін атқаратындығы дәлелденді. Егер өсімдіктің жапырағын бірнеше рет бүктеп қайта жазса, біраздан кейін бұрыншы қалпына келеді. Бұл құбылыс жасуша мембранасының серпімділік қасиетін білдіреді. Сонымен қатар бұл- өсімдік жасушасы мембранасының физикалық қасиетіне тән құбылыс.

в) Мембраналық тасымалдаулардың ерекшеліктері

Мембраналық тасымалдаулардың ерекшеліктері: жай диффузияға қарағанда заттар тасылуының тез жүретіндігі, молекула санының азды-көпті құрылысына байланыстылығы, конкуренция, спецификалық ингибаторларға (жеңілденген диффузияны басып әлсірететін қосылыстарға) сезгіштігі. Бұлардың бәрі белоктар – тасымалдаушылар ерекшеліктеріне және олардың мембранадағы санының шектеулі екеніне байланысты. Тасымалданатын заттардың мөлшері белгілі бір шамаға жеткенде мембранада бос тасымалдаушы болмай қалады, яғни олардың бәріне тасымалданатын ион немесе молекула жайғасады да, сол себепті заттар мөлшерінің бұдан әрі көбеюі олардың өтетін санының көбеюін тудырмайды. Мұны қанығу құбылысы деп атайды. Мұндай заттар тасымалдаушы үшін күреседі. Мұны бәсеке құбылысы деп атайды.

Жеңілденген диффузияның бірнеше түрі бар. Мембрана арқылы иондардың немесе тасымалы ол жерде басқа қосылыстардың бар-жоқтығына қарамай орындала алады. Оны унипорт деп атайды.

Симпорт кезінде бірнеше қосылыс бір мезгілде тасымалданады. Антипорт – бір заттың бір бағытта өтуімен бір мезгілде келесі кері бағытта тасымалдануы. Сипорт пен антипорт – котранспорттың түрлері.

Осмос-мембрана арқылы еріткіштің конценртациясы төмен ерітіндіден жоғары ерітіндіге қарай өтуі. Жасуша ешқашан өзін қоршаған ортамен толық теңдік күйде болмайды.

Жасуша мембранасының серпімділік қасиеті судың клеткаға түсуіне келтіретін гидростатикалық қысым айырымы болған жағдайда су оларды бөліп тұрған тосқауылдың саңылаулары арқылы сүзеді. Сүзілу көптеген физиологяилық процестер барысында байқалады. Мәселен, бүйректегі нефронда алғашқы несеп жасалу қанның сұйық бөлімінің сүзілуінен басталады; капиллярда қан мен сұйықтығы арасындағы су алмасу сүзілуге негізделген.

г) Мембраналық тасымалдаулардың түрлері және қызметі

Белсенді тасымал. Бұл арқылы заттар концентрациялық және электрохимиялық градиентке кері бағытта өтеді, яғни диффузиядағыдай көп жақтан аз жаққа емес, аз жақтан көп жаққа тасымалданады. Бұл үшін жұмсалатын энергия баска бір иондар концентрацияларының градиентінен (көбінесе натридің) пайда болады. Заттардың белсенді тасымалы үшін керек энергия көзі АҮФ гадролизі болған жағдайда тасымалды алғашкы белсеңді деп атайды. Бір заттың мембрана арқылы концентрациялық градиентке кері өтуі басқа бір заттың белсенді тасылу процесінен туған концентрациялық градиент энергиясының есебінен жүрсе, мұны соңғы белсенді тасымал деп атайды.

Алғашқы белсенді тасып өткізуді иондық насостар деп аталатын тасымалдаушы АҮФ-азалар атқарады. Жануарлар клеткаларында көп тарағаны натрий насосы. Бұл плазмалық мембранадағы интегральдық белок болып табылады. Бұдардан басқа сарко (эндо) -плазмалық ретикулум мембранасында орналасады. Аталған белоктардың бәріне ортақ қасиет - олар фосфорлана алады және ферменттің фосфорланған аралық формасын түзе алады. Фосфорланған күйдегі фермент Е₁ және Е₂ деп белгіленетін екі конформацияда бола алады. Фермент конформациясы дегеніміз, оның молекуласындағы полипептидтік тізбектің кеңістіктік бағдарлану (орналасу) тәсілі. Ферменттің аталған екі конформациясының өздері таситын иондарды байланыстыру қабілеті бірдей болмайды.

Соңғы белсенді тасымал үшін жануарлар жасушасына негізделген натрий иондары концентрациясының градиентінен туатын энергия пайдаланылады. Жасушалар мембранасында оның сыртқы ортасындағы иондарын жасуша ішіндегі протондарға айырбастайтын айырбастауыш белок бар. Ол жасуша ішіндегі белсенді реакциялардың тұрақтылығын сақтауға қызмет етеді.

д) Жасуша қызметтерінің реттелуі

Жасуша қызметінің реттелуі ядро арқылы реттеледі. Солай болғанмен, оның қызметтері қоршаған орта жағдайларына орай организмдегі басқа клеткалардың қажеттеріне сәйкес өзгеріп отыруы тиіс. Мысалы, плазмалық мембранаға әсер ететін және одан әрі органеллаларға да жететін реттеушілер бар:

а) көп жағдайда клеткалық қызметтердің реттелуі мембраналық потенциал өзгерістері арқылы іске асады. Ол үшін 1-ден, жасушаның бір учаскесінде немесе басқа жасушада туған ток мембрана арқылы өтуі керек; 2-ден, жасуша сыртындағы иондардың концентрациясы өзгеруі керек. 3-ден, мембраналық иондық каналдар ашылуы керек. Мембраналық потенциалдар өзгерістері мембранадағы белоктар конформациясына әсер етеді де, бұдан каналдар ашылады немесе жабылады.

Сөйтіп, біраз мембраналық насостар қызметі өзгереді. Нерв клеткалары мембраналық потенциалдар өзгерістерін ақпарат ретінде қабылдауға маманданған және оларды өңдеп, одан әрі береді.

б) жасушадан тыс арнайы заттар мембранадағы немесе клета ішіндегі спецификалық рецепторлармен өзара әрекетке түсіп маңызды реттеуші механизмге қатысады. Мұндай заттарға, мәселен, синапстық медиаторлар түзілген орнында әсер көрсетушілер, қан арқылы тасымалданып арнайы клеткаларға жеткізетін заттар (гармондар, антигендер) жатады.

Қорыта айтқанда, аталған реттеуші механизмдер клетканың плазмалық мембранасына әсер етумен байланысты. Клетка мембранасы қабылдаған ақпарат одан әрі органеллалар қызметін өзгерту үшін оларға жету керек. Оларды соңғы аралық заттар (мессенджерлер) деп атайды.

31. Ферменттер құрылысы. Классификациясы мен номенклатурасы. Ферменттің классификациясы

Жүйелік атау бойынша әр ферменттің нөмірі (шифры) болады, ол төрт саннан тұрады және бұл сандардың арасы нүктемен бөлінген. Бірінші сан ферменттің класын білдіреді, екінші сан класс тармағын, үшінші сан-класс тармағы бөлігін, төртінші сан өз қатарындағы нөмірін көрсетеді. Жұйелік атау негізінен ғылыми әдебиеттерде пайдаланылады. Тривиалдық атаулар негізінен екі жолмен пайда болады: 1) фермент әсер ететін субстрат атауына–аза жұрнағы қосылады. Мысалы, мальтозаны ыдыратып, глюкозаның екі молекуласына айналдыратын фермент мальтаза деп аталады. 2) Фермент катализдейтін реакция атауына – аза жұрнағы қосылады. Мысалы, субстратты ыдыратып, су қосып алуды катализдейтін фермент гидролаза деп аталады, субстраттың, сутексізденуін жүргізетін фермент дегидрогеназа деп, химиялық топтарды тасымалдайтын ферментті трансфераза деп атайды. Кейбір ферменттердің тарихи қалыптасқан атаулары бар. Мысалы: пепсин, трипсин, папаин, эластаза т.б. Ферменттердің тривиалдық атаулары қысқа да қолдануға ыңғайлы.

Ферменттер катализдейтін химиялық реакциялар[өңдеу]

Ферменттер катализдейтін химиялық реакциялар түріне қарай 6 классқа бөлінеді: 1) Оксидоредуктазалар – тотығу-тотықсыздандыру реакцияларын катализдеді. 2) Трансферазалар - реакцияларда атомдар мен атомдар топтарын тасымалдайды. 3) Гидролазалар - судың қосылуымен химиялық байланыстарды үзеді 4) Лиазалар - субстратты гидролиздік емес жолмен ыдыратып, қос байланыс түзу және керісінше реакцияларды катализдейді. 5) Изомеразалар – бір изомердің екінші изомерге ауысуын тездетеді. 6) Лигазазалар - АФТ энергиясы арқылы екі әр түрлі қосылыстың конденсиациясын катализдеп, С−С, С−О, С− N , С−S байланысын құрады Фермент молекуласының ферменттік қасиетін анықтайтын бөлігін ферменттің активті орталығы деп атайды. Ферменттің активті орталығы субстратпен байланысуға және ыдыратып өзгертуге міндетті. Активті орталық бүйір радикалында функционалды тобы р амин қышқылдарының қалдықтарынан түзіледі. Күрделі ферменттерде активті орталыққа амин қышқылдарынан басқа металл иондары мен коферменттер кіреді. Олар катализ процесінде маңызды қызмет атқарады.

Ферменттердің активті орталығында реакцияласуға қабілеті[өңдеу]

Ферменттердің активті орталығында реакцияласуға қабілетті топтары бар мынадай амин кышқылдары кездеседі.

Цистеин, оның кұрамында сульфгидрильдік топ - SН бар;

Серин, оның құрамында гидроксильдік топ - ОН бар;

Гистидин, oның құрамында имидазол сақинасы бар;

Аспарагин қышқылы мен глутамин қышқылы, ол екеуінің құрамында екінші карбоксильдік топ - СООН бар;

Триптофан, құрамында индол сақинасы бар;

Гидрофобты амин қышқылдары, ондай амин қышқылдары құрамында субстраттың полярсыз учаскесіне жақын (туыс) гидрофобты (полярсыз) бүйір топтар болады

Ферменттер — барлық тірі организмдер құрамына кіретін арнайы ақуыздар. Химиялық реакцияларды жеделдетеді. Реакция түрлеріне сай ферменттер 6 топқа бөлінеді:^[1]

оксидоредуктазалар,

трансферазалар,

гидролазалар,

лиазалар,

изомеразалар,

лигазалар.

Ферменттер жасушаларда синтезделіп, биохимиялық реакцияларға қа­тысатын ақуыздық табиғаттағы биокатализатор болып табылады. Фермент немесе энзим (лат. fermentum – ашу; грек. en – ішінде, zim – ашытқы; 19 ғ. Ван Гельмонт ұсынған) алғашқыда ашыту үдерістерін­де анықталған зат. Энзимология, ферментология – ферменттерді зерттейтін ғылым саласы. Ол басқа ғылымдармен: биология, генетика, фармакология, химиямен тығыз байланысты. Ферменттердің қызметі туралы алғашқы ғылыми еңбекті Кирхгофф (1814) жариялады. Кейін ашу үдерісі ашытқы жасушаларында ғана өтеді деген ұйғарым жасаған Л. Пастерге (1871), Либих фермент­тер жасушалардың өмір сүруіндегі пайда болған өнім, ол жасушада да, олардан бөлек те қызмет атқарады деген қарсы пікір білдірді. Либихтің ғылыми көзқарасы М. Манассейна (1871), Бухнер (1897) зерттеулерінде эксперимент жүзінде дәлелденді. Жасушаларда синтезделген ферменттер өзіне тән арнайы қызметтер­ін организмнің барлық мүшелерінде атқарады. Ферменттік қасиет, негізінен глобулалық құрылымдағы ақуыздарға тән екені белгілі. Бірақ, қазіргі кезде кей­бір фибриллалық ақуыздар да (актин, миозин) катализдік белсенділік көрсететіні анықталды.

Ферменттердің қасиеттері[өңдеу]

Ферменттер өз әсерін өте аз мөлшерде катализаторға ұқсас жүргізеді. Фермент өзінің әсер етуші заты – субстратпен (S) ферменттік реакция жүргенде фермент-субстраттық кешен (аралық зат) түзеді. Бұл кешеннің қызметі өте күрделі, ол субстрат пен фермент молекулалары конформациясы мен энергиясын және химиялық байланыстарын өзгертеді. Реакция өткен соң фермент-субстраттық кешен жаңа қалыпқа ауысып, фермент-реакция өнімі кешеніне айналады. Содан кейін ол фермент және реакция өніміне (Р) жекеленіп бөлінеді: S + E → S·E → EP → E + P Ферменттердің ка­та­ли­здік ерекшелігіне келесі қа­си­ет­тері жатқызылады: а) Фермент өздігінен жаңа ре­ак­ция жүргізбейді. Ол тек тер­модинамикалық мүмкін реакци­яны ғана жүргізеді. Реакция барысында активтендіру энергиясы төмендейді. 2-суретте көрсетіл­гендей, реак­ци­я­ның үлкен кедергі энергиясын сатылап бөліп, төмендету және активтендіру энергиясын жоғарлату арқылы реакция жылдамдығын жоғарлатады. б) Фермент басталған реакцияның бағытын өз бетінше өзгерте алмайды. Ол бір ғана реакция өнімі түзілуі бағытында жұмыс істейді. Мысалы, глюкокиназа глюкозадан тек глюкоза-6-фосфат түзілуін жүргізеді. в) Фермент қатысатын реакция қайтымды болса, ол реакцияны екі бағытта да жүргізе алады. Мысалы, көмірсулардың гликолиздік ыдырауына қатысатын фосфогексо-изомераза, альдолаза, фосфоглицерат-киназа, фосфоглицератлидаза және т.б.

Ферменттердің құрылысы[өңдеу]

Тірі организмде жүретін барлық процестер ферменттердің қатысуымен атқарылады. Олардың әсерімен қорек құрамындан күрделі заттар қарапайым қосылыстарға ыдырап, соңынан олардан осы организмге тән макромолекулалар түзіледі. Ферменттерге өте зор талғамдылық қасиет тән. Әр фермент тек белгілі бір затқа, белгілі бір байланыс түріне әсер етеді. Мысалы, мальтоза қантын ыдырататын мальтаза ферменті басқа қанттарға эсер етпейді. Ферменттер әрекетінің негізіңде үш түрлі әсер жатады 1) жинақтау (концентрациялау әсері; 2) бағдарлау (ориентациялау) әсері; 3) көп бағытты катализ. Ферменттер алдымен ершндіден қоректі заттар субстратының әр түрлі молекулаларын талғап алып, оларды өз беткейіне жинақтайды, қоректі қорыту процесіне дайындайды, ал ферменттер олардың химиялық өзтерістерін тездетеді. Белоктар, майлар, көмірсулар молекулаларының құрамы ндағы ком-поненттер көбінесе ангидридтік байланыстар арқылы полимерлер түзеді. Бұл байланыстар ферменттердің әрекетімен су қосу арқылы (гидролиз) үзіледі. Соидықтан бұл процесті гидролиздік ыдырау, ал оны қамтамасыз ететін ферменттерді гидролазалар деп атаңды. Ас қорыту жолында қоректік заттар түрлі микроорганизмдер ферменттерінің әсерімен биологиялык, өндеуден де өтеді. Ас қорыту жүйесінің айтарлықтай көлемді алдынғы бөлімдерінде (қарывда) және ішектің кеңіген соңғы бөлімдерінде (әсіресе бүйенде) алуан түрлі микроорганизмдер өздеріне қолайлы жағдай тауып (түрақты жылылық, кажетті ылғалдьгқ, сілтілік не байтарап орта, мол және үздіксіз келіп тұратын қоректік заттар), тез көбейіп өседі де, қоректі тездетіп ыдыратуға көмектеседі. Өсімдік тектес азық құрамында организмде қиын қорытылатын және ас қорыту сөлдерінде ерімейтін заттарға бай клетчатка көп мөлшерде болады. Ал ас қорытатын сөлдер құрамында оны ыдырататын ферменттер болмайды. Сондықтан клетчатка тек микроорганизмдер ферменттерінің әсерімен қорытылады. Тоқ ішекте микроорганизмдер әрекетімен белоктар шіріп, майлар тотығып, көмірсулар ашиды, организмге қажет көптеген заттар (амин қышқылдары, дәрмендәрілер т.б.) түзіледі да, бұл молекулалардың өзара әрекеттесуін тездетеді. Ферменттердің бұл әрекетін жинақтау (концентрациялау) әсері деп атайды. Қоректік заттардың ыдырау процесі дұрыс жүру үшін фермент беткейіне жинақталған субстраттар молекулаларының белгілі аудандары бірбірімен жанасуы керек, демек олар бірінебірі бағдарлануы керек. Ферменітердің осындай бағдарлау әрекетінің әсерінен қоректік заттардың ыдырау процесі мыңдаған есеге шапшандайды.

Витаминдер, жалпы сипаттама. Витаминдерге жалпы сипаттама

Витаминдер химиялық табиғаты әр түрлі, организмдерде аз мөлшерде кездесетін, өмір сүруге өте қажетті, жеке, немесе құрылымы күрделі заттардың құрамына еніп, каталитикалық және реттеушілік қызмет атқаратын төменгі молекулалы органикалық қосылыстар.

Витаминдерді 1880 жылы орыс ғалымы Н.И. Лунин ашты. Ол тышқандарға тәжірибе жүргізу арқылы тағамның құрамында белоктар, майлар, көмірсулар және тұздар мен судан басқа, тағы бір қосылыстардың бар екендігін анықтады.

1912 жылы поляк ғалымы К. Функ күріш кебегінен сондай заттардың бірін кристалды түрде бөліп алып, оның құрамында азот бар екендігін анықтаған соң, оны витамин (лат. vіta – тіршілік, amіn – амин) деп атауды ұсынады.

Кейінгі ашылған витаминдердің көпшілігінің құрамында азот болмаса да, бұл термин қазіргі кезге дейін биология мен медицинада қолданылады.

Витаминдерді зерттейтін ілім витаминология XІІІ ғасырдың 80 жылдарында қалыптасты. Витаминология – витаминдердің ашылу тарихын, құрылымын, құрамы мен қасиеттерін, олардың алу жолдарын және организмге керекті мөлшерін анықтайтын ғылым.

Витаминдер өсімдіктерде, бактерияларда, балдырларда синтезделеді, ал адамдар мен жануарларда өте аз мөлшерде, ал кейбіреуі мүлдем синтезделмейді. Адам мен жануарлар организміне витаминдер тағам арқылы түседі, кейбір витаминдер ішек микроорганизмдері әрекеті арқылы түзіледі. Астың құрамында витаминдер жеткілікті болған кезде ғана тағам құрамы құнарлы, толық деп есептеледі. Ересек адамның тәулігіне пайдаланатын әр түрлі тағамдағы витаминдердің орташа мөлшері микрограммен есептеледі. Олар тек белгілі бір мөлшерде ғана зат алмасу процесін реттейді: аурудан қорғайды, терінің, органдардың қалыпты жағдайда қызмет істеуіне әсер етеді. Сондықтан, витаминдердің ас физиологиясында атқаратын маңызы өте жоғары. Егер организмге витаминнің қалыпты түсуі бұзылса, онда зат алмасу процесінде авитаминоз, гиповитаминоз, гипервитаминоз, поливитаминоз сияқты әр түрлі өзгерістер пайда болып, адам ауруға шалдығады.

Авитаминоз дегеніміз белгілі бір витаминнің организмде өте аз мөлшерде, немесе жоқ болуынан туатын зат алмасу процесінің қалыптан тыс өзгерістері. Мұндай өзгерістер денсаулыққа өте зиянды, кейде өлімге әкеліп соғуы ықтимал.

Гиповитаминоз – кейбір витаминдердің организмде көп мөлшерде жетіспеуінен болатын зат алмасудағы өзгерістер.

Поливитаминоз – организмде көптеген витаминдердің аз мөлшерде болуының нәтижесіндегі метаболизмдік өзгерістер.

Гипервитаминоз деп кейбір витаминдердің организмде шектен тыс көп болуының әсерінен туатын зат алмасудағы, немесе физиологиялық функция процестеріндегі өзгерістерді айтады.

Адам организміне ас арқылы түсетін витаминдердің ферменттер коферменттеріне құрылымдық ұқсастығы бар. Сондықтан, витаминдер жоғарғы организмдерде коферменттік қызмет атқарады (

33. Витаминдер классификациясы. Зат алмасудағы рөлі.

Витаминдер бір-біріне ұқсас органикалық қосылыстар. Органикалық белок, май, лепидтер және минералды заттар мен бірге организмнің өмір сүруіне өте қажетті заттардың бірі. Витаминдер организмге жеткіліксіз болған жағдайда. Организм әр түрлі потологиялық ауруларға ұшырайды. Витаминнің күнделікті қажетті мөлшері өте аз мыс: күніне 500 г тамақпен бірге 0,01-0,02 г витаминдерді қажет етеді. Яғни, организмде витаминдер катомтикалық қызмет атқарады. Көп жағдайда ферминттердің құрамындағы кофактордың қызметін атқарады. Витаминдер организмге өте қажетті катомтикалық қызметті атқарады. Сондықтан витаминнің құрылысы әртүрлі және әртүрлі химиялық организмдік қасиеті бар. Организмнің өмір сүру үшін өте қажет. Алғаш рет 1880 жылы Лунин ашқан. Ол тышқан организміне белок, май көмірсуларын басқа белгісіз заттар өте қажет екенін дәлелдеді. 1912 жылы Польша ғалымы Пунк бұл заттарды витаминдер деп атаған. Яғни, өмір сүру үшін қажетті аминдер «вита», «өмір» деген сөз. Ең алғаш витаминдерді олардың жетіспеуі кезінде пайда болған ауруларға қарап атады. Ол кезде аурулардың алдынан анти сөзі жалғанды. Демек бұл ауруларды А витаминоз деп аталды. 1913 жылы ең соңғы номенкулатураны Макколлум жасаған. Ол витаминдерді латын әріпімен белгілеуді ұсынды. Витаминерия-бірнеше изомерлерді пайда ету қасиеті.

34. Көмірсулардың анаэробтық ыдырау процесі. (гликолиз).Көмірсулар деп молекуласы көбінесе химиялық элементтерден – көміртек, сутек және оттегінен тұратын органикалық қоспаларды айтады. Көмірсулар деп аталуы, олардың алғашқы зерттелген өкілдері /С6Н12О6/ су мен көміртек атомынан құралған тәрізді. Жалпы формуласы : Сn/H2 O/n.

Көмірсулар табиғатта кең таралған, олардың үлесіне өсімдіктердің 80-90% құрғақ заттары, ал жануарлардың

 

1-2 % құрғақ заттары жатады. Көмірсулардың маңызы көп қырлы. Олар өсімдік клеткаларының негізін құрайды және қоректік заттардың қоры /крахмал/ түрінде жиналады. Жануар мен адам организмінде көмірсулар химиялық энергияның ең басты көзі болып табылады. Жануар организмінің тканьдерінде гликоген түрінде қор болып жиналады.

 

 Көмірсулар химиялық құрамы жөнінен 3 класқа бөлінеді :

 

Моносахаридтер –қарапайым қанттар /глюкоза, фруктоза, ксилоза, арабиноза/.

Дисахаридтер – әр молекуласы екі моносахаридтерден тұрады / сахароза, мальтоза, лактоза/.

Полисахаридтер – өте күрделі заттар/ крахмал, клетчатка, гликоген/.

Аралық алмасу органдарда, тканьдерде және клеткаларда өтеді. Глюкозадан пирожүзім қышқылына қарай жүретін бір қатар реакциялар гликолиз деп аталады. Егер көмірсулардың анаэробтық ыдырауы гликогеннен басталса, гликогенолиз дейді. Глюкоза ерекше активті заттар қатарына жатпайды. Глюкоза молекуласына фосфор қышқылының қалдығы қосылады да фермент әсерімен оның реакцияға бейімділігі біраз артады.

 

 Сөйтіп, реакциялардың ақырында пируват түзіліп гликолиз процесі аяқталады. Пайда болған пируват бұдан кейін өтіп жатқан процестерге байланысты әр түрлі өзгерістерге ұшырайды. Анаэробты тыныс алу жағдайларында ол сүт қышқылына дейін тотықсызданады. Сүт қышқылы (лактат) анаэбротық тыныс алудың ақырғы өнімі болып табылады.

Гликолиз (грек, glykys — тәтті, lysis — еру) — адам мен жануарлар организмдеріндегі арнайы ферменттердің әсерінен оттегсіз ортада көмірсулардың (негізінен глюкозаның) ыдырау процесі. Жануарлар организміндегі гликолиздің соңғы өнімі — сүт қышқылы. Гликолиз нәтижесінде бөлінген қуат (энергия) организмнің тіршілігі үшін пайдаланылады. Гликолиз организмдегі тыныс алу және ашу процестерімен тікелей байланысты.

Гликолиз - көпсатылы күрделі процесс, ол екі кезеңнен тұрады. Атап айтқанда:

 

дайындық кезеңі,

АТФ түзелетін кезең.

Гликолиздің дайындық кезеңі жасуша цитоплазмасында жүреді. Мұнда арнайы ферменттердің әсерімен энергиясы мол органикалық заттар энергиясы аз қарапайым заттарға дейін ыдырайды. Мысалы, көмірсулар -моносахаридтерге, майлар - май қышқылы мен глицеринге, нуклеин қышқылдары - нуклеотидтерге, ақуыз - аминқышқылдарына ыдырайды. Бұл заттар келесі жүретін реакциялардың бастамасы ретінде қолданылады

35. Гликолиз, ашыту, тыныс алу процесінің өзара байланысы.  Спирттік, сүтқышқылдық және май қышқылдары ашуының негізгі және қосалқы өнімдері. Гликолиз (грек, glykys — тәтті, lysis — еру) — адам мен жануарлар организмдеріндегі арнайы ферменттердің әсерінен оттегсіз ортада көмірсулардың (негізінен глюкозаның) ыдырау процесі. Жануарлар организміндегі гликолиздің соңғы өнімі — сүт қышқылы. Гликолиз нәтижесінде бөлінген қуат (энергия) организмнің тіршілігі үшін пайдаланылады. Гликолиз организмдегі тыныс алу және ашу процестерімен тікелей байланысты.

Ашу, ашыту — органикалық заттардың ферментті тотығу-тотықсыздану процесі. Оның нәтижесінде организмдер өмір суруге қажет энергия алады. Ашу организмдер дамуының ерте сатысына тән және ол энергия алудың тиімсіз түрі болып есептеледі. Ашу процесі жануарларда, өсімдіктерде және көптеген микроорганизмдерде жүріп жатады. Кейбір бактериялар, саңырауқұлақтар, қарапайымдылар тек Ашудан алынатын энергия арқылы өсіп-өнеді. спирттер, органик. қышқылдар, аминқышқылдар, пуриндер, әсіресе, көмірсулар Ашуы мүмкін.

Ашитын заттың құрамына және оның метаболизміне байланысты ашыту нәтижесінде спирттер (этанол т.б.), органик. қышқылдар (сүт, май т.б.), ацетон, кейбір органик. заттар, көмір қышқыл газы, ал кейде сутек те түзіледі. Осы процестен түзілетін заттарға байланысты Ашу спиртті, сүт қышқылды, ацетонды т.б. болып бөлінеді. Ашу процесінің ашытқылардың қатысымен жүретінін 1837 жылы Каньяр Дела Тур, ал Ашу. табиғатын 1857 жылы Л. Пастер сынды француз зерттеушілері дәлелдеген, 1897 жылы неміс химигі Э. Бухнер қанттың Ашуы ашытқы клеткаларынан алынған сөлдердің әсерімен де жүретінін көрсеткен. Бұл көптеген ферменттерді бөліп алуға мүмкіндік берді. Ашу табиғаттағы зат алмасу процесінде (әсіресе целлюлозаның ыдырауында) маңызды орын алады. Ашудың көптеген түрлері өнеркәсіпте: спиртті Ашу — шарап және сыра өндіруде және сүт қышқылын өндіруде, жем сүрлеуде; пропион қышқылды Ашу — сыр өндірісінде, ацетон-бутилді Ашу — еріткіштер алуда кеңінен қолданылады.

Тынысалу үшін мына жағдайлар қажет:

1. төсеміктің болуы (глюкоза немесе өзге ағзалық заттар);

2. қажетті ферменттердің болуы;

3. митохондриялардағы үдерістер үшін оттегінің болуы;

4. тасымалдаушы молекулалардың, коферменттердін, болуы;

5. митохондриялық жарғақшалардың бүтіндігі қажет.

АТФ түрінде энергия алмасудың барлық кезеңдерінде тек пайдалы энергияның бір бөлігі ғана (гликолиз - 5%, тотықтыра фосфорлану - 35-40%) жазылатынын есте ұстау қажет. Энергияның қалған бөлігі жылу түрінде таралып кетеді.

Тынысалу үдерістері немесе биологиялық тотығу, сондай-ақ жанудың соңғы нәтижесі бойынша ұқсас, алайда энергия жинақтауы өзгеше болады. Жану кезінде барлық энергия жарық және жылуға өтеді де, мұнда еш нәрсе қорға жиналмайды. Тынысалу үдерісінде энергияның бір бөлігі АТФ молекулаларында жинақталып, ақырында ағзалық заттарды синтездеу кезінде икемді алмасу реакцияларына пайдаланылады

Глюкозаның маңызды химиялық қасиеттерінің бірі — әр түрлі микроорганизмдер әсерінен ашуы.

1. Спирттік ашуы. Ашытқы ферменті әсерінен ашып, глюкозадан этанол түзіледі. Бұл процестің химизмі өте күрделі. Жүретін өзгерістерді қысқаша былай жазады:

С₆Н₁₂О₆ → 2С₂Н₅ОН + 2СО₂

2. Сүт қышқылды ашуы. Глюкоза сүт қышқылды ашығанда, сүт қышқылы түзіледі. Процесс сүт қышқылды бактерия ферменттерінің әсерінен жүреді:

Сүт қышқылы екі функционалдық тобы бар болғандықтан (гидроксил және карбоксил топтары), екі түрлі қасиет көрсетеді. Сүт қышқылы сүт іріген кезде пайда болады, оны лакмус қағазы арқылы анықтауға болады.

3. Май қышқылы ашу процесінің биохимиялңқ табиғатын алғаш рет 1861 жылы Луи Пастер зерттеген болатын. Л. Пастер бұл про цесті қоздыратын ауалы жерде тіршілік ете алмайтын ерекше микробтар екендігін ашты. Бұдан кейінгі зерттеулер май қышқылы бактерияларының табиғатта кең тарағандығын дәлелдеді. Олар топырақта, көңде, лас суда, сүтте және басқа да сол сияқты заттарда жиі кездеседі. Ортада қант заттары және сүт қышқылының тұздары болғанда бактериялар май қышқылын жәңе басқа да заттар түзеді:
С6Ні20б =СНзСН2СН2СООН+2СО24-2Н2+ 20 ккал
қант май қышқылы көмір қышқыл газы энергия
Азотты қоректік заты ретінде олар әр түрлі қосылыстарды (пептон, азотты минерал заттар, ал тіпті кейде атмосфералық азот) пайдаланады. Ең қолайлы температура +30—40°. Споралары 1—2 минут қайнатқанда жойылып кетеді. Ортаның қышқылды болуына да төзімсіз. рН 4,7-ден төмендегенде олар тіршілік ете алмайды. Май қышқыл ашу процесінде ортадан көп мөлшерде газ бәлінеді және еткір, аса ұнамсыз иіс пайда болады.
Овощтарды ашытқанда сүт қышқьілы өте баяу жиналса май қышқылы бактериялары өсіп дамиды да олардың дәмін езгертіп жібереді. Ал кейде заводта жасалған түрлі тағам консервілерінің сапасының төмендеуі де осы бактериялардың әсерінен болады, егер олар ұнда тіршілік етсе оны ашытып жібереді.
Кейбір ауыл шаруашылық өнімдерін алғашқы еңдеуде май қышқылы бактерияларының қасиеті толық ескеріледі. Олардың ейбіреулері клетка аралық заттарды — пектинді ыдыратады. Май қышқылы бактерияларының осы қасиетін талшықты өсімдіктерді (зығыр, кендір т. б.) өңдеуде қолданады. Мұнда олар талшық тіндерін басқа тканьдерден ажыратып алу үшін қажет. Клетка аралық пектин заттарын бұзу үшін алдымен бұл өсімдіктерді ылғалдайды. Осы кезде клостридиум пектиноворум бактерияларын қосса ашу процесі жүріп, талшықтардың өз ара байланысы әлсірейді, сөйтіп олар ажырайды. Бұдан кейін талшықтарды түрлі мехдникалык жолдармен ажыратып алады. Қалдық судың өзін 30 ретке дейін қолдануға болады, өйткені өңдеуден шыққан сұйыққа ерекше бак-терияларды жібереді. Олар сұйықтағы органикалық қышқылдарды метан мен көмір қышқыл газына айналдырады.

36. Гормондардың қасиеттері, биологиялық рөлі. Классификациясы. Гормондар (гр. hormao — қоздырамын, қозғаймын) — эндокринді бездер немесе эндокриндік қызметке қабілетті жекеленген жасушалар бөлетін тым белсенді органикалық биологиялық заттар. Аталмыш бездер мен жасушалардың шығару өзектері болмағандықтан, олар өздері бөлетін гормондарын организмнің ішкі сұйық ортасына (ұлпа сұйығы, қан, лимфа) бөліп шығарады. Гормондар — өзінің химиялық табиғатына байланысты: стероидты гормондарға (жыныс гормондары, бұйрекұсті безі қыртысты заты гормоны), протеиндік және пептидтік гормондарға (гипофиз, қалқанша без, қалқаншамаңы безі, ұйқы безі, бұйрекүсті безінің бозғылт затының гормондары), ал нысандарға әсер ету қызметіне қарай: бірыңғай салалы ет құрылымдары мен бездерге салыстырмалы қысқа мерзім ішінде әсер ететін кинетикалық гормондарға (окситоцин, вазопрессин, адреналин, норадреналин), организмдегі зат алмасу процестерін реттейтін метабоддық гормондарға (тироксин, кальцитонин, паратгормон, инсулин, глюкагон) және жасушалар, ұлпалар мен мүшелердің өсуі мен жетілуін бақылайтын морфогенетикалық гормондарға (соматропты гормон, фолликулды жандандырушы гормон, эстрогендер, тестостерон) бөлінеді.

Гормондар - ішкі секреция бездерінен бөлінетін ұлпалар мен мүшелерге әсер ететін биологиялык белсенді заттар. Гормондардың барлығы ағзалық заттар, себебі, олардың біреуі нәруыздан, екіншісі аминқышкылдарынан, үшіншісі майтектес заттардан құралған.

Гормондардың биотүзілуі арнайы эндокриндік құрылымдардың генетикалық аппаратында жоспарланған, сондықтан ішкі сөлініс бездерінің әрқайсысы тек белгілі бір гормондарды жасап шығарады. Организм ішкі сұйықтық ортасына өткен гормондардың белгілі бір мөлшері бос қалпында, ал шамалысы қан плазмасы белоктарымен қосылған күйде болады. Мысалы, транс кортизон, альбумин және α-глобулинмен бірігеді, бұдан белсенділігі темен байланысқан гормон түрі пайда болады.

Гормондардың құрылымы салыстырмалы күрделі келеді және жеке бөліктері әртүрлі қызмет атқарады. Актондар — гормонның жасушаға арнайы әсерін қамтамасыз ететін бөлігі; гаптомерлар — гор монный әсер ету жерін, нысана жасушаларын іздейтін бөлік. Гор мон құрылымының үшінші бөлігі белсенділік дәрежесін және оның басқа қасиеттерін реттейді. Ағзалар мен тіндер, негізінен бауыр мен бүйрек жасушалары гормондарының сіңіру, күйзелту және шығару жылдамдығын реттейді.

Гормондардың алмасу жылдамдығын олардың жартылай ыдырауына кететін уақытпен (Т1/2) болжайды, яғни қанға енгізілген радиоактивті гормондар мөлшерінің екі есе азаятын уақыты. Дені сау адамда әртүрлі гормондардың жартылай ыдырау уақыты түрліше бола ды (катехоламиндер — 0,5-2,5 мин., инсулин — 8-12 миальдостерондар — 30-50 мин., кортизондар — 70-90 мин., тироксин 4 тәулікте ыдырайды).

Гормондардың физиологиялық қасиеттері

1. Гормондар қашықтан (алыстан) әсер етеді, яғни олар өзінің жасалған жерінен қашық орналасқан ағзаларға әсер ете алады. Басқа биологиялық белсенді заттар (гистамин ацетилхолин т.б.) өзі жасалған жергілікті жерде ғана әсер етеді.

2. Гормондар организм қызметін гуморалдық реттеуде аралық рөл атқарады. Бұл реттелуде басты бағыттаушы әсерді орталық жүйке жүйесі атқарады, ал ішкі сөлініс бездері көбінесе оның әсерін күшейте не әлсірете отырып, эфференттік (шеткі) вегетативті және денелік жүйкелермен қатар қызмет жасайды.

3. Гормондардың арнайы әсері бар. Соған байланысты белгілі бір гормонның жетіспеушілігін, екінші гормонмен немесе басқа биологиялық белсенді затпен алмастыруға болмайды. Көптеген гормондар жоғары молекулалы қосылыстар, кейбіреулерінің табиғаты белоктық болып келеді, бірақ оған қарамастан олардың антигендік қасиеті жоқ, яғни оларды парэнтеральды енгізгенде арнайы антитәндер жасалмайды. Көбінесе қарсы гормондар табиғаты белок пеп тид гормондарынан жасалады.

4. Барлық гормондардың биологиялық белсенділігі жоғары болады. Мысалы, тироксин 1:100 млн, адреналин 1:10 млн сұйытылғанда да әсер етеді, ал бір грамм инсулин 125000 қоянның қанындағы қант деңгейін төмен түсіре алады. Тирокальцитониннің 5 нанограмы қандағы Са деңгейін едәуір төмен түсіреді (1 нанограмм — 10-9 гжоғары).

5. Гормондар өте тез, бірақ қысқа мерзімде әсер етеді. Олардың өте тез әсер етуі және мембрана арқылы өтуі олардың молекулалық салмағына байланысты. Ал әсердің қысқа мерзімді болуы олардың тіндік ферменттердің ықпалымен ыдырауына және денеден бүйрек арқылы жеңіл шығарылуына байланысты. Қанда гормондардың қажетті мөлшері сақталуы үшін, бездер оларды үнемі үздіксіз жасап шығарып түруы керек.

6. Барлық гормондар тек ағзалардың қызметтеріне ғана емес, олардың құрылымдарына да әсер етеді, яғни оларда құрылымдық өзгерістер туғызуы мүмкін, кейде ағзалар тінінің өсуін күшейтіп, кейде тежейді. Гормондар зат алмасу қарқынына әрі РНҚ және басқа нук леин қышқылдарының жасалуына әсер етеді. Эндокринді бездердің патологиясы кезінде адамның бет әлпеті соншалық өзгеруі мүмкін, бұл өзгерістер негізінде тез диагноз қоюға болады — акромегалия, гигантизм т. б.

7. Гормондар ферменттер қатарына жатпайды, яғни олар жасуша жоқ ортада жүретін химиялық үрдістерге арнайы әсер етпейді. Бірақ әртүрлі ферменттер арқылы химиялық әсерленістердің жылдамдығына әсер ете алады.

Гормондардың байланысу түрлері

Синергизм – екі немесе бірнеше гормондардың бағытталған әсері. Мысалы, адреналин, глюкагон. Олар бауырдағы гликогенді глюкозаға дейін ыдыратып, қанда қанттын дәрежесін жоғарлатады.

Гормондар бөлектеніп жалғыз қызмет атқармайды. Сондықтан олардың әсерлерін білу қажет.

Антагонизм – ылғида қатысты. Мысалы, инсулин және адреналин қанда глюкозаның

Гормон деген терминді (грекше «hormon»-қоздырамын, қозғалтамын) 1904 жылы Бейлисс пен Старлинг енгізген. Бұрын гормондар ағзалар қызметін күшейтеді деп қана есептелген. Бірақ кейінгі зерттеулерге қарағанда, олай болмай шықты. Ағзалар қызметін бәсеңдетіп, тежейтін де гормондар бар екені мәлім. Мысалы, адреналин асқорыту аппаратының секторлық қозғалыс қызметін тежеп бәсеңдетеді. Сөйтсе де «гормон» деген атау ішкі сөлініс бездерінің атауы болып қалды.

37. Нуклеин қышқылдары: химиялық құрылысы. Нуклеин қышқылдары (лат. nucleus — ядро) — құрамында фосфоры бар биополемерлер. Табиғатта өте көп тараған. Молекулалары нуклеотидтерден тұрады, бір нуклеоидтік 5'-фосфор арасындағы эфирлік байланысы мен келесі нуклеотидтің углевод қалдығының 3'-гидроксилі арасы эфир байланысымен нуклеин қышқылдары углеводты-фосфатты қаққасын калайды. Нуклеин қышқылдары жоғарғы полимерлі тізбектері ондаған немесе жүздеген нуклеотидтің қалдықтарынан тұрады. Олардың м. с. 105—1010. Нуклеин қышқылдары құрамына кіретін мономерлерінің (дезокси- немесе рибонуклеотидтер) түріне қарай ДНҚ жәңе РНҚ деп бөлінеді.^[1]

Нуклеин қышқылдары тірі жасуша ядросының маңызды құрам бөлігі. Нуклеин қышқылдары (НҚ) рибонуклеин қышқылы (РНҚ) және дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) болып екі үлкен түрге бөлінеді. Тірі организмнің құрамына нуклеин қышқылдарының екі түрі де кіреді. Нуклеин қышқылдары жоғары молекулалы гетерополимерлі қосылыстар.

Нуклеин қышқылдарының толық емес гидролизі нәтижесінде нуклеотидтер түзіледі (25-сызбанұсқа). Олар нуклеин қышқылдары полимер тізбегінде қайталанып отыратын күрделі құрылым буындары (монометрлері). Ал нуклеотидтерді одан әрі гидролиздесе, ортофосфор қышқылын және пентоза мен азотты негізге айырылатын нуклеозидтерді түзеді.

Яғни, нуклеин қышқылдарының құрамына азотты негіздер (пиримидинді, пуринді), фосфор қышқылы және моносахаридтер (рибоза мен дезоксирибоза) кіреді. Нуклеин қышқылдары құрамындағы моносахаридтердің қалдығына байланысты рибонуклеин қышқылы және дезоксирибонуклеин қышқылы болып екіге бөлінеді. ДНҚ молекулалық массалары бірнеше мыңнан ондаған миллионға жетеді.

ДНҚ мен РНҚ құрамының айырмашылығы — нуклеин қышқылын толық гидролиздеу арқылы анықталды. Оларды гидролиздегенде, әр түрлі заттардың қоспасы түзіледі (36 кесте).

Нуклеин қышқылдары құрамында көмірсудың гидроксил тобы мен фосфор қышқылының арасында күрделі эфирлік байланыс түзіледі, ал азотты негіз көмірсудың жанынан жалғасады. Полинуклеотидтің құрылысын сызбанұсқамен былай өрнектеуге болады:

ақуыздар сияқты нуклеин қышқылдары әр түрлі болады. Олардың организмдегі функциясы да әр алуан. Нуклеин қышқылдарының да ақуыздар сияқты әр түрлі құрылымдары болады.

Нуклеин қышқылының бірінші құрылымында мононуклеотидтер белгілі тәртіппен орналасады.

Нуклеин қышқылының екінші құрылымы макромолекулалардың кеңістікте қос шиыршық болып орналасуын көрсетеді. Бұл кезде молекулалар арасында және молекула ішінде сутектік байланыс арқылы әрекеттесу болады.

НҚ-ның макромолекуласы екі полинуклеотидті тізбектен құралады. Олар кеңістікте қос оралма түзеді (54-сурет). Оралманы фосфор қышқылының полиэфирі түзеді, пиримидин және пурин туындыларының жазық молекуласы оралманың ішінде болады.

Нуклеин қышқылының макромолекуласындағы бірінің ішінде бірі жатқан ширатылған екі оралмада, пиримидин және пурин қалдықтары өзара сутектік байланыс арқылы байланыскан.

Сутектік байланыс белгілі бір жұп пиримидин және пурин туындыларының арасында түзіледі. Оларды комплементарлы жұптар деп атайды. Ондай жұптар: тимин (Т) — аденин (А) және цитозин (С) — гуанин (G).

ДНҚ-ның қос оралмалы сызбанұсқасында таспамен көрсетілгендері фосфор қышқылымен көмірсулардың полиэфирінің макромолекуласы. Бұларды қосып жатқан түзулер пиримидин және пурин туындылары, олар комплементарлы жұптар.

Нуклеин қышқылының үшіншілік щрылымы — ДНҚ мен РНҚ-ның кеңістікте шумақталып орналасуы.^[2]

 

38. Нуклеин қышқылдарының түрлері. тірі ағзадағы рөлі.

Нуклеин қышқылдары ең алғаш жасушаның ядросынан табылды, ол латынша «нуклеус» - ядро деген мағынаны білдіреді. Сондықтан нуклеин қышқылдары деп аталған.

Нуклеин қышқылдары (НҚ) рибонуклеин қышқылы (РНҚ) және дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) болып екі үлкен түрге бөлінеді. Тірі организмнің құрамына нуклеин қышқылдарының екі түрі де кіреді. Нуклеин қышқылдары жоғары молекулалы гетерополимерлі қосылыстар.

Нуклеин қышқылдарының 2 түрі бар: дезоксирибонуклеин «ДНҚ» және рибонуклеин «РНҚ».

Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) - тірі организмдердегі генетикалық ақпараттың ұрпақтан-ұрпаққа берілуін, сақталуын, дамуы мен қызметін қамтамасыз етуіне жауапты нуклеин қышқылының екі түрінің бірі. ДНҚ-ның жасушадағы басты қызметі - ұзақ мерзімге РНҚ мен ақуызға қажетті ақпаратты сақтау. ДНҚ-ның ерекшелiгi. Бiр организмнiң барлық жасушарындағы ДНҚ молекуласының құрамы, құрылымы бiрдей болады да, жасына, ортадағы жағдайына тәуелдi емес. ДНҚ молекуласының нуклеотидтiк құрамы, құрылымы, тiзбегiндегi нуклеотидтердiң реттелiп орналасуы организмнiң ерекше қасиетiн анықтайды. ДНҚ молекуласының полинуклеотид тiзбегiндегi нуклеотидтердiң ретi – ұрпақтан-ұрпаққа берiлетiн генетикалық мәлiмет. Полинуклеотид тiзбегiндегi нуклеотидтердiң реттелiп орналасуы ДНҚ молекуласының бiрiншi реттiк құрылымы деп аталады. ДНҚ молекуласының екiншi реттiк құрылымын 1953 ж. Уотсон мен Крик анықтады. ДНҚ құрылымының анықталуы ХХ ғасырдағы биологияның ең маңызды жаңалығы деп саналады.

Рибонуклеин қышқылы (РНҚ) — жоғары молекулалық байланыс; нуклеин қышқылдарының типі. Табиғатта кеңінен таралған. РНҚ-ның көмірсу бөлігінде рибоза қанты, ал азотты негіздері ретінде аденин, гуанин, цитозин және урацил болады.

РНҚ полинуклеотидінің химиялық құрылымы

Рибонуклеин қышқылдары рибосомалық (рРНҚ), ақпараттық (аРНҚ) және тасымалдаушы (тРНҚ) болып бөлінеді. Рибонуклеин қышқылы тізбегі бірнеше ондаған нуклеотидтерден бірнеше мыңдаған нуклеотидтерге дейін созылатын біржіпшелі полинуклеотидтерден тұрады. Организмде РНҚ ақуыздармен кешенді байланысқан рибонуклеотидтер түрінде болады. РНҚ генетикалық ақпараттың жүзеге асуы мен ақуыз синтезіне қатысып, барлық тірі организмдерде аса маңызды биологиялық рөл атқарады. Көптеген вирустарда РНҚ-н жалғыз нуклеинді компонент (құраушы) құрайды. Осындай РНҚ вирустарда РНҚ биосинтезімен қатар ДНҚ биосинтезінде де матрица рөлін атқара алады (кері транскриптаза). Бактериялар, өсімдіктер және жануарлар жасушаларында құрылымы, метаболизмі және биол. қызметтері әр түрлі РНҚ типтері кездеседі. Мысалы, рРНҚ рибосоманың құрамына еніп, жасушадағы РНҚ-ның негізгі массасын құрайды және көлемі, құрылымы түрлі организмдерде әр түрлі болады. Клеткада негізінен рРНҚ-да ақуыздың биосинтезі жүреді; тРНҚ жасушада амин қышқылдары қалдықтарын жалғастырып алып, оны ақуыз синтезі өтіп жатқан жерге тасымалдайды. Әрбір амин қышқылының өзіне сай арнайы тРНҚ (әдетте бірнеше) болады. Барлық тРНҚ жоңышқа жапырағына ұқсас макромолекулалы құрылымға ие.

Тірі ағзадағы рөлі: уклеин қышқылдары биологиялық тұрғыдан маңызды рөл атқарады. Олар тірі организмдердегі генетикалық ақпаратты сақтайтын және тасымалдайтын жасушаның (жасушаның) маңызды кұрам бөліктері болып табылады. Нуклеин қышқылдары ақуыз биосинтезіне қатысады және тірі организмдерде тұқым қуалаушылықты сақтап, оның бір ұрпақтан екінші ұрпаққа берілуін қамтамасыз етеді. ДНҚ жасуша ядросының хромосомасында (99%), рибосомаларда және хлоропластарда, ал РНҚ ядрошықтарда, рибосомаларда, митохондрияда, пластидтер мен дитоплазмада кездеседі.

Олар жасушаның қай бөлігінде шоғырланса, соған байланысты қызмет атқарады. Жоғарыда айтылғандай, ДНҚ организмдегі тұқым қуалаушылық ақпаратты сақтайтын гендердің құрылыс материалы болып табылады. Ал РНҚ үш түрлі болғандықтан: рибосомдық (р-РНҚ); тасымалдаушы (т-РНҚ) және ақпараттық (а-РНҚ) әр түрлі қызметтер атқарады. ДНҚ мен РНҚ қызметтері 1940 жылдардан бастап анықталып, түрлі биологиялық тәжірибелер арқылы дәлелденген. Осы зерттеулер нәтижесінде молекулалық генетика ғылымы жедел дами бастады.

Соңғы жылдары ғалымдар жоғары организмдердің гендерін бактериялар мен ашытқы саңырауқұлақтарының организміне енгізуді іске асырды. Соңынан оларды ақуыз синтездеуге пайдаланды. Мысалы, инсулин генін осылайша "жұмыс істеткізді". Адам инсулині ең алғаш рет Е. соlі деген бактерияның көмегімен 1982 жылы алынды.

Осылайша бір типтегі организмнен алынған генді басқа типтегі организмге енгізуді гендік инженерия деп атайды. Жоғарыда айтылған ипсулин, өсу гормоны — соматотропин, сондай-ақ гемофилия ауруына қолданылатын VIII фактор — гендік инженерияның өнімдері. Қазіргі кезде гендік инженерияның көмегімен түрлі жұқпалы ауруларға қарсы вакциналар өндіріле бастады.

Қазақстан Ұлттық ғылым академиясының академигі М. Ә. Айтхожин жасушалық макромолекулалардың (нуклеин қышқылдары мен ақуыздың) синтезі саласында өте маңызды зерттеу жұмыстарын жүргізді.

39. ДНҚ құрылысы. азоттық негіздердің комплементарлық принципі.Модель бойынша ДНҚ молекуласы қос тізбектен құрылған. Қос тізбек бір-бірімен азотты негіздер арасында пайда болатын сутекті байланыстар арқылы жалғасады. Бұл қос тізбекті негіздерге комплементарлық (ұқсас) принцип тән, яғни аденинге әдетте тимин, ал гуанинге цитозин сәйкес келеді. ДНҚ-ның бір-біріне қарама-қарсы бағытталған екі спиральді полинуклеотидті тізбегі бір осьті айнала оралып жатады. Қос қабат спиральдегі азоттық негiздердің қабысуы өте ерекше. Бiр тiзбектегi аденинге – екiншi тiзбектегi тимин, ал гуанинге цитозин қарсы тұрады. Бұл – ДНҚ молекуласының құрылымының өте ерекше маңызды қасиетi. Спиральдағы азоттық негiздердiң осылай орналасуы ДНҚ тiзбегiндегi сәйкестiк-үйлесiмдiлiк (комплементарлық) деп аталады. Қос қабат спиральдi азоттық негiздердiң арасындағы сутектiк байланыс және гидрофобты әрекеттесулер бiрiктiрiп ұстап тұрады. Мұнда аденин мен тиминнiң арасында екi сутектiк байланыс түзiледi, ал гуанин мен цитозиннiң арасында үш сутектiк байланыс түзiледi . Қосақтың әрқайсысында азоттық негiздердiң пентозды-фосфорлы керегесiмен қосатын гликозидтік байланыстарының арасындағы қашықтығы бiрдей – 1,085 нм.

40. ДНҚ функциясы. Репарация және репликация механизмдері. Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) - тірі организмдердегі генетикалық ақпараттың ұрпақтан-ұрпаққа берілуін, сақталуын, дамуы мен қызметін қамтамасыз етуіне жауапты нуклеин қышқылының екі түрінің бірі. ДНҚ-ның жасушадағы басты қызметі - ұзақ мерзімге РНҚ мен ақуызға қажетті ақпаратты сақтау. ДНҚ-ның ерекшелiгi. Бiр организмнiң барлық жасушарындағы ДНҚ молекуласының құрамы, құрылымы бiрдей болады да, жасына, ортадағы жағдайына тәуелдi емес. ДНҚ молекуласының нуклеотидтiк құрамы, құрылымы, тiзбегiндегi нуклеотидтердiң реттелiп орналасуы организмнiң ерекше қасиетiн анықтайды. ДНҚ молекуласының полинуклеотид тiзбегiндегi нуклеотидтердiң ретi – ұрпақтан-ұрпаққа берiлетiн генетикалық мәлiмет. ДНҚ молекуласының ең маңызды қасиеттерінін, бірі — оның өздігінен екі еселенуі (репликациялануы) болып саналады.Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) – барлық тірі клеткалардың негізгі генетикалық материалы болып табылатын күрделі биополимер. ДНҚ-ның негізгі құрылымдық бірлігі – үш бөліктен құралған нуклеотид. Бірінші бөлігі – дезоксирибоза (бескөміртекті қант); екіншісі – пуриндік негіздер: аденин (А) менгуанин (Г) және пиримидиндік негіздер: тимин (Т) мен цитозин (Ц); үшіншісі – фосфор қышқылының қалдығы. Нуклеин қышқылдарында мономерлік қалдықтар (нуклеотидтер) өзара фосфодиэфирлік байланыспен байланысқан. ДНҚ барлық тірі организмдердің болашақ ұрпағының құрылысы, дамуы және жеке белгілері туралы биол. мәліметті сақтап, оларды жаңадан пайда болатын клеткаларға бұлжытпай «жазу» жүйесінің негізі болып табылады. ‎ 1940 жылдың аяғында америкалық биохимик Э.Чаргафф (1905 ж.т.) әр түрлі организмдердің ДНҚ молекуласына талдау жасап, оның құрамындағы А мен Т, Г мен Ц негіздерінің молярлық мөлшері тең екенін көрсетті (бұны Чаргафф ережесі деп атайды). ‎ 1952 ж. ағылшын биофизигі М.Уилкинс (1916 ж.т.) және т.б. ғалымдар рентгендік талдау арқылы ДНҚ молекуласы құрылымының спираль бойынша оң жақ оралымын (В – ДНҚ), ал 1979 ж. америкалық ғалым А.Рич (1929 ж.т.)молекула құрылымының сол жақ оралымын (Z – ДНҚ) ашты. Азотты негіздер спираль осіне перпендикуляр түрінде орналасады. ДНҚ-ның үш сатылы құрылымының кеңістіктік моделін алғаш рет 1953 ж. америкалық ғалым Д.Уотсон (1928 ж.т.) мен ағылшын биологы Фрэнсис КрикФ.Крик (1916 ж.т.) жасады. ‎ Модель бойынша ДНҚ молекуласы қос тізбектен құрылған. Қос тізбек бір-бірімен азотты негіздер арасында пайда болатын сутекті байланыстар арқылы жалғасады. ‎ Бұл қос тізбекті негіздерге комплементарлық (ұқсас) принцип тән, яғни аденинге әдетте тимин, ал гуанинге цитозин сәйкес келеді. ДНҚ-ның бір-біріне қарама-қарсы бағытталған екі спиральді полинуклеотидті тізбегі бір осьті айнала оралып жатады. Уотсон мен Крик моделінің көмегімен ДНҚ-ның өздігінен екі еселену (репликация) қасиеті ашылды. Осы жаңалықтары үшін Уотсонға, Крикке және Уилкинске Нобель сыйлығы берілді (1962). Екі еселену кезінде комплементарлы орналасқан азотты негіздердің сутекті байланысы үзіліп, ДНҚ жіпшелері екіге ажырайды да, екі ұқсас спиральді ДНҚ тізбегі пайда болады. ДНҚ-ның екі еселенуінің мұндай процесі жартылай консервативтік деп аталады, себебі жаңа түзілген ДНҚ молекуласында бір тізбек бұрынғы болады да, екінші тізбек жаңадан түзіледі. Осының нәтижесінде организмнің барлық клеткаларындағы генетик. материал өзгеріссіз қалады. Бұл ғыл. жетістіктер тірі организмнің тұқым қуалаушылығы мен өзгергіштігін молек. деңгейде түсіндіруге жол ашты

РНҚ-ның ДНҚ-дан айырмашылығы Мұның құрамында көмірсулы кұрамдас белік ретінде - рибоза, ал азотты негіздер ретінде аденин, гуанин, урацил, цитозин болады (тимин болмайды). РНҚ молекуласының ДНҚ молекуласынан айырмашылығы, оның әрбір молекуласы бір желілі болып келеді. РНҚ жасушалардың ядросында емес, жасуша цитоплазмасында болады. Әрбір жасушада РНҚ-ның үш түрі бар, олар: ақпараттық (аРНҚ), рибосомалық (рРНҚ) және тасымал (тРНҚ) болып келеді ^[2]

 ДНҚ репликациялануы салдарынан түкым қуалаушылық ақпарат ұрпақтан - ұрпаққа өзгеріссіз, тепе-тең мөлшерде беріліп, ұрпақтардың жалғасуы қамтамасыз етіледі. ДНҚ репликациясы жасуша циклының S — синтетикалық кезеңінде жүзеге асады.ДНҚ молекуласының репликациялану қасиеті 1953ж. Дж. Уотсон және Ф.Криктің ДНҚ молекуласының құрылысының қос ширатпалы болатындығын анықтағаннан кейін белгілі болды. Теория күйінде ДНҚ репликациясының 3 түрлі әдісі болжамдалған: 1) консервативті (тұрақгы); 2) жартылай консервативті; 3) дисперсті. Көптеген тәжірибелер нәтижесінде ДНҚ молекуласының репликациялануы жартылай консервативті жолмен жүретіндігі дәлелденді. Оны алғашқылардың бірі болып 1958ж. М.Мезельсон және Ф.Сталь Е.соіі жасушасында байқаған.

Қазіргі таңда ДНҚ молекуласының сырт пішінінің 3 түрі белгілі: тұракты сақиналы (бактериофакторда); құбылмалы сакиналы (бактериофактарда); сызықты (прокариоттар және эукариоттарда). Осыған сәйкес ДНҚ молекуласынын жартылай консервативті репликациялануының 3 түрі белгілі: 1) тета репликация; 2) сигма репликация; 3) У-тәрізді репликация.

ДНҚ репарациясы дегеніміз молекула құрамындағы қателіктердің, бұзылыстардың жөнделуі. Оның бірнеше түрлері белгілі: а) фотореактивация немесе жарықгық репарация. Оны 1962 жылы К.Руперт ашқан.

41. ДНҚ хромосомадағы орналасуы. Хроматин құрылысы.Модель бойынша ДНҚ молекуласы қос тізбектен құрылған. Қос тізбек бір-бірімен азотты негіздер арасында пайда болатын сутекті байланыстар арқылы жалғасады. ‎ Бұл қос тізбекті негіздерге комплементарлық (ұқсас) принцип тән, яғни аденинге әдетте тимин, ал гуанинге цитозин сәйкес келеді. ДНҚ-ның бір-біріне қарама-қарсы бағытталған екі спиральді полинуклеотидті тізбегі бір осьті айнала оралып жатады. Уотсон мен Крик теориясы бойынша екi полинуклеотид тiзбегiнен құралған ДНҚ-ның молекуласы кеңiстiкте оң қос қабат спираль болып табылады. Қос қабат спиральдағы екi тiзбектiң жолдамасы – антипараллель, бiр тiзбектегi нуклеотидтер арасындағы байланыс 3'®5'-бағыттағы қалдықтардан түзiледi, екiншi тiзбектегi нуклеотидтер арасындағы байланыс 5'®3' бағыттағы қалдықтардан түзiледi. Екi полинуклеотидтi тiзбек өзара бұранда сияқты жалғасып, азоттық негiз арқылы байланысады. Гидрофобты азоттық негiздер спиральдiң iшiне орналасқан, ал гидрофильдi пентозды-фосфорлы қалдықтар ДНҚ молекуласының сыртқы жағына қарай бағытталған. Спиральдiң бiр айналымына азоттықнегiздiң 10 жұбы келедi. Спиральдiң диаметрi 2 нм болады. Қос қабат спиральдегі азоттық негiздердің қабысуы өте ерекше. Бiр тiзбектегi аденинге – екiншi тiзбектегi тимин, ал гуанинге цитозин қарсы тұрады. Бұл – ДНҚ молекуласының құрылымының өте ерекше маңызды қасиетi. Спиральдағы азоттық негiздердiң осылай орналасуы ДНҚ тiзбегiндегi сәйкестiк-үйлесiмдiлiк (комплементарлық) деп аталады. Қос қабат спиральдi азоттық негiздердiң арасындағы сутектiк байланыс және гидрофобты әрекеттесулер бiрiктiрiп ұстап тұрады. Мұнда аденин мен тиминнiң арасында екi сутектiк байланыс түзiледi, ал гуанин мен цитозиннiң арасында үш сутектiк байланыс түзiледi . Қосақтың әрқайсысында азоттық негiздердiң пентозды-фосфорлы керегесiмен қосатын гликозидтік байланыстарының арасындағы қашықтығы бiрдей – 1,085 нм.

Хроматин - жасуша ядросының негізгі компоненті; оны интерфазалық ядродан немесе митотикалық хромосомадан бөліп алу айтарлықгай жеңіл. Ол үшін оның әлсіз иондық күші бар сулы ерітіндіде немесе жай деиоидалғаи суда ерітілген күйге көшетін қасиетін пайдаланылады, алайда бірден с.йық күйге емес, қоймалжың күйге ауысады. Мұндай препараттарды нағыз сұйық ерітіндіге айналдыру үшін сілку, араластыру және қосымша гомогенизация сияқты күшті механикалық эсерлерді кажет етеді. Осындай әсерлер, сондай-ақ оны ұсак фрагменттерге бөлшектегенде хроматиннің қалыпты құрылымының бұзылуына әкеледі, бірақ оның химиялық құрамы өзгеріссіз қалады. Әр түрлі объектілерден алынған хроматин фракциялары айтарлықтай ұқсас немесе бірдей компоненттер жиынтығынан тұратындығы анықталды. Интерфазалық ядродан алынған хроматиннің химиялық құрамы митотикалық хромосоманың хроматинінен аз мөлшерде ерекшеленеді. Хроматиннің негізгі компоненттері ДНҚ және белок, ақуыздардың ішінде негізгісі гистон және гистондық емес белоктар. Бөлініп алынған хроматиннің орташа шамамен 40%-ға жуығын ДНҚ және 60%-ға ақуыздар құрайды, барлық белоктардың ішінде ядролық арнайы белок- гистондар 40-тан 80%-ға дейінгі мөлшерін құрайды. Хроматинді фракцияның құрамына одан басқа, РНҚ, көмірсулар, липидтер, гликопротеидтер сияқты мембраналы компоненттер де кіреді. Бірақ осы минорлы компонентердің хроматин құрылымына қанша мөлшерде кіретіндігі әлі анықталмаған. Хроматиннің құрамында 30-40%-ы ДНҚ-ның еншісінде болады. Бұл ДНҚ, таза сулы ерітіндіден бөлініп алынған ДНҚ-ға ұқсас, қос спиральді болып келеді. Бұл жайлы көптеген экспериментальді зерттеулер бар. Мысалы, хроматин ерітіндісін қыздырғандадаза ДНҚ-ны қыздырғандағыдай, ДНҚ-ның скі тізбегі арасындағы нулеотид аралық сутектік байланыс үзіліп, ерітіндіде гиперхромдық эффект деп аталатын жоғары оптикалық тығыздық қалыптасады. Хромосоманың құрылымын түтастай түсіну үшін хроматин құрамындағы ДНҚ молекуласы ұзындығының маңызы зор. Хроматин ДНҚ-сын бөліп алудың стандартты әдістерінде оның молекулалық массасы 7-9* 10⁶болады, Бұл ішек таяқшасы ДНҚ-ның молекулалық массасынан (2,8-10⁹) әлдеқайда кіші. Хроматин препаратынан алынған ДНҚ-ның молекулалық массасының салыстырмалы түрде аз болуын, оны хроматин препаратынан бөліп алу процесі кезінде механикалық зақымдалулар эсерінен болуы мүмкін деп түсінуге болады. Егер ДНҚ-ны сілку арқылы, гомогенизация және басқа да жағдайлармен әсер ете отырып бөліп алса, онда ДНҚ молекуласын жасушадан өте үлкен ұзындықта алуға болады. Эукариотты жасушалардың ядросы мен хромосомасындағы ДНҚ молекуласының ұзындығын, прокариотты жасушаларды зерттегендегідей, фотооптикалық радиоавтография әдісінің көмегімен анықтауға болады. Хромосома құрамындағы жеке сызықтық ДНҚ молекуласының ұзындығы (прокариоттық хромосомалардан ерекшелігі) жүздеген микрометрден бірнеше сантиметрге жететіндігі анықталды. Әр түрлі объектілерден алынған ДНҚ молекуласының ұзындығы 0,5 мм-ден 2 см-ге дейін ауытқуы байқалды. Хромосомаға есептелінген ДНҚ-ның ұзындығы радиоавтографиялық әдіс арқылы алынған сандарға жақын келетінін осы нәтижелер көрсетіп отыр.
Эукариотты жасушаның жеңіл еруінен соң ДНҚ-ның молкулалық массасын тікелей физико-химиялық әдіс арқылы анықтауға болады. Дрозофиланың ДНҚ молекуласының жоғарғы молекулалық массасы 41-109, Бұл шамамен 2 см-дей болатындығы көрсетілген. Кейбір ашытқылардың ДНҚ молекуласыпың молекулалық массасы 1-108-109тең, яғни 0,5 мм-ге жуық өлшемге ие. Кейбір зерттеушілер санағандай, ұзын ДНҚ бірнеше қысқа ақуыздардың көмегімен байланыскан құрылым емес, тұтас молекула болып табылады. Осы тұжырымға ДНҚ молекуласының ұзындығы протеолитикалық фермсігг препараттарымен өңдегенде өзгеріссіз қалатындығы анықталған соц ғана белгілі болды.
Клетканың ядролық құрылымына, ағза геномына кіретін ДНҚ-мың жалпы саны жеке түрлер арасында ауытқып отырады, яғни микрооргапизм жасушасында ДНҚ саны омыткасыздар, жоғары сатыдағы өсімдіктср мси жануарларға қарағанда әлдеқайда төмен. Ішек таяқшасына қарағамда егеукүйрық ядросында ДНҚ 600 есе көп болып келеді. Эукариотты ағзалар жасушаларындағы ДНҚ санын салыстыра келе, ағзаның күрделену дәрежесі мен ядродағы ДНҚ санының кандай да бір қорреляциясынанықтау қиынға соғып отыр. Зығыр, теңіз кірпісі, алабүға (1,4-1,9) немесе талмабалық пеп бұқа (6,4-7) сияқты әр түрлі азғалар шамалас ДНҚ санына ие. Үлкен таксономиялық топтарда ДНҚ мөлшері едәуір ауытқып отырады. Жоғары сатыдағы өсімдіктердің әр түрлерінде ДНҚ мөлшері балықтардағы секілді бір - бірінен жүз есе айырмашылығы болса, ондаған есе айырмашылық амфибиялардың ДНҚ мөлшерінде байкалады. Кейбір амфибиялардың ядроларында ДНҚ мөлшері көбірск, адамдар ядросына қарағанда 10 -30 есе, бірақ бакаларға қарағанда адамның генетикалық конституциясы бірнеше есе күрделі екендігі сөзсіз. Сондықтам төменгі сатыдағы ағзаларда ДНҚ - ның «артық» мөлшерде болуы, олардың генетикалық рөлімен байланысты емес, тек гендер санының бірнеіпе рет қайталанып келуімен деп тұжырымдауға болады.
Бұл сұрақтардың шешілуі ДНҚ гибридизациясы немесе ренатурация реакциясының кинетикасын зерттеу негізінде мүмкін болды. Егер ерітінділердегі фрагменттелген ДНҚ молекулаларын жылулық денатураңияға үшыратып, содан соң денатурация жүретін температураға қарағанда сәл төмендеу келген температурада инкубацияласақ, ренатурация, яғни комплементарлы тізбектердің қосылуы негізінде ДНҚ фрагменттерінің бастапқы қос тізбекті кұрылымының қайта калпына келу процесі жүреді.

42.Рибону клеин қышқылдары. РНҚ типтері: ядролық, рибосомдық, транспорттық, ақпараттық РНҚ.Рибонуклеин қышқылы (РНҚ) — жоғары молекулалық байланыс; нуклеин қышқылдарының типі. Табиғатта кеңінен таралған. РНҚ-ның көмірсу бөлігінде рибоза қанты, ал азотты негіздері ретінде аденин, гуанин, цитозин және урацил болады.

РНҚ полинуклеотидінің химиялық құрылымы

Рибонуклеин қышқылдары рибосомалық (рРНҚ), ақпараттық (аРНҚ) және тасымалдаушы (тРНҚ) болып бөлінеді. Рибонуклеин қышқылы тізбегі бірнеше ондаған нуклеотидтерден бірнеше мыңдаған нуклеотидтерге дейін созылатын біржіпшелі полинуклеотидтерден тұрады. Организмде РНҚ ақуыздармен кешенді байланысқан рибонуклеотидтер түрінде болады. РНҚ генетикалық ақпараттың жүзеге асуы мен ақуыз синтезіне қатысып, барлық тірі организмдерде аса маңызды биологиялық рөл атқарады. Көптеген вирустарда РНҚ-н жалғыз нуклеинді компонент (құраушы) құрайды. Осындай РНҚ вирустарда РНҚ биосинтезімен қатар ДНҚ биосинтезінде де матрица рөлін атқара алады (кері транскриптаза). Бактериялар, өсімдіктер және жануарлар жасушаларында құрылымы, метаболизмі және биол. қызметтері әр түрлі РНҚ типтері кездеседі. Мысалы, рРНҚ рибосоманың құрамына еніп, жасушадағы РНҚ-ның негізгі массасын құрайды және көлемі, құрылымы түрлі организмдерде әр түрлі болады. Клеткада негізінен рРНҚ-да ақуыздың биосинтезі жүреді; тРНҚ жасушада амин қышқылдары қалдықтарын жалғастырып алып, оны ақуыз синтезі өтіп жатқан жерге тасымалдайды. Әрбір амин қышқылының өзіне сай арнайы тРНҚ (әдетте бірнеше) болады. Барлық тРНҚ жоңышқа жапырағына ұқсас макромолекулалы құрылымға ие. Олардың рибосомаға және аРНҚ-на жабысатын, үш нуклеотидтен тұратын (антикодон) және амин қышқылы қалдығын жалғастыратын аймақтары бар. РНҚ-ның барлық түрлері жасушада ДНІ матрицасында синтезделеді, соның нәтижесінде ДНҚ-ндағы дезоксирибонуклеотидтер тізбегінде комплементарлы рибонуклеотидтер тізбегі құрастырылады, мұны транскрипция процесі деп атайды. Клетка ядросында матриц. РНҚ-ның (мРНҚ) бастамасы болып келетін алып молекулалар табылған, олардың көп бөлігі ядрода ыдырайды да, аз бөлігі цитоплазмаға өтіп, нағыз мРНҚ-ын құрайды.

Ақпараттық РНҚ сирек жағдайда матрицалық РНҚ (мРНҚ) деп те аталады, өйткені информациялық РНҚ-да, матрицадағыдай, полипептид синтезделеді. мРНҚ молекуласы тиісті гені бар ДНҚ-ның белгілі учаскесінде синтезделеді жəне сол геннің көшірмесін дəл түсіріп алады. Осындан кейін мРНҚ ядродан цитоплазмаға шығады да, рибосомалармен қосылады, ақуыз синтезі осылайша басталады. Жануарлар жасушасындағы мРНҚ тіршілігі бірнеше сағатқа, тіпті бірнеше күнге созылуы мүмкін. Осы мезгіл аралығындағы ақуыздың жүздеген, тіпті одан да көп молекулалары синтезделеді.

43. Ген және геном түсінігі.Ген(грек. genos — тұқым, тек) — тұқым қуалаудың қандай да бір элементар белгісін қалыптастыруға жауапты материалдық бірлік. Генде жасушаның құрылымы мен қызметін анықтайтын генетикалық ақпарат болады. Бір организмнің Гендер жиынтығы оның генотипін құрайды.Ген терминін алғаш рет 1909 жылы Дания ғалымы В.Йогансен енгізді. Барлық Гендер ДНҚ-дан тұрады және әрбір жеке жасушадағы мыңдаған осындай Гендер жеке ДНҚ молекуларының үзіндісі түрінде емес, хромосома деп аталатын, ірі құрылымдық бірлік құрамында болады. Жасушаның бөлінуі кезінде бұл хромосомалар екі еселенеді және жаңа түзілген жас жасушаалар осындай ата-аналық Гендер жиынтығының көшірмесін алады. Соның нәтижесінде жасушааның барлық белгілері (қасиеттері) ұрпақтан ұрпаққа беріледі, яғни тұқым қуалайды. Әртүрлі органимздердегі Геннің орташа ұзындығы 1000 нуклеотид негіздерінің жұбынан құралады деп есептеуге болады. Мыс., жануарларда кездесетін SV-40 вирусындағы ДНҚ-ның ұзындығы 5000 нуклеотид, яғни ол 5 геннен; Т4 бактериофагы — 200, ішек бактериясы — 4600, ал адамның гаплоидты жасушасы 100000 — 500000 Гендерден тұрады. 1865 жылы чех ғалымы Г. Мендель организм белгілерінің жеке тұқым қуалайтынын және шағылысу (будандастыру) кезінде ұрпақтарында жоғалмай сақталатынын анықтады. Будандардың бірінші ұрпағында ата-ананың біреуінің ғана белгісінің басым болуы доминанттық деп аталады. Генетикада Гендерді латын әліпбиінің әріптерімен белгілеу қалыптасқан, мыс., доминантты Генді бас әріппен (А), ал рецессивті (басылыңқы) Генді кіші (а) әріппен белгілейді. Микроорганизмдерде белгілі бір қосылыстар синтезіне жауапты Гендерді сол қосылыстар атауының алғашқы әріптерімен және “+” (қосу) белгісімен белгілейді, мыс., hіs+ — гистидин Гені, leu+ — лейцин Гені, тағыда басқа Гаметалардың түзілуі мен ұрықтану процестеріндегі әртүрлі Гендер бойынша белгілердің тәуелсіз ажырауы мен гомологтық емес хромосомалар әрекетінің арасындағы қатарластық (параллелизм), тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясының негізін қалады. Бұл теория бойынша Гендер хромосомаларда тізбектеле орналасады да, олар тұқым қуалаушылықтың материалдық негізін қалайды (қ. Мейоз). Жасушадағы ақуыздың синтезделуі және олардың қарым-қатынасы туралы ақпарат тек Гендерде болады, яғни әрбір Ген белгілі бір ақуыз (полипептидті тізбек) синтезіне жауапты. Ақуыз синтезін бақылай отырып, Ген организмдегі барлық химиялық реакцияларды басқарады, яғни оның белгілерін (мысалы, шаштың түсін, қанның тобын, өсуді және т.с.с.) анықтайды. Гендер өзінде болатын ферменттер құрылымы және басқа жасушалық ақуыздар туралы ақпарат есебінен жасушалық метаболизмге бақылау жасайды. Ал ферменттер тірі организмдерде жүретін барлық химиялық реакцияларды басқаратын биокатализатор рөлін атқарады.Геннің құрылымы мен қызметін, Ген мен ферменттер арасындағы өзара байланысты әрі қарай тереңдете зерттеудің нәтижесінде “бір ген — бір полипептид” деген ұғым тұжырымдалды.Геннің қызметі туралы қазіргі көзқарастың қалыптасуына Америка ғалымдары Д. Бидл, Э. Тейтем (Татум) және С. Бензер жүргізген зерттеулердің әсері көп болды (1940 — 60).

ДНҚ-да “жазылған” (кодталған) тұқым қуалау туралы генетикалық ақпарат РНҚ молекуласына беріледі де, ақуыз биосинтезі (трансляция) нәтижесінде ақуыз молекулалары құрылымынан көрініс табады. Генетикалық ақпараттың ДНҚ-дан РНҚ арқылы полипептидтер мен ақуыздарға тасымалдануы экспрессия немесе Гендердің көрінуі деп аталады. ДНҚ-ның басқа Гендердің белсенділігін реттейтін бөліктерін реттеуші Гендер деп атайды. Реттеуші Гендер басқа молекулалармен әрекеттесе отырып, сол жасушадағы ақуыз синтезіне әсер етеді. Геннің маңызды қасиеттерінің бірі — олардың жоғары тұрақтылығының (ұрпақтар бойында өзгермеушілігі) тұқым қуалағыш өзгерістерге — мутацияға ұшырау қабілеттілігімен үйлесімділігі. Бұл қасиет табиғи сұрыпталудың, оның нәтижесінде организмдер өзгергіштігінің негізі болып табылады

Геном(ағылшынша genome, грекше genos — шығу, тек) — хромосомалардың гаплоидты (сыңар) жиынтығында шоғырланған гендердің бірлестігі. Геном терминін 1920 жылы неміс биологы Г. Винклер енгізді. Гаплоидты жиынтық көбінесе жыныс жасушаларына тән, ал сомалық (дене) жасушаларында хромосомалардың диплоидты (екі еселенген) жиынтығы болады. Кейде хромосомалардың саны қалыпты диплоидты жағдайдан артып кетеді. Егер гаплоидты жиынтықтан Геном үш не төрт есе артық болса, триплоидты және тетраплоидты, ал бір Геном ағзада бірнеше рет қайталанса, автополиплоидты, ал әр түрлі біріккен ағза аллополиплоидты деп аталады. Хромосомалардың жиынтығы еселеніп, артқан сайын Геном саны да өсіп отырады. Әдетте диплоидты клеткада хромосомалар жұп болып келеді. Себебі, ұрықтану кезінде оның бір сыңары аналық гаметадан, екіншісі — аталық гаметадан беріледі, яғни бұл Геномдар сәйкес (гомологты) болады. Сөйтіп екі гаплоидты жасушадан бір диплоидты жасуша түзіліп, жаңа ағза қалыптасады. Әр хромосомада тізбектеліп орналасқан гендердің өзара дәл келуін екі Геномның сәйкестігі деп атайды. Туыстығы қашық буындарда барлық немесе бірнеше Геномдар арасында сәйкестік болмайды. Бұл тұрақтылық бұзылып, белгілі бір факторлардың әсерінен хромосома санының өзгеруін (мысалы, артып, не кеміп кетсе) геномдық мутация деп атайды.

44. ДНҚ репликациясы. Ф ЕНУ 703-11-15ДНҚ репликациялануы салдарынан түкым қуалаушылық ақпарат ұрпақтан - ұрпаққа өзгеріссіз, тепе-тең мөлшерде беріліп, ұрпақтардың жалғасуы қамтамасыз етіледі. ДНҚ репликациясы жасуша циклының S — синтетикалық кезеңінде жүзеге асады.ДНҚ молекуласының репликациялану қасиеті 1953ж. Дж. Уотсон және Ф.Криктің ДНҚ молекуласының құрылысының қос ширатпалы болатындығын анықтағаннан кейін белгілі болды. Теория күйінде ДНҚ репликациясының 3 түрлі әдісі болжамдалған: 1) консервативті (тұрақгы); 2) жартылай консервативті; 3) дисперсті. Көптеген тәжірибелер нәтижесінде ДНҚ молекуласының репликациялануы жартылай консервативті жолмен жүретіндігі дәлелденді. Оны алғашқылардың бірі болып 1958ж. М.Мезельсон және Ф.Сталь Е.соіі жасушасында байқаған.

Қазіргі таңда ДНҚ молекуласының сырт пішінінің 3 түрі белгілі: тұракты сақиналы (бактериофакторда); құбылмалы сакиналы (бактериофактарда); сызықты (прокариоттар және эукариоттарда). Осыған сәйкес ДНҚ молекуласынын жартылай консервативті репликациялануының 3 түрі белгілі: 1) тета репликация; 2) сигма репликация; 3) У-тәрізді р45          

45. Прокариоттар гендерінің құрылысы. Прокариоттар мен эукариоттар гендерініңэкспрессиясы.Прокариоттар — Прокариоттарға микроорганизмдер мен көк-жасыл балдырлар жатады. Прокариоттардың мөлшері өте кішкентай, ұзындығы 1—10 мкм. Прокариоттардың эукариоттардан айырмашылығы — олардың айқындалған органоидтері, яғни эндоплазмалық торы, Гольджи жиынтығы, митохондриялары болмайды. Жануарлардың және өсімдіктердің жасушаларында жақсы айқындалған түйіршіктер болады. Олар — нәруыз, май және гликоген сияқты қор заттарынан тұрады. Прокариоттың эукариоттан негізгі айырмашылығы — онда қалыптасқан ядросы және хромосомалары болмайды. Прокариот ДНҚ-сының эукариот ДНҚ-сынан айырмашылығы — мұнда ДНҚ-ның сыртын нәруыздар қаптап тұрмайды және пішіні сақина тәріздес болып келеді. Прокариот жасушаларында мембрана құрылымы болады, олар микроорганизмдердің энергетикалық процестеріне қатысады. Мысалы, көк-жасыл балдырлардың мембрана құрылымында хлорофилл болады және олар фотосинтез процесін жүзеге асырады.                                                                                                        

 Эукариоттар (грек. еu – жақсы, толығымен және karyon – ядро) – құрамында ядросы бар организмдер. Этюдға барлық жоғары сатыдағы жануарлар мен өсімдіктер, сондай-ақ бір немесе көп клеткалы балдырлар, саңырауқұлақтар және қарапайымдар жатады. Этюд клеткалары прокариоттармен салыстырғанда күрделі келеді. Этюд клеткалары көптеген ішкі мембраналармен жеке бөліктерге (компартементтерге) бөлінеді. Бұл бөліктерде бір мезгілде бір-біріне тәуелсіз әр түрлі хим. реакциялар жүреді. Бұл клеткаларда ядро мен түрлі органеллалар (митохондрия, рибосома, Гольджи кешені) қызметтері жақсы жіктеледі. Клетка ядросы, митохондриялар, пластидтер цитоплазмадан екі қабат мембрана арқылы шектеледі. Ядрода клетканың генетик. материалдары (ДНҚ, онымен байланысқан заттар) шоғырланады. Өсімдік клеткаларының хлоропластары негізінен Күн сәулесін сіңіріп, оны фотосинтез нәтижесінде органик. заттардың хим. энергиясына айналдырса, митохондриялар көмірсулар, майлар, белоктар, т.б. органик. қосылыстарды ыдыратып энергия түзеді. Этюд клеткалары цитоплазмасының мембраналық жүйесі (эндоплазмалық тор, Гольджи кешені) – клетка әрекетін қамтамасыз ететін макромолекулаларды түзіп, жинақтайды. Этюд клеткалары митоз жолымен бөлінеді.

46. Генетикалық код және оның қасиеттері.Генетикалық код — тірі организмдерге тән нуклеин қышқылдары молекуласындағы тұқым қуалаушы (генетикалық) ақпараттың нуклеотидтер тізбегі түріндегі біртұтас “жазылу” жүйесі. Бұл — барлық тірі организмдерге ортақ заңдылық.Генетикалық код туралы қазіргі қалыптасқан көзқарасқа 1960 жылы Америка ғалымдары М. Ниренберг, Г. Корана және П. Ледердің жүргізген зерттеулері көп әсерін тигізді. Генетикалық код бірлігі — ДНҚ мен РНҚ молекуласындағы 3 нуклеотид (триплет) тізбектерінен тұратын кодон (аРНҚ нуклеотидтерінің триплеттері) болып табылады. Гендегі кодондар тізбегі осы генді “жазатын” (кодтайтын) ақуыздағы амин қышқылдар тізбегін анықтайды. Клеткадағы генетикалық код екі сатыда іске асады транскрипция сатысы ядрода жүреді және ДНҚ-ның сәйкес бөліктерінде ақпараттық (информациялық) рибонуклеин қышқылдарының молекулалары (аРНҚ) жасалады. Сонымен қатар, ДНҚ нуклеотидтер тізбегі аРНҚ нуклеотидтер тізбегі ретінде қайта жазылады;трансляция сатысы цитоплазмада, ақуыз синтезделетін рибосомада жүреді. Сондай-ақ, аРНҚ нуклеотидтер тізбегі, полипептидтер құрайтын амин қышқылдар қалдықтарының белгілі бір тізбегіне көшеді.

Генетикалық кодтың бір ерекшелігі, әмбебап екендігі, яғни барлық организмдерде белгілі бір 3 нуклеотид (триплет) белгілі бір амин қышқылдарын “жазады” (кодтайды). Бір амин қышқылы бірнеше триплетпен “жазылуы” (кодталуы) мүмкін. Кодондар арасында “үтір” болмайды, яғни олар бір-бірінен бөлінбеген. Ол бір геннің аймағында белгіленген нүктеден бастап, бір бағытта есептелінеді. 64 кодонның 61-і ақуыз құрайтын 20 амин қышқылдарын “жазады” (кодтайды), ал қалған үш “нонсенс” (мағынасыз) кодондар (УАГ, УАА және УГА) полипептид синтезін аяқтайтын “нүкте” қызметін атқарады. Олар ақуыз биосинтезінінің аяқталғанын білдіреді.Генетикалық код.Белок мономерлерінің — аминқышқылдардың сан алуан 20 тұрлері болатынын еске тұсірейік. Ал ДНҚ-дағы нуклеотидтердің тұрі 4-еу-ақ, олар: аденин, гуанин, тимин және цитозин нуклеотидтері. Аминқышқылдардың 20 типінен тұратын нәруыздарды, бар-жоғы 4 типтен тұратын нуклеотидтерді сонда ДНҚ «жазып», «шифрлау» қалай іске асады? Себебі генетикалық код цш нуклеотидтен (цш әріптен) тұрады. Демек, кем дегенде 3 нуклеотидті бір аминқышқылы кодтай алады. Сонда құрамалану саны алпыс төртті құрайды: 4³=64. Бұл ДНҚ-ның әрбір 3 нуклеотиді бір аминқышқылын кодтайды дегенді білдіре ме? Алайда олай деу-ге мүлде болмайды. Егеролар 8ТОР (тоқта) — кідіртпе белгісінде кодтамаса да, ДНҚ-ның әрбір үш нуклеотиді бір аминқышқылды кодтай алады

Көлегейленбейтін код. Адамда бар болғаны 46 хромосома (жалғыз жинақта 23), ал нәруыздар әлдеқайда көп. Демек бір хромосомада — ДНҚ молекуласында өте көп нәруыз шифрланған. Гендер хро-мосомада бірінен соң бірі орналасқан. Оларды арнайы үш нукле-отид бөліп тұрады. Оларды «кідіртпе-кодондар» немесе «тыныс белгілері» деп атайды. Олар аминқышқылдарды кодтамайды. Олар бір нәруыздың соңына сәйкес екіншісінің басын белгілейді. Мұндай үш нуклеотидтің үшеуі ғана: АТТ, АТЦ, АЦТ немесе а-РНҚ-да УАА, УАГ, УГА бар. Қалғандарының барлығы аминқышқылдарды код-пен жазады, сол үшін оларды маңызды үшнуклеотид деп атайды. Генетикалық кодтың 64 үшнуклеотидтің үшеуі кідіртпе-кодондар, ал қалған 61-і маңызды үшнуклеотид.

Біздің ғаламшардың тірі жасушаларындағы нәруыздар тек қана кідіртпе-кодондар арқылы кодпен жазылған. Бір нәруыздар коды екіншісінің орталығынан басталып, үшіншісінің орталығында тоқтап қалу жағдайы ешқашан болмайды. Генетикалық кодтың бұл қасиеті көлегейленбейтін код деп аталады. Яғни гендер бірінен соң бірі өкшелей жүреді, олардың аралығында кідіртпе-кодондар болады, сөйтіп бірде-бір ген екіншісінен «жармаспайды». Дегенмен табиғатта мұндай құбылыстар кездеседі. Бірақ тек қана жасушаларда емес, вирустарда болады. Өйткені вирус — өте кішкене бөлшек, сондықтан оған «аз мөлшердегі» нуклеин қышқылы үнемі жеткілікті бола бермейді.

Әмбебаптық. Генетикалық кодтың шифры 1965 жылы толық ашылып оқылды. Біздің ғаламшардың барлық ағзаларында дәл сол бір үшнуклеотид сол бір аминқышқылдарды кодпен жазады. Егер ААА үшнуклеотид кездессе, ол кактустың да, бактериялардың да, пілдердің де жасушаларында тек қана 1 аминқышқылды: фенилаланинді кодпен жазады. Генетикалық кодтың мұндай қасиеті эмбебаптыц деп аталады. Кез келген РНҚ құрамында тимин жоқ екенін, оның орнында ура-цил болатынын ескеру қажет. Сондықтан, егер ДНҚ-да үшнуклеотид ААА болса, онда а-РНҚ-да бірін-бірі толықтыратын үшнуклеотид УУУ болады. ДНҚ-дағы үш нуклеотид триплет деп аталады; а-РНҚ-дағы солардың бірін-бірі толықтыратын үш нуклеотидті кодон дейді. Нәруыз синтезі кезінде аминқышқылдардың қажетті ретпен, тұқымқуалау ақпаратына сәйкес тұруының маңызы зор. Аминқышқылдарды нәруыз синтезінің орнына т-РНҚ молекулала-ры жеткізеді. Аминқышқылдарға қосылған т-РНҚ молекулалары а-РНҚ-сы нуклеотидтерімен сутектік байланыстар пайда болатындай ретпен жайғасады. а-РНҚ кодонын толықтыратын т-РНҚ-дағы үш нуклеотид антикодон деп аталады. Яғни а-РНҚ-дағы кодон УУУ болса, онда т-РНҚ-дағы антикодон ААА болады. Шынында т-РНҚ-ның антикодондарының ДНҚ-дағы толықтыратын үшнуклеотидтегі сияқты азотты негіздері болады.

47. ДНҚда нуклеотидтер тізбегін анықтау әдістері. Сенгер әдісі. Ген инженериясының соңғы этапында алынған ДНҚ үзіндісінің нуклеотидтер қатарын анықтау керек. Көп жылдар бойы бұл проблеманы шешу үшін ғалымдар әр түрлі әдістерді қолданды, алайда оның ешқайсысы ойдағыдай болмады. Ақырында ген инженериясы әдістерінің дамуымен бұл проблема 1977 ж. таза химиялық әдіс арқылы шешімін тапты.

ДНҚ-ның нуклеотидтер қатарын анықтаудың екінші тәсілін Нобель сыйлығының екі дүркін лауреаты атанған ағылшынның атақты ғалымы Ф. Сэнгер ұсынды. Сэнгер әдісінің көп жақтары Максам-Гильберт әдісімен ұқсас болғанымен оның принципінің айырмашылығы бар — Сэнгер бойынша нуклеотидтер қатарын анықтау ДНҚ-полимераза яғни ДНҚ-ны ажырататын емес, керісінше оны синтездейтін фермент көмегімен іске асады. Мұнда ген үзіндісінің өзі емес, ДНҚ-полимеразаның көмегімен синтезделетін ДНҚ молекуласы зерттеледі. Ферменттің әсерімен ұзындығы әр түрлі ДНҚ молекулалары синтезделеді, олардың 5’— ұштары бірдей, ал 3’— ұштары төрт азоттық негіздің (А, Т, Г немесе Ц) бірі бойынша әр түрлі.Сэнгер әдісінде нуклеотидтер қатары белгісіз ДНҚ сегментін М1З бактериофагының ДНҚ-сынан құрастырылған арнайы векторға енгізеді. Біз бұл фагтың векторлық молекула ретінде ыңғайлы айырмашылығын жоғарыда қарадық, атап айтқанда генді жалғыз тізбекті күйде тасымалдай алады. Мұндай тізбектің нуклеотидтер қатарын анықтау оңай. М1З бактериофагының ДНҚ-сы қос тізбекті күйде де бола алады. Осындай фагтың негізінде бірнеше векторлар құрастырылды. Фагтың репликациясы үшін оның геномының маңызды емес аймағына шамамен ондаған әр түрлі рестриктазалар үзе алатын полилинкер жалғанады. Полилинкердің қатарына 17 н. ж. құралған тізбек жалғанады. Осындай векторды рестриктазалардың бірімен үзгеннен кейін оны талдауға алынған және сол рестриктазамен үзілген ДНҚ бөлігімен біріктіреді. Мұнда ол вектордың 17 мүшелік тізбегімен қатар орналасады. Міне осындай рекомбинантты ДНҚ-ны бактерия клеткасына енгізіп, одан жалғыз тізбекті ДНҚ-сы бар фагтарды алады. Енді фагтан ДНҚ-ны айырьш, оны талдауға кірісуге болады.

  Сэнгер әдісі «тізбекті үзу» әдісі деп аталады. Яғни ДНҚ-полимераза арқылы түзілетін комплементарлы ДНҚ-ның синтезі Максам-Гилберт әдісіне сәйкес әрбәр негізде тоқтайды. (үзіледі).Ал, ДНҚ-полимераза үшін ашытқы (праймер) керек, ол үші фектордың 17-мүшелік тізбегіне комплементарлы олигонуклеотид синтезделеді. Сэнгер әдісі «тізбекті үзу» әдісі деп аталады. Яғни ДНҚ-полимераза арқылы түзілетін комплементарлы ДНҚ-ның синтезі Максам-Гилберт әдісіне сәйкес әрбәр негізде тоқтайды. (үзіледі).Ал, ДНҚ-полимераза үшін ашытқы (праймер) керек, ол үші фектордың 17-мүшелік тізбегіне комплементарлы олигонуклеотид синтезделеді.

Егер олигонуклеотид-ашытқыны матрицалық ДНҚ-мен байланыстырып, ДНҚ-полимераза мен дезоксинуклеозид-трифосфаттарды қосса, онда ДНҚ бөлігінің толық көшірмесін ала аламыз. Мұнда әрбір келесі азоттық негіз өсіп жатқан тізбектің 3’— ұшының гидроксил тобына жалғанатынына мән беру керек. Сэнгер әдісі үшін ДНҚ бөлігінің толық көшірмесі емес, оның үзінділері қажет.

Матрица-ашытқы комплексін төрт бөлікке бөледі де, олардың әрқайсысына тізбектің 3’— ұштары азоттық негіздерінің аналогтары — дидезоксинуклеозидтрифосфаттарды (ddNТФ) қосады. Мұндай дидезоксинуклеозидтердің рибоза қалдығының көміртегі атомдарында гидроксил тобы болмайды, сондықтан өсіп жатқан 3’— ұшының синтезін белгілі негізден кейін тоқтайды. Мысалы, тимидинмен аяқталатын ДНҚ фрагменттерін алу үшін ортаға дидезокситимидинтрифосфатты, тізбекті аденозин бойынша үзу үшін дидезоксиаденозинтрифосфатты және т.с.с. қосады. Әрине, төрт бөліктің әрқайсысына қалыпты дезоксинуклеозидтрифосфаттардың бірін (dТТФ, dАТФ, (dЦТФ және dГТФ) қосу керек. Нәтижесінде ұзындығы әр түрлі, бірақ 3’— ұштары бірдей олиго — және полинуклеотидтер жиынтығын алады. Олардың электрофореграммасын радиоаутография әдісі арқылы оқып, геннің нуклеотидтер қатарын анықтайды.

Максам-Гилберт және Сэнгер әдістеріе қолданып, РНҚ тізбегінің нуклеотидтер қатарын да анықтауға болады. Бұл әдістердің осы заманғы молекулалық биология мен гепетика үшін маңызы зор. Оларды пайдалану арқасында қазіргі кезде көптеген вирустар, бактериялар және олардың плазмидалық элементтері геномдарының алғашқы құрылымы анықталды. Нуклеотидтері белгілі гендердің ұзындығы 6 млн. асьш кетті. Қазіргі кезде кейбір митохондрия мен хлоропластардың ДНҚ құрылымы толық белгілі болды, олардың ДНҚ молекуласының ұзындығы 150 н. ж. асып түсті.

Осы заманғы генетикалық инженерияның жетістігін адам геномына инструменттік шабуыл басталуынан байқауға болады. Адам ДНҚ-сының нуклеотидтер қатарын анықтауды АҚШ ғалымдары тікелей қолға алуда. Адамның ДНҚ-сы 3 млрд. нуклеотидтерден құралған, сондықтан олардың орналасу қатарын анықтау көп қаражатты және көптеген ғылыми генетикалық зертханалардың бірігіп жұмыс істеуін керек ететін аса күрделі іс болып саналады. Кейбір ғалымдардың есебі бойынша 3—6 млрд. доллар (әр нуклеотидке 1 — 2 доллар) жұмсап, адам геномының проектісін 15—20 жыл аралығында шешуге болады. Қазіргі кезде нуклеотидтерді анықтау жылдамдығын көбейтіп, жұмсалатын қаржыны азайту (әр нуклеотидке 50 цент жұмсау) жолдары талқылануда. Мысалы, Сэнгер бойынша нуклеотидтер қатарын анықтаудың автоматты әдістері құрастырылды, мұндай жаңа автоматты приборлар адам геномының оқылуын жеңілдетеді деп күтілуде.

48. Максам және Гилберт бойынша ДНҚ секвенирлеу. (химиялық деградация әдісі).Секвенирлеу – бҧл генді-инжинерлік тәжірибенің тҥрлі кезеңдерінде міндетті тҥрде қолданатын әдіс: геннің алғашқы қҧрылысын анықтаудан, трансгенді ағзада кҥтілетін келтірілген тізбекке сәйкес келетінін растауға дейін. Қазіргі таңда сиквенстарды анализ жасайтын кӛптеген компьютерлік программалар бар, олардың кӛпшілігі ғаламторда тегін және еркін пайдалануда. Олардың кӛпшілігін алгоритмі ӛзара тізбектерді салыстыруға мҥмкіндік береді, соның ішінде қазіргі таңда белгілі сиквенстердің мәліметтер базасынан сҧрастырылып отырған ҧқсастығы бойынша ҧқсас сиквенстерді табу. Сонымен біз қысқаша генді инжинерияның әдістерінің қолдану принциптары мен аймақтарын қарастырдық. Енді олардың практикада бір толық тәжірибе аясында қолданылуы, яғни, кҥрделі биологиялық қоспаның қҧрамына анализ жасауға арналуы қарастырайық.

Қазіргі қҧрылғылар ДНҚ-ны секвенирлеу ҥшін капиллярлы электрофорезді қолданады, мҧнда ӛнімдерді сиквенсті реакциямен бӛлгенде, жартылай сҧйық полиакриламидті матрицамен толтырылған ӛте жіңішке трубкаларда (капиллярларда) болады. Секвенирлеудің нәтижелері компьютер экранына шығады және ӛзінше тӛрт нуклеотилтерге сәйкес келетін тӛрт тҥстің тоғысуының тізбегі секілді графикалық файл ретінде сақталу мҥмкін (12-сурет). Бҧл мәліметтер нуклеотидтік тізбектің әріптік белгілеумен қайталанады. Автоматты секвенатормен сиквенсті кӛрсету схемасы.

 Секвенирлеу – бҧл генді-инжинерлік тәжірибенің тҥрлі кезеңдерінде міндетті тҥрде қолданатын әдіс: геннің алғашқы қҧрылысын анықтаудан, трансгенді ағзада кҥтілетін келтірілген тізбекке сәйкес келетінін растауға дейін. Қазіргі таңда сиквенстарды анализ жасайтын кӛптеген компьютерлік программалар бар, олардың кӛпшілігі ғаламторда тегін және еркін пайдалануда. Олардың кӛпшілігін http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ сайтында бар. BLAST алгоритмі ӛзара тізбектерді салыстыруға мҥмкіндік береді, соның ішінде қазіргі таңда белгілі сиквенстердің мәліметтер базасынан сҧрастырылып отырған ҧқсастығы бойынша ҧқсас сиквенстерді табу. Сонымен біз қысқаша генді инжинерияның әдістерінің қолдану принциптары мен аймақтарын қарастырдық. Енді олардың практикада бір толық тәжірибе аясында қолданылуы, яғни, кҥрделі биологиялық қоспаның қҧрамына анализ жасауға арналуы қарастырайық.

49. Генетикалық клондауға арналған векторлар.Клондау(грек. clon – ұрпақ, бұтақ) – организмдерді жыныссыз жолмен көбейту арқылы сол организмдерге ұқсас ұрпақтар алу. 20 ғ-дың 60-жылдарының басында кейбір жоғары сатыдағы өсімдіктер мен жануарларды Клондау әдістері жете зерттелді. Бұл әдістерге даму сатысын аяқтап, толық жетілген клеткалар ядросында организмнің барлық белгілері болатыны туралы ақпарат анықталғаннан кейін қол жеткізілді. Клондау кезінде клеткадағы белгілі гендер жоғалмайды (тек Клондау процесіне қосылмаған гендер ғана жойылып отырады). Клондау туралы алғашқы мағлұматты Корнелль универстетінің(АҚШ) профессорлары жүргізген тәжірибелерден көруге болады. Олар өсуге қажетті қоректік заттар мен гормондары бар ортада сәбіз тамырының жеке клеткаларын өсіру арқылы, осы өсімдіктің жаңа формасын алды. Кейінірек Ұлыбританияның Оксфорд университетінің ғалымы Д.Гердон (1933 ж. т.) алғаш рет жануар омыртқасын Клондауға болатынына қол жеткізді. Ол өзінің ядросы алдын ала ультракүлгін сәулелері арқылы жойылған құрбақаның жұмыртқаклеткасына, ішек клеткаларынан алынған ядроны егу (қондыру) арқылы әуелі итбалықты, соңынан сол ядро алған құрбақаға ұқсас дарабасты алды. Бұл тәжірибелер тек дифференциалданған (арнайы) клеткаларда организмнің дамуына қажетті барлық ақпараттардың болатынын дәлелдеп қана қоймай, сондай-ақ, жоғары сатыдағы организмдерді, соның ішінде адамды да, Клондауға болатынын көрсетті. Клондау арқылы өте пайдалы өсімдік сорттарын алуға және мал тұқымын асылдандыруға болады. Бірақ Клондаудың мұндай әдістері (өсімдік сорттары мен асыл тұқымды мал алатын) адамдарға қолдануға келмейді. Теориялық түрде әйелдің де, еркектің де генетикалық көшірмелерін жасауға болады. Бірақ клондалатын клетка даму сатысының барлық кезеңдерінен өтуі керек, міне, сол кезде клеткаға сыртқы ортаның қалай әсер ететіні әлі толық анықталған жоқ

50. Мутагенез және селекция. Мутация дегеніміз-латын сөзі-өзгеріс, орын ауыстыру деген мағына береді.Жан-жануарлар, өсімдіктер әлемі және жер бетіндегі тірі организмдердің барлық формаларының арғы шыққан тегі химиялық қосылыстармен және радиациялық сәулеленумен кенеттен өзгеріп кетеді. Мутация процесін тудыратын заттарды мутагендер деп атайды табиғаттағы мутагендерді үш топқа бөледі. 1) Физикалық мутагендер (рентген сәулесі гамма сәулесі,

нейтрондар, протондар, температура, центрифуталар және тағы басқалар); 2) химиялық мутагендер (этиламин, диэтилсульфат, 8-этоксикофеин, колхицин, аценафтен, чай, кофе, арақ, спирт және т.б.); 3) биологиялық мутагендер (адамзат баласының қартаю процесі биологиялық мутагендердің ең бастысы болып есептелінеді. Мутациялар кезінде ДНҚ-дағы бірлі-жарым негіз немесе тұтас гендер немесе хромосомалардың өзгеруі мүмкін. Атап айтқанда үлескінің мутагендік мөлшеріоларды жіктеу негізіне жатады. 1. Гендік немесе нүктелік мутация - генқұрылымы шегіндегі өзгерістер. Бұл нәруыздың бір молекуласын өзгерте алады. 2. Хромосомалық мутация (аберрация) - хромосома құрылымындағы өзгерістер. Бүтін хромосоманың мөлшері мен пішінін өзгерте алады.

3. Геномдық мутация - хромосома санының өзгеруі, яғни құрам санының ауытқуы.

Бұдан басқа мутациялардың әрбір осы типтерінен өзгерген тип бойынша тағы да бөлінеді. Сөйтіп гендік мутация мыналарды қамтиды: 1. Нуклеотидтің сусуы. Тұтас ген бір нуклеотидке жылжып қысқарады. Осындай өзгеріс нәтижесінде бүкіл код ауысады да есептеу шеңберінен сусып жылжиды.

2. Нуклеотидтердің еселенуі (дупликация)- жаңа гендердің пайда болуында маңызды рөл атқаратын үдеріс. Мұнда нуклеотидтің сусуы кезіндегі әрекет қайталанады, яғни есептеу шеңбері сусып жылжиды. 3. Ендірме нуклеотид. Генетикалық коджазбасында аналық ДНҚ-ға тән емес артық нуклеотидтың пайда болуы. Бұл - еселену формаларының бірі.

4. Алмасу - бір нуклеотидтің екіншісімен алмасуына байланысты өзгеру.

Пайда болу дәрежесі бойынша алмасу да 3 топқа бөлінеді:

1. Мәнсіз мутациялар. Нуклеотидтің алмасуы нәтижесінде нәруыздағы аминқышқыл сол мөлшерінде қалады. Мысалы, фенилаланинді кодқа түсіретін AAA триплетінде соңы нуклеотид аденингуанинге алмасады. Түзілген ААГ триплеті де фенилаланин аминқышқылын кодқа жазады, яғни нәруыз бұрынғы қалпында қалады.

2. Ағат мутациялар (миссенс-мутация) - аминқышқылдарды алмастыратын өзгерістер. Егер ААА-ның орнына ГАА триплеті түзілетін болса, онда нәруызда фенилаланиннің орнына лейцинаминқышқылы тұрады.

3. Ерсі мутациялар (нонсенс-мутация) - аминқышқылдардың орнына тоқтатқыш триплет код (стоп-кодон) тұрған кездегі өзгерістер, яғни нәруыз үзіледі. Мысалы, ААА-ның орнына АТТ тұрады, өйткені РНҚ-да АТТ орнына УАА тұрады.

Хромосомалық мутация гендік мутацияға ұқсас болады. Мұнда тек бірнеше нуклеотидтер ғана емес, бірнеше гендерді қосып алатың әлдекайда үлкен үлескі өзгерістерге ұшырайтындығымен ғана ерекшеленеді. Гендердің хромосомада дұрыс орналасуын әліпбидегі әріптер түрінде көзге елестетейік, мұндағы әрбір әріп ген бөлігіне немесе тұтас қалпына сәйкес келеді:

· Бөліну (делеция) - тапшылық. Хромосоманың қандай болса да бір үлескісінің жоғалуы. Мысалы: АВГЕ - қос делеция, Б және Д үзіктерінің шығып калуы.

· Дупликация - үлескінің еселенуі. Мысалы: АББВГДЕ.

· Инверсия (орын ауыстыру, төңкерілу) - үлескінің 180°-қа төңкеруі. Мысалы: АДГВБЕ.

· Транслокация - сәйкес емес екі хромосомалар арасындағы үлескілердің алмасуы. Мысалы: AESYLE.

· Хромосомалар қайта орналасуының барлығы міндетті түрде фенотиптіөзгертеді, алайда олар нүктелі мутациядан анағұрлым сирек кездеседі. Олардың жиынтықты болуы, яғни делецияны да, транслокацияны да өзінде қамтуы мүмкін. Бұған шимпанзе мен адамның бірінші жұп хромосомасы мысал бола алады. · Мейоз кезінде бөлінген шүйке жібі үзілген кезде геномды мутация болады. Соның нәтижесінде хромосома санына тән емес гаметалар түзіледі. Егер олар ұрықтануға қатысса, хромосомалар саны өзгерген зигота пайда болады. Бұлар да үш тип тармаққа бөлінеді.

· Анеуплодия - бір немесе бірнеше хромосомаларды жоғалу немесе қосып алу. Сонда диплоидты жиынтық мынадай болады: · 2n+(1-2). Мысалы, Даун синдромы немесе Клаенфельтер синдромы - адамда диплоидты жиынты0та 47 хромосома болады.

· Гаплоидия - қалыпты хромосома жиынтығының 2 рет кемуі. Сонда зиготада хромосома жиынтығы 1n болады.

· Полиплоидия - 2n+1n немесе 2n+2n, 2n+3n және тағы басқа зигота түзген кезде хромосома жиынтығының еселеніп өсуі. Жануарларда полиплоидтар көбінесе тіршілікке бейімділігі болмайтының атап көрсеткен жөн. Ал өсімдіктерде олар тіршілікке бейімдігімен қоймай, жиі-жиі үлкен өсімді массаға ие болады. Сондықтан өсімдіктердің көптеген іріктемесінің полиплоидтан туындаған жасанды мутагенезі алынды.

· Бұдан басқа мутация өзге де әр түрлі қағидалар бойынша бөліне алады. Мысалы, мынадай мутациялар болады:

· тәндік (сомалық) - (дене жасушаларында өтеді)

· гаметалық (жыныс жасушаларында өтеді)

· ұрықтық (ұрық жасушаларында өтеді).

· Ағзадағы мәні бойынша олар мынадай болады:

· зиянды - тұқым қуалау қасиеттерінің өзгеруі тіршілік әрекетін нашарлатады

· бейтарап - тіршілік үдерісінде өзгерістер болмайды

· пайдалы - өзгерістен ағзаның қандай да бір жақсаруы байқалады. Мысалы, мутантты фермент бұрын мүмкіндігі болмайтын мал азығын ыдырата алатын болған · өлтіргіш (орыс. летальный) - ағзаны өлтіріп жібереді.

· Мутацияның пайда болу дәрежесі бойынша дәл сол геннің мутанты аллеліне қатысты басым жәнө басылыңқы болады. Мутацияға ұшырау белгісі мен қасиеттерінің сипаты бойынша олар мынадай үдерістерге бөлінеді: морфологиялық (құрылыс өзгерісі), физиологиялық (мүше қызметі күшнің өзгерісі) және био химиялық (биохимиялық үдерістер өзгерісі) үдерістер. Жіктеудің басқа да бірқатар қағидалары болуы мүмкін.

· Мутацияның себептері өте көп, кейбірі толық зерттелген жоқ. Оның - сыртқы (қоршаған орта күйі), сондай-ақ ішкі (ағзадағы күйдің өзгеруі) ая сипатта болуы мүмкін.

· Мутагенді факторлар немесе мутагендер - мутация санын арттыратын химиялық немесе физикалық әсер. Мысалы, электромагнитті сәуле шығарудың кейбір түрлері физикалық мутоген болатыны бүгінгі күні нақты белгілі. Ультракүлгін, рентген, сондай-ақ радиоактивті сәулешығарудың барлығы да мәлім. Бұдан баска мутагенді әсер туғызатын химиялық заттар да, мысалы, азотты кышқыл бар. Қазіргі кезде қоршаған ортаның ластану деңгейінін, артуына байланысты адамда және ғаламшарымыздағы өзге ағзада мутагенездің (әсіресе ауру тудыратын ұсак ағзалардың) кездейсоқ бақытсыздыққа ұшырату қаупі туралы сөз өріс алуда.

· Тұтастай алғанда мутацияның рөлі өте зор. Теріс мутациялардың орасан жиі (шамамен 10 000 есе) кездесетініне қарамастан, олардың тірі ағзалардың жаңа сапалары мен қасиеттерінің пайда болуынa бірден-бір қайнар көз екенін атап айтқан жөн. Тірі жүйелер эволюциясының мутациялық үдеріссіз жүзеге асуы мүмкін емес. Бір кезде пайда болған тіршіліктің өзгермей қалуы мүмкін емес. Сондай-ақ тіпті егер мұндай ағзалар өзгеретін қоршаған ортада сақталып қалған күннің өзінде де олар өз көшірмесін ғана ұрпаққа қалдыратын жаңа формаларды ешқашан бере алмас еді. Сондықтан тұқым қуалау ақпаратының

берілуі айтарлықтай дәлме-дәл болуы қажет, тіпті болмашы мүмкіндікте өзгеріс болуы тиіс. Тіршілік мутациялары арқасында жер бетіндегі өздерің көріп жүрген әр алуан ағзалар өмір сүруде.[1]

Селекция

· Ауылшаруашылық өндірісінің тиімділігін арттыруда селекция және тұқым шаруашылығының маңызы өте зор. Жергілікті жағдайға бейімделген жоғары өнімді сұрыптар мен будандарды өсірудің нәтижесінде өндіретін дақылдардың өнімділігін 40-50 және одан да жоғары пайызға көтеруге болады. Селекция(латын тілінен аударғанда selection- сұрыптау немесе іріктеу) – жаңа сұрыптар мен будандарды шығарумен айналысатын ғылым. Алғашқы кезде жаңа сұрыптар шығаруда тек сұрыптау әдісі қолданылған. Қазіргі кезде селекцияда сұрыптаумен қатар, будандастыру, полиплодия, мутагенез, биотехнология сияқты басқада әдістер кеңінен қолданылуда. Селекционерлердің жоғары мамандануын қажет ететін генді инженерия, гаплоидты селекция сияқты әдістерді пайдалану қазіргі күні басты бағытқа айналуда. Сондықтан селекционерлер жасушаның ішкі құрлысын, тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті, өсімдікте болатын ішкі құбылыстарды, аурулар мен зиянкестерді, өнімді сақта, өңдеу технологиясын жақсы білумен қатар, математиканы, химияны, өндіріс экономикасы мен ұйымдастыру негіздерін білулері қажет. Селекция жұмысының ғылыми–теориялық негізгі тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті зерттейтін ғылым генетика болғанымен, селекция өз алдына дербес ғылым. Ол жаңа ағзалар шығаруға негіз болатын ерекше әдістерге сүйенеді.

· Ауылшаруашылық өндірісінің тиімділігін арттыруда селекция және тұқым шаруашылығының маңызы өте зор. Жергілікті жағдайға бейімделген жоғары өнімді сұрыптар мен будандарды өсірудің нәтижесінде өндіретін дақылдардың өнімділігін 40-50 және одан да жоғары пайызға көтеруге болады. Селекция(латын тілінен аударғанда selection- сұрыптау немесе іріктеу) – жаңа сұрыптар мен будандарды шығарумен айналысатын ғылым. Алғашқы кезде жаңа сұрыптар шығаруда тек сұрыптау әдісі қолданылған. Қазіргі кезде селекцияда сұрыптаумен қатар, будандастыру, полиплодия, мутагенез, биотехнология сияқты басқада әдістер кеңінен қолданылуда. Селекционерлердің жоғары мамандануын қажет ететін генді инженерия, гаплоидты селекция

сияқты әдістерді пайдалану қазіргі күні басты бағытқа айналуда. Сондықтан селекционерлер жасушаның ішкі құрлысын, тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті, өсімдікте болатын ішкі құбылыстарды, аурулар мен зиянкестерді, өнімді сақта, өңдеу технологиясын жақсы білумен қатар, математиканы, химияны, өндіріс экономикасы мен ұйымдастыру негіздерін білулері қажет. Селекция жұмысының ғылыми–теориялық негізгі тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті зерттейтін ғылым генетика болғанымен, селекция өз алдына дербес ғылым. Ол жаңа ағзалар шығаруға негіз болатын ерекше әдістерге сүйенеді.

51.  Трансгендік жануарлар: алу әдістері.Бір биологиялық жүйеден екінші биологиялық жүйеге гендерді жасанды тасу трансгеноз деп аталады.

Жануарлардың гаметаларымен және ұрықтарымен генетикалық жұмыстарды келесі биологиялық ерекшеліктер болғандықтан өткізеді:

1. Жануарлардың молекулярлы деңгейде ерекшеліктері – геннің негізгі қасиеттері.

2. Жануарлардың жасұшалы деңгейде ерекшеліктері – гаметогенез, ұрықтану, ұрықтың имплантация алдындағы дамуы. Суперовуляция әдісінің көмегімен ооциттердің керекті санын алуға болады. Экстракорпоралдық ұрықтану әдісінің көмегімен зиготалар алып генно-инженериялық құралымдарды еңгізеді. Ал ұрықтың имплантация алдындағы дамуы культивирлеу әдісін тұдырды. Қайта отыртуға тек қана биологиялық толық зиготалар және ұрықтар алынады, сондықтан трансплантацияға культивирлеу әдісімен трансгеноздан жақсы шығып эмбриондар жаратқан зиготаларды алады.

Трансгендік жануарлардың сипаттамалары:

1. Геномға бөтен гендер интегратталу.

2. Инъекциядан кейін 5-20 пайыз зиготалар дамуға дайын.

3. Трансгендік жануарларды геномдарынан бөтен ДНҚ және бөтен геннің экспрессиясының өнімін (мРНҚ, рекомбинанттық ақуыз) тауып сұрыптайды.

4. Бөтен гендердің экспрессиясы ұлпаспецификалық сипаттамалар алып жүреді.

5. Еңгізілген бөтен геннің экспрессиясы жануарлардың фенотиптерін өзгертеді.

6. Трансгендік жануарлар бөтен генді ұрпақтарға береді.

Мақсатына байланысты трансгендік жануарларды екі дәрежеге бөледі:

1. Жаңа өнім алуға арналған трансгендік жануарлар, мысалы, медицинаға және малдәрігерлікке қажетті бағалы ақуыздарды синтездеу.

2. Бағалы селекциялық белгілері бар және жоғары төзімді трансгендік жануарлар.

Бірінші трансгендік жануар – тышқан – 1976 жылы алынған. 1986 жылы трансгендік қой, 1987 жылы ірі қара мал, 1989 жылы шошқа алынған. Трансгендік құстар және балықтар алынған.

Ауылшаруашылық жануарларды көбейткенде жаңа технологиялармен қолданған әдістерді еңгізеді. Әдістердің бірі – молекулярлы құралымдарды жануарлардың геномдарына кіргізу.

Биотехнология әдістерін қолданғанда сүт өнімі 14 пайызға, ет өнімі 17 пайызға, жүн алу 12 пайызға өседі. Жануарларды клондағанда сүт өнімін 20-25 пайызға, ет алуды 30 пайызға, жүн алуды 20 пайызға, трансгенозда – 70-80 пайызға, 80-90 пайызға, 40-50 пайызға көтерүге болады.

Трансгенозда бөтен ген геномға 5 пайыз жағдайларда еңгізіледі. Трансгеноздан өткен 100 пайыз зиготалардан 66 пайызы биологиялық толықтығын сақтайды, 40 пайызы жатырға еңгізіледі, 25 пайызы туылады. 1000 еңгізілген зиготалардан 30-50 трансгендік жануарлар туады.

Кәзіргі уақытта трансгендік сиырларды келесі бағыттарда қолданады:

1) лактозаны қорыта алмайтын адамдарға арналған лактозасы жоқ сүт алу;

2) казеині көп сүт алып, сол сүттен сірне жасау;

3) фармакологияда моноклоналдық антиденелер алу.

1.Геномында бөтен ген (немесе гендер) бар жануарлар трансгенді (немесе трансформацияланған) деп 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 активті биотехнологиялық заттарды синтездеу және бағалы белгілері (тұқымдылығы және өсу қарқындылығы жоғары, вирустық ауруларға төзімді т. б.) бар малдардың, жаңа тұқымдарын алу үшін қолданылуы мүмкін.

2. Трансгеноз әдісімен бөтен генді эукариоттық жыныс клеткаға енгізіп, оның жұмысын бақылау арқылы генетикалық инженерияның көптеген іргелі мәселелерін айқындауға болады, өйткені мұнда трансгенді эмбрионның жатырдағы даму ерекшеліктерін зерттеу мүмкін болады. Бұдан басқа ген жұмысы механизмдерінің түр ерекшелік дәрежесін айқындауға болады. Тасымалданған гендер (трансгендер) жаңа иесінің генетикалық аппаратымен құрылымды әрі функциялы байланысқандықтан бұл процесс in vitro жағдайындағы генетикалық рекомбинацияға әкеледі, ал бөтен гендерді, тасымалдау тәсілдері клетка және организмдердің генетикалық инженериясының әдістері болып саналады. Басқа жағынан, трансгенді жануарларды алу бойынша жүргізілген ғылыми іргелі зерттеулер мен олардың нәтижелерінің іс жүзінде қолданылуы арасындағы алшақтық соншалықты емес, демек, осы бағыттағы зертханалық жұмыстарды тек таза теориялық деп қарауға болмайды.

Трансгенді жануарларды алу үшін рекомбинатты гендерді микротүтікше және микрокапиллярлар көмегімен ұрықтанған ооциттің (жұмыртқа клетканың) пронуклеусіне енгізу әдісі кең қолданылады. Трансгеноз әдісі арқылы трансгенді тышқандар алу жақсы зерттелген. Мұның басты себебі болып тышқан ооциттері цитоплазмасының мөлдір болуы саналады. Басқа жануарлардың, соның ішінде малдың ооциттері мөлдір емес, сондықтан рекомбинантты ДНҚ-ны пронуклеуске енгізу өте күрделі және қиын іс. Осыған қарамай, соңғы кезде әр түрлі әдістемелік және техникалық жетілдірулер арқасында трансгенді қой, сиыр, шошқа және қоян алу іске асты (Хаммер және т. б., 1985; Крамер және т. б., 1986; Чёч, 1987).

Трансгеноз жұмысы көп жақты және бірнеше сатылардан тұрады. Алдымен, екі пронуклеус (аталық және аналық) сатысындағы зиготаларды алу керек. Бұл үшін синхронды овуляция, уақтылы қолдан ұрықтау немесе шағылыстыру керек, осыдан кейін белгілі уақыт өткеннен кейін зиготаларды хирургиялық жолмен алуға болады. Алынған зиготаларға бөтен ДНҚ-ны енгізбестен бұрын, оны іn vitro жағдайында әр түрлі әдістер мен тәсілдер арқылы сақтау керек. Енгізу кезінде зиготалар вазелин майының астындағы арнайы ерітіндінің тамшысына орналасады, бұл сұйықтықтың кеуіп кетуінен сақтайды. ДНҚ-ны зиготаға енгізу үшін диаметрі 0,5 — 2 мкм аралығындағы шыныдан дайындалған микротүтікшелер қолданылады.

Микротүтікшенің кемегімен 0,5 секундтан 2 минут аралығында ең аз дегенде 10-11 мл ДНҚ-ны зиготаға микроскоптан бақылап енгізеді. Микроинъекциялау процесі зиготалар үшін зақымды, сондықтан олардың біраз мөлшері жойылып кетеді. Микроинъекциядан кейін 2 сағатқа жетпей жарамды зиготаларды (трансгенді) алдынн ала, арнайы дайындалған аналық — реципиенттерге тасымалдайды. Бұл кезеңде де зиготалардың көп мөлшері зақымданады. Аяғында, трансгенді жануарлардың шығуы 1%-ке тең болады. Алайда, мұның өзі трансформация және трансдукциямен салыстырғанда өте жоғары көрсеткіш болып саналады. Қазіргі кезде трансгеноз әдісі көптеген ғылыми зерттеулерде қолдану алды.

1980 ж. Ф. Раддел және оның қызметтестері алғаш рет герпес вирусының тимидинкиназа генін тышқан клеткасының геномына енгізе алды. Трансгеноз нәтижесіндо алынған жеті тышқанның төртеуі ТК гені бойынша трансгенді болып шықты.

Трансгенді тышқандарды алу бойынша кейін жүргізілген көптеген зерттеулер оның тиімділігі әр түрлі факторларға байланысты екендігін дәлелдейді. Рекомбинантты генді аталық пронуклеуске енгізу процесінде трансгенді жануарлар жиі шығатыны белгілі болды. (Р. Бринстер және т. б., 1985, К. Гордон, Ф. Раддел, 1984). Бұдан басқа олардың пайда болу жиілігі ДНҚ-ның үшінші құрылымына және оның мөлшеріне (түзу формалы ДНҚ-ның көп мөлшерін қолданғанда трансформация дәрежесі жоғарылайды) байланысты Р. Пальмитер және т. б., 1984; Т. Вагнер және т. б., 1986.

Бөтен геннің иесінің ДНҚ-сымен байланысу сипатын зерттеу үлкен проблема болып саналады. Трансгеннің клетка ДНҚ-сымен байланысатын белгілі орыны болуы керек, алайда, көптеген зерттеулер оның хромосоманың әр түрлі бөліктерімен байланысатынын

дәлелдейді. Бұл процестің механизмі әзірше толық түсінікті емес. Дегенмен осыған орай трансген экспрессиясының әр қилы өтуі бұл проблеманы терең зерттеуді қажет етеді. Трансгеннің иесінің геномымен байланысуы кездейсоқ жүретін болса, онда ол хромосоманың гетерохроматинді бөліктеріне еніп, инактивацияланып кетеді. Бұдан бөлек хромосома бөлігімен байланысқан трансгеннің активтілігі клеткалық ДНҚ-ның реттеуші элементтері-промотор, энхансер және силансерлерге байланысты болуы да мүмкін.

3.Трансгенді жануарларды алудың қолданбалы зерттеулерінің бағыттары үшін егеуқұйрықтың соматотропип генін тышқанның геномына енгізу Р. Пальмитер (1982) тәжірибесінің маңызы өте зор. Егеуқүйрықтың соматотропин генінің клондарын ген инженериясы әдісі көмегімен бактерия клеткасынан алуға болады. Алайда, мұндай генді тышқан клеткасына енгізу үшін оның бактериялық промоторын эукариоттық реттеуіш элементтерімен ауыстыру қажет. Осы мақсатпен Р. Пальмитер тышқанның ДНҚ- сынан металтионеин генінің промотор бөлігін бөліп алды. Бұл геннің синтезі іn vivo жағдайында ауыр металдардың иондары (Zn, Сd) арқылы қозады. Микроинъекциялау үшін егеуқұйрықтың өсу гормонының құрылымды генінен және металтионеин промоторынан құрастырылған рекомбинантты ДНҚ қолданылды. Зерттеуші лер осындай рекомбинантты ДНҚ-ның 600 көшірмесін әрбір зиготаның аталық пронуклеусіне енгізді. Нәтижесінде 21 ұрпақ алынды, оның 7-інде егеуқұйрықтың гені байқалды. Трансгенді тышқандардың азығына мырыш тұзын —ZnSО4 қосқанда, олардың геномындағы бөтен геннің функциясы іске асты. Мұндай тышқандардың қанын талдау оларда өсу гормонының мөлшері қалыпты жағдайдағыдан 100—800 өсе жоғары екендігін көрсетті. Гормон мөлшерінің жоғарылауы ген көшірмелері санының артуына байланысты болды. Гормонның артық мөлшерінің синтезделуі тышқан салмағының 1,8 есе артуына әкелді. Мұндай трансгенді жануарды алып тышқан деп атайды. Кейін жүргізілген зерттеулер Р. Пальмитер тәжірибесінің нәтижесін әр қилы деңгейлерде дәлелдеді. Неміс ғалымы Г. Брэм (1986) тәжірибесінде алынған трансгенді тышқандардың салмағы бақылау тобындағы тышқандардан 1,51—2,36 есе ауыр екендігін көрсетті. Бірқатар зерттеулер (Е. Вагнер және т. б., 1985; Р., Бринстер, 1985; А. Дыбман, С. Гордецкий, 1987 т. б.) адамның соматотропин т. б. гормондар генін тышқандарға енгізіп, трансгенді ұрпақ алу мүмкіндігін дәлелдеді.

Трансгенді 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 — лактоглобулин белогы 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. Қазіргі кезде трансгенді тышқандар зертханада іргелі ғылыми зерттеулерге үлкен үлес қосуда. Алайда, оларды биотехнологиялық өнімдер өндіру мақсаты

үшін қолданудың белгілі қиындықтары бар. Сондықтан 1985 жылдан бастап, трансгенді мал алуда көптеген ғылыми жұмыстар жүруде.

Трансгенді малдарды алу зерттеулерінде тышқандардың трансгеноз әдісінің үлгісі икемделіп, қолдану алды. Жалпы трансгенді малдарды алу бірінің артынан бірі өтетін мынадай кезеңдерден тұрады.

1) рекомбинантты ДНҚ молекуласын құрастыру және оның клонын алу;

2)трансгенозаға жарамды зиготалар алу және олардың пронуклеустерін айқындау;

3)рекомбинантты ДНҚ көшірмелерінің белгілі мөлшерін зиготалар пронуклеустеріне (мүмкіндігінше аталық) микротүтікше арқылы енгізу;

4)зиготаларды гормондық дайындықтан өткен аналықтардың жыныс жолдарына тасымалдау;

5) туылған малдардың генотип және фенотипі бойынша бағалап, трансгенді екендігін анықтау бөтен геннің клетка ДҢҚ-сымен байланысуын, рекомбинантты ДНҚ-ның экспрессиясын, ген өнімінің синтезделуін анықтау;

6)трансгенді малдардың жаңа қасиетінің ұрпаққа тұқым қуалайтын бақылау.

Зертханадағы жануарларға қарағанда малдар зиготасының пронуклеустерін микроскоптан көру өте қиын, өйткені ұрықтанған малдың аналық жыныс клеткасында әр түрлі майлар мен пигменттердің болуы зиготаны көмескі етеді. Сондықтан генді микротүтікшемен тікелей пронуклеуске енгізу қиындық туғызады. Бұл қиындық трансгенді малдар алу жиілігіне үлкен әсер өтеді, өйткені пронуклеуске микроинъекциялау арқылы ғана барлық ұрпақтың 20—30%-тін трансгенді ете алады. Қазіргі кезде бұл қиындықты болдырмайтын бірнеше тәсілдер зерттелуде (Д. Крамер және т. б., 1986). Осы бағытта контрасты микроскоп, центрифуга немесе флуоресценттік бояуларды қолдану пронуклеустерді айқындау үшін үлкен көмегін тигізді.

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 металтионеин промоторын қойдың өсу гормонының құрылымды генімен біріктірді. Бес аптадан кейін трансгенді қозыларға мырыштың болмашы мөлшерін енгізгенде рекомбинантты ДНҚ тізбегінің реттеуші бөлігі яғни промоторы активтеліп, соматотропин генінің интенсивті синтезі іске асты. Осының нәтижесінде 2—4 жылдан кейін 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 коделейтін жаңа гендерді қойларға енгізу жұмысын жүргізуде.

52. Жануарлар жасушасының гибридизациясы. Соматикалық жасушаларды біріктіру әдісі.Гибридизация (молекулалық) — будандастыру, молекулалық будандастыру. Нуклеин қышқылыныңУІІГО жағдайында бір-бірімен комплементарлы қосылуы. Генетикалық карта жасау және нуклеин қышқылын алу үшін қолданылады. Тіпті диагноз қоятын әдістерге де жатады.[1]

Гибридтеу деп - екі түрге жататын малды шағылыстыруды айтады. Гибридтеудің ғылыми тәсіл ретінде жануарлардың өзгергіштігі мен тұқым қуалаушылығын және ұрықтану процестері мен олардың шығу тегін тексеруде маңызы өте үлкен. Дегенмен де гибридтеуді пайдаланудағы негізгі мақсат - жабайы және жартылай жабайы жануарлардың адам игілігіне пайдалану. Осы тұрғыдан гибридтеуді екі түрге бөледі. Оның бірі күнделікті пайдалануға жарайтын мал алу үшін, ал екіншісі - малдың жаңа тұқымдарын шығару үшін кеңінен қолданылады. Сонымен қатар гибридтеудің қан араластыру немесе бір түрді екінші түрмен сіңіре будандастыру мақсатымен қолданылады. Бірақ бұл гибридтеудің сирек кездесетін түрлері.

Күнделікті пайдалануға жарайтын мал алу үшін қолданылатын гибридтеу көне заманнан белгілі. Адам осыдан төрт мың жылдай бұрын жылқыны есекпен будандастырып, жүк артуға, қара жұмысқа пайдалануда басқа малдан анағұрлым төзімді, әрі күшті, ұзақ тіршілік ететін алғашқы ұрпақ қашырды алды. Сол сияқты айыр түйе мен аруананы будандастырудан қоспақ алу ертеден қалыптасқан; бұдан алынған ұрпақ ата-енесіне қарағанда жұмысқа көнбісті, әрі өнімді болды.

Гибридтеу. Әр түрге жататын жануарларды шағылыстыруды гибридтеу (түраралық немесе шалғай будандастыру) деп атайды. Осының нәтижесінде алынатын ұрпақты гибридтер дейді. Гибридтерді шығу тегі бірдей және әр түрлі гибридтермен шағылыстыруды да мал өсіру әдісі ретінде гибридтеуге жатқызады. Бүл өте қиын будандастыру әдісінің негізгі міндеті - адамның материалдық мәдениетіне жануарлардың бағалы жабайы және жартылай жабайы формаларын енгізу. Гибридтеу - тіршілікті зерттеу ғылымдарында қолдану шеңбері кең тәсіл. Өсімдіктер мен жануарлардың өзгергіштігі мен тұқым куалаушылығын, үрықтану процестері мен шығу тегін тексеруде маңызы өте үлкен.

Гибридтердің ұрпақ беру немесе бермеу қабілетіне қарай гибридтеуді былайша бөледі: шаруашылыкқа пайдаланылатын жануарларды (мысалы, қашырдың шығарылуы) шығаратын және жануарлардың жаңа тұқымдары мен түрлерін шығару үшін пайдаланылатын гибридтеу. Осыған байланысты жануарларды гибридтеудің мынадай төрт түрі бар: өнеркәсіптік, сіңіре, тұқым түзуші және түзетуші (кірістіре) гибридтеу. Бүлардың ішіндегі кең таралғандары - өнеркәсіптік (пайдаланушы) гибридтеу және тұқым түзуші гибридтеу.

Мал шаруашылығында гибридтеуді пайдаланудағы негізгі мақсат - жабайы және жартылай жабайы жануарларды адам игілігіне пайдалану. Осы түрғыдан гибридтеу екі бағытта қолданылады:

1) өндірістік будандастыру жолымен, яғни екі түрдің өкілдерін шағылыстыру арқылы, мол өнімді тек бірінші ұрпақ гибридтерін алу. Мысалы, жылқының биесін есектің айғырымен шағылыстыру арқылы жүк тартуға, мініске жылқыдан да, есектен де анағүрлым төзімді, әрі күшті және үзақтіршілік ететін қашыр алу ертеден қалыптасқан тәсіл.

2) жаңа мал тұқымын шығару. Бүл бағыттағы жүмыс зауыттық немесе кірістіре будандастыру жолымен жүргізіледі. Мысалы АҚШ-та шортгорн сиырын үнді зебуімен

гибридтеу нәтижесінде санта-гертруда, шароле мен герефорд сиырларын бизонмен шағылыстырудан бифали атты етті бағыттағы жаңа тұқымдар шығарылған.

Табиғи жағдайдың өзінде екі түр өкілінің бір-бірімен шағылысуы сирек кездесетін қүбылыс. Себебі эволюция барысында екі түрдің шағылысуына жол бермейтін біршама кедергілер қалыптасқан. Осы кедергілерден өту жолдарын ашу биология саласындағы ғылымдардың басты мәселелерінің бірі. Өйткені, бір түрмен селекция келешекте мүмкіншілік шегіне жеткен уақытта оның жететін жаңа белестерін ашудың жолы басқа түрмен гибридтеу болмақ.

Жануарларды гибридтеуде көптеген қиывдықгар кездесуде. Олардың ішівдегі ең бастылары мыналар: 1) түрлердің өзара будандаспауы; 2) гибридтердің ішінара немесе толық бедеулігі. Түрлердің будавдаспауының және гибридтердің бедеу болуының негізгі себептері генетикалық факторлар болып табылады: гаметалардағы хромосомалардың әр түрлі жиынтығы мен қүрылымы, олардың тіршілікке қабілетті зигота түзе алмауы, өзінің морфологиялық және биохимиялық ерекшеліктеріне қарай сперманың бөгде жүмыртқа клеткасының қабықшасын бүзып, оған ене алмауы. Егер гибридті зигота түзілген болса да, эмбрионалдық патологияның нәтижесінде іштегі төл қалыптасуының алғашқы сатыларында ақ жойылып кетеді. Мүның себебі, организмнің иммунды қорғаныш денелері ішке енген бөгде белоктарға қарсы күресіп, оны жояды. Ата-енелеріндегі айырмашылықтарға байланысты гибридтерде аталық және аналық жыныс клеткаларының түзілу процесі бұзылып, олар бедеу болып шығады. Гибридтердің стерильдігі гонадалар мен митоздың дамуындағы ауытқушылықтарға байланысты.

53. Моноклондық антиденелерді алу технологиясы.Моноклональды антиденелер — жеке антиген детерминантына қарсы антиденелер. В — торшалардың бір клонының туындысы. Әртүрлі антигендер арасындағы ең аз айырмашылықты тани алады өйткені олардың тәнділік (спецификалық) қасиеті өте басым. Вирусологияның көптеген салаларында өте жоғары дәрежелі зерттеу құралы ретінде қолданылады.[1]

Моноклонды антиденелерді өткен ғасырдың 50 жылдарындағы иммунохимиктр иммуноглобулин құрылысын зерттегенде қолдана бастады. Яғни олар лимфоидты ісік жасушаларының – миеломаның өнімдері. Миелома – ол сүйек кемігінің жасушасынан дамитын ісік. Ол антидене түзетін шектеусіз көбейетін лимфоидты жасушалар клондары болып табылады. Моноклонды антиденелерді алудың мақсаты – берілген арнайы антиденелерді т үзетін шектеусіз көбеюші жасушалар клонын алу болды. Бұл мақсатты 1975 жылы Жорж Кёлер және Сезар Мильштейн қалыпты лифоциттер мен миелоидты жасушаларды қоректі орталарда қосып, гибрид алған. Гибридома алу бірнеше кезеңнен тұрады: миелоидты линиясын алу; көкбауыр жасушаларын организмнен алу; дақыл алу үшін екі жасушаларды бір – бірімен қосу; жасушалар қосылғаннан кейін, клондарды алу. Осы кезеңдерді азотты қ сулы қта консервациялап, дайындайды. Селекция арқылы Жорж Кёлер және Сезар Мильштейн, керекті арнайылығы бар антиденелер синтездеуге (алғашқы антидене өндіруші жасуша ретінде) және жасанды ортада шексіз өсуге (миелома жасушалары ретінде) қабілетті гибрид жасушаларын бөліп алған. Осылай, гибридтік жасушалар ға өзгеше мәңгілік қасиеті пайда болған. Дәл осы жасушалық гибридтер түрін гибридома деп ата ған. Индивидуальды гибридтік жасушаны бөліп алып, дақылдандырып клон алуға болады. Б ұндай клон in vitro бір антигендік детерминантасына арнайы антиделерді көп мөлшерде өндіреді. Егер гибридома антиденелер синтездесе, оларды моноклонды антиденелер деп атаймыз. Тәжірибелерің көрсетуіне қарай, гибридомалар мен қолданған барлық жасушалар біркелкі антиденелер синтездеуін барлық параметрлер бойыншатбұл антиденелер абсолютті ұқсас, яғни моноклонды антиденелерді тек қана моноклонның өнімі ғана емес, сонымен бірге бұл біркелкі иммуноглобулиндердің таза препараты. Моноклонды антиденелер бір изотипке, бір аллотипке жатады және оларда бірдей өзгермелі аймақтары, құрамы және идиотипі болады. 1984 жылыдың ақпан айында Жорж Кёлер ж әне Сезар Мильштейн «in vitro» моноклонды антиденелер алуды ң гибридомды қ технологиясын аш қаны үшін Нобель сыйлығына ие болған.

Клиникада моноклонды антиденелер адамның иммундық статусын ба ғалауында, лимфоциттерді ң субпопуляцияларын іріктеуінде кең қолданылады. Белгілі бір антигендерге моноклонды антиденелер адамдағы жедел лейкоздың түрін дифференциялауында қолданылады. Ісік метастаздарын аны қтауда, жасушалық улармен конъюгацияланған иммунотоксин ретінде қатерлі ісіктерді ң бірнеше т үрінде арнайы емдеуде қолданылады. Қазіргі кезде гендік инженерия жетістіктері жа ңа, гуманизациялан ған моноклонды антиденелер дайындауға мүмкіндік береді. Олар адамны ң әрт үрлі патологиялы қ жағдайларында иммунды емде қолданатын жаңа арнайы дәрілік препараттарды дайындауда өте перспективті. Моноклонды антиденлер қазіргі кезде зерттеу, диагностикалау және емдеу ма қсаттармен кең пайдалануда және оларды экспериментльды жіне клиникалық медицинада қолдану аймақтары үнемі әлде де кеңейеді.

Моноклоналдық антиденелерді алу кезеңдері

1 жануарларды иммундеу;

2 иммунделген тышқандардың лимфоциттері мен миелома жасушаларын будандастыру;

3 МКА-ді синтездейтін гибридомаларды анықтау (скрининг);

4 МКА-ді тұрақты синтездейтін гибридомаларды клондау;

5 МКА-ге сипаттама беру;

6 гибридомалардыin vivo жән in vitroжағдайларында өсіру арқылы МКА-ді көп мөлшерде жинау;

7 моноклоналды антиденелерді тазарту;

8 гибридті жасушаларды сақтау (криоконсервация).

Әдістің ұстанымы. Гибридомаларды алу әдістің негізінде көкбауырдың сенсибилизденген лимфоциттердің және миеломды жасұшалардың қосылуынан кейін гибридтік жасұшалардың сериялық өсіруі жатыр. Кейіннен керекті ерекшелігі бар антиденелерді секреттейтін клондарды іріктейді. Іріктелген клонды жасұшалардың дақылдары ретінде сақтайды немесе тышқандардың ағзасында асцидтік ісік ретінде сақтайды. Гибридомды технология бір неше кезеңдерден тұрады: дайындық жұмыстар, моноклондарды алу, клондарды сақтау, реклондау, асцидтік ісік алу, антиденелерді тесттілеу, антиденелерді тазалау.

Иммунизацияға алдын ала тазаланған антигенмен қолданады. Тышқандардың қарынына минерал майын немесе инертті қатты пластикті еңгізіп жануарлардың ағзасында ісік жаратылуға жол береді. Миелома жаратылуға жануардың генетикалық қасиеттері өте маңызды болады. Инбредтік тышқандардың тек қана екі түрінен осы ісіктерді алуға мүмкіншілік тұды. Антигенді 3-5 рет 0,5-5 мг мөлшерде еңгізеді. Бірінші инъекцияны Фрейнд адьювантымен жануарға 0,5 мл мөлшерде салады. Ақырғы иммунизациядан 2-4 күн өткеннен кейін тышқандарды өлтіріп, көкбауырдың жасұшаларының суспензиясын дайындайды: көкбауырды зарарсыздандырылған

жағдайда шығарып алып, оны хирургиялық пинцеттің көмегімен немесе сүзгіштен өткізіп бұзып суспензия жасайды. Суспензия көлемін 10 мл дейін Эрл ортасымен немесе тұзды буфермен жеткізеді.

Суспензияны 170 об/мин 15 минут центрифугадан өткізеді. Микроскоп астында алынған суспензияның жасұшаларының өмірге кабілеттігін анықтайды. Анықтау жұмысын өткізгенде үлгілерді көк трипанның 0,1 пайыздық ерітіндісімен бояйды. Көкбауырдың жасұшаларының суспензиясын гибридизациялық қосылуға дайындайды. Ол үшін алдын ала қосылудың алдында бір тәүлік бұрын 24-ұялық полистиролды платаның ұяларына 400 мкл қоректік жасұшаларды салады. Қоректік жасұшалар ретінде тышқандардың немесе теңіз шошқалардың макрофагтарын алады.

Қосылуды келесі түрде өткізеді: центрифугалық сынауықта 1 мл-де 75 пайызы өмірге жарамды қасиеті бар 108 көк бауырдың жасұшаларын және 107 миеломды жасұшаларды араластырады: 5 мл Дульбекко модификациялаған Игла ортасымен (МДСИ) жуады және 5 минут 100 об/мин центифугадан өткізеді; тұнбаны 50 мл ыдысқа құяды. Кейіннен тұнбаға абайлап тамшымен 0,5 мл 50 пайызды ПЭГ 4000 ерітіндісін қосады, ыдысты 1 сағат аралығында сілкіп қойып суспензиялайды. Кейіннен қоспаға (суспензияға) тамшымен 10 мл МДСИ қосады; 10 минуттан кейін көлемді ГАТ ортасымен (құрамында гипоксантин, амидоптерин, тимин кешені) 50 мл-ге дейін жеткізеді.

Алынған суспензияны 1 мл-ден 24 ұялы платаға құйып 37 градуста 5 пайызды көмірқышқыл газы бар көмірқышқылды инкубаторда ұстайды; әр бір 4 күнде ортаны ауыстырып отырады.

2 – 4 жұма өткеннен кейін тірі қалған клондарды қоректік жасұшалары бар 96-ұялы платаға отыртады. Клондардың өмірге жарамдығын микроскоп астында анықтайды. Дақылды суйықтықты жұма сайын радиоиммундық, иммунофлуоресценттік және иммуноферменттік әдістер арқылы тексеріп тышқан иммуноглобулиндерінің барын анықтайды.

Тышқандардың ішіне бір неше рет көп уақыт минерал майларымен әсер етіп, олардың ағзаларында миелома тұдырып, жұмысқа жарамды миеломды жасұшаларды алады. Осы жасұшаларды әдейленген зертханаларда да алады.

Клондау жұмыстарын жалғастыру үшін ГАТ ортасына қоректік жасұшалар ретінде 500 мл ортаға 108 көкбауыр жасұшаларын және 106перитонеалды жасұшаларды салады. Суспензияны 1 мл-ден 96-ұялы панельге құйып көмірқышқыл инкубаторда 37 градуста ұстайды. Әр бір үш тәүліктен кейін ортаны ауыстырып отырып, жасұшалардын өмірге жарамдығын тексереді. Дақылды суйықтықта секреттейтін клон болса моноклоналды антиденелер жаратылады. Іріктеліп алынған гибридоманың клонын келесі микродақылдарда реклондайды. Дақылды суйықтықтың құрамында моноклоналды антиденелер болса, оларды эксперименттерде, иммунодиагностикумдарды дайындау үшін биотехнологиялық үдірістерде қолданады.

54.  Жануарларды клондау: ядролық трансплантация.Жануарлар биотехнологиясын және жануарлардағы клондау туралы ғылыми тәжірибелерді 1940 жылдары Г.В. Лобашев бастаған. Ол алғашқы ядроларды тасымалдауды тритондардың (қосмекенділердің) клеткаларын жұмыртқаның ядросыз цитоплазма фрагменттеріне 1-2 блостомер кезеңінде енгізуді іске асырған. Өкінішке орай бұл жұмысы өз жалғасын таппады. Оған себепші, ең бірінші, ұлы Отан соғысы (1941-1945) ал одан кейін, Ресейдегі генетиканың толық тоқтауы болды (1948ж). 1962 жылы ағылшын ғалымы Дж. Гордон (J.Gordon) зиготадағы гендер жиынтығы жекешеленген клеткада сақталама деген сұраққа жауап іздеп ядросызданған бақаның жұмыртқа клеткасына головастиктің (итбалық) ішек клеткасының ядросын тасымалдап отырғызды. Осындай биотехнологиялық технологияны пайдаланғанда будан жұмыртқа клеткадан қалыпты бақа өсіп шыққан. Бұл сомалық және жыныстық клеткалардың дролары сапалық жағынан ұқсастығын көрсетеді.

Ал, егер олай болса, әрбір трансплантацияланған ядродан жаңа особьтар алуға болады, егер бір жануардан алынған көптеген ядроларды тасымалдап салса, көп жануар, яғни олардың өркендерін алуға болатын биотехнологиясы дами түсті.

1997 жылы А.Вилмут ( A. Vilmut) бастаған Шотландияның бір топ ғалымдары ядролық трансплантация биотехнологиялық технологияны қолдана отырып, дүние жүзіне белгілі Долли деп аталған қойды алды. 1999 жылы АҚШ – тың ғалымдары тышқан мен сиырды клондады, ал 2000 жылдың наурызында қатрынан бес өркен – торайлар дүниеге келді.

55. Өсімдіктердің оқшауланған жасушалар культурасын өсіру. Тотипатенттілік. Оқшауланған клеткалар тез өсіп, тез дамитыны белгілі. Егер оларға нақтылы қоректік ортаны дұрыс таба алатын болсақ, сонда ғана әрбір клетканың жұмыс істеу қабілеті күшейе түседі, мол өнім алуға мүмкіндік береді.

Теориялық зерттеу қорытындысын бірден практикаға енгізуге болмайды. Теория ол теория ғой. Ал, практиканың жолы басқа. Қолдан өсірілген клеткаларда бірнеше жаңа қасиет пайда болады, ол бір клеткадан екінші бір клеткаға ген арқылы беріліп, сонда ғана қалыптасып тұқым қуалайды, яғни бір организнен екінші организмге беріліп отырады. Қолдан өсіріліп алынған клеткалардан бидайдың суыққа төзімділігі артады, әртүрлі дерттерге шалдықпайды. Дәндердегі белоктардың мөлшері көбейе түседі. Сонымен бірге, бидай тез өсіп, пісетін жағдайға ие болады.

Ген инженериясының тағы бір ерекше жетістігі әртүрлі екі өсімдіктің клеткасын алдын ала бірімен бірін қосып, одаан жаңа өсімдіктің сортын, тіпті түрін алуға болатыны анықталып отыр. Бұл да теория. Осы кезде ген инженериясының әдісімен тамырында картоп, сабағында қызанақ пайда болатын ғажап өсімдік алынған.

Тотипотенттік - (латынша totus – барлығы, тұтас және potentіa – күш) – өсімдік клеткаларының ядродағы генетикалық ақпарат негізінде онтогенетикалық даму бағдарламасын толық жүзеге асырып, тұтас организмге айналу және ұрық түзу қабілеттілігі.

Қазіргі кезде Тотипотенттік қасиеттің толық жүзеге асуы өсімдік клеткаларын іn vіtro (жарық, температура, т.б.) жағдайында өсіру арқылы іске асады. Сондай-ақ Тотипотенттікті қасиетті диплоидты сомалық (грек. soma – дене, 2n) және гаплоидты репродуктивті жыныс клеткалары (n) да жүзеге асырады. Диплоидты денелік клеткалардан алынған өркендер ұрық түзуге қабілетті болады. Алайда гаплоидты өсімдік-регенераттарынан ұрық алу үшін оларды (колхициндеу арқылы) диплоидтық деңгейге өткізу керек. Тотипотенттік қасиеттің толық жүзеге асуына донорлық өсімдіктің генотипі мен оның физиол. даму жағдайы және қоректік орта құрамы әсер етеді. Сонымен қатар өсімдік клеткасындағы эндогендік гормондар деңгейінің де маңызы зор. Жануарларда Тотипотенттік қасиет тек ішекқуыстылардың кейбір клеткаларына тән. Ал қалған жануарларда олардың клеткалары эмбриогенездің алғашқы сатысында тіндік қабілетке ие болады.

56. Өсімдік жасушаларын трансформациялаудың әдістері.

Трансформация (көне лат. transformatіo – айналу), генетикада – оқшауланған дезоксирибонуклеин қышқылыныңкөмегімен генетикалық ақпаратты қандай да бір жасушаға ендіру процесі.

Трансформация нәтижесінде генетикалық ақпарат трансформацияланған жасушадажәне сол жасушадан тараған ұрпақ жасушаларда жаңа белгілер пайда болады. Трансформация құбылысын 1928 жылы ағылшын ғалымы Ф.Гриффит (1877 – 1941) ашқан. Ол пневмококк бактериясының (Streptococcus pneumonіae) екі штаммында трансформация процесін

зерттеді. Оның біреуі вирулентті қасиеті және полисахаридті қабықшасы бар ірі жасушалардан тұратын тегіс шоғыр (S-штамм), ал екіншісі вирулентті қасиеті және қабықшасы болмайтын, пішіні кедір-бұдырлы (R-штамм) болды. Вирулентті бактериялар тышқандарды өлтірсе, вирулентсіз штаммдар енгізілген тышқандар тірі қалды. Егер қыздыру арқылы вирулентті бактерияны өлтіріп, сонан соң тышқанға жіберсе, олар тіршілігін жалғастыра берген. Ал қыздырып өлтірілген вирулентті жасушалармен вирулентсіз жасушаларды араластырып, тышқандарға енгізгенде, олар өліп, өлекселерінен полисахаридті қабықшасы бар тірі вирулентті жасушалар табылған. Бұл тәжірибеден вирулентті бактериялардан генетикалық ақпарат вирулентсіз бактерияларға тасымалданып, оларды вирулентті ететіндігі анықталды.

1944 жылы америкалық ғалым О.Эйберидің (1877 – 1956) басшылығымен трансформация процесін жүзеге асыратын фактор – ДНҚ молекуласы екені анықталды. Бұл ДНҚ молекуласының тұқым қуалау ақпаратын тасымалдаушы екенін дәлелдейтін алғашқы зерттеу жұмысы болды. Трансформация құбылысы пневмококктардан басқа да бактериялардан табылып, зерттелді. Тәжірибелерде оңай анықталатын генетикалық белгілерді және радиоизотоппен белгіленген ДНҚ молекуласын қолдану Трансформацияға сандық баға беруге жол ашты. Бактериялардағы трансформация өте күрделі процесс ретінде танылып, оның бірнеше кезеңдерден тұратыны анықталды:

1. жасуша-рецепиент арқылы ДНҚ молекуласының фиксациясы;

2. ДНҚ молекуласының жасуша ішіне енуі;

3. қожайын-жасуша хромосомына ДНҚ молекуласының тасымалданатын бөлігін кірістіру;

4. “таза” Трансформацияланған линиялардың қалыптасуы.

ДНҚ молекуласының фиксациясы саны шектеулі жасуша бетінің ерекше бөліктерінде (рецепторлар) жүреді. Бөгде ДНҚ молекуласын қосып алуға қабілетті бактериялар жасушаларын компетентті жасушалар деп атайды. Мұндай жасушалардың популяция кезіндегі саны өте аз болып, ол бактериялардың генетикалық ерекшеліктері мен бактериялық дақылдың өсу кезеңіне тәуелді болады. Клеткаға енетін ДНҚ бөліктерінің орталығы мөлшері 5х106 дальтонды құрайды. Клеткаға қос жіпшелі ДНҚ енгеннен кейін оның бір жіпшесі моно- және олигонуклеотидтерге ыдырып, ал екіншісі қожайын-жасушадағы хромосомаға енеді. Трансформацияның қолданылуы генетикалық ақпараттың алмасуының басқа түрлері байқалмаған бактерияларды генетикалық талдаудан өткізуге мүмкіндік берді. Сонымен қатар трансформация ДНҚ құрылымының физикалық не химиялық түрде бұзылуы, оның биологиялық белсенділігіне қандай әсер көрсететінін анықтау үшін өте қолайлы әдіс болып табылады. Ішек таяқшасының бактериясында Трансформация әдісін жете зерттеу нәтижесінде Трансформация процесіне тек бактериялық плазмидтер (бактериялардың хромосомынан бөлек генетикалық элемент) мен бактериофагтардың ДНҚ-сын да қолдануға мүмкіндік береді. Бұл әдіс гендік инжерия бағытындағы зерттеу жұмыстарында жасушаға будандық ДНҚмолекуласын ендіру мақсатында кеңінен қолданылады. Жоғары сатыдағы организмдер жасушаларында трансформация процесі толық зерттелмеген.[1] Трансформация — торшаны вирус ДНК-ымен зақымдау. Трансформация деген ұғымды вирус ДНҚ-ынық үзінділерін, ал кең түрде вирустан өзге ДНҚ-ын, торшаға енгізу әдістерінің анықтамасы ретінде де қолданады. Трансформация — торшалардың морфологиялық және өсіи-өну қасиеттерінің өзгеруі, олардың жануарлар организміне еккенде зардапты ісік туғызатын түрге көшуі. Торшаны трансформациятын қасиет көпшілік ДНҚ-ды вирустарға тән. Мысалы, паповирустар, папилломавирустар, герпесвирустар, ретровирустар, аденовирустар, РНҚ геномды вирустар.

Трансгендік өсімдіктерді алуда келесі кезеңдер орындалады:

-трансформация үшін қажетті генді тауып, бөліп алу;

-тиісті өсімдік- реципиентті генетикалық сипаты бойынша таңдау;

-Өсімдік-реципиент жасушаларында вектор құрамында генді трансформациялау мен экспрессия;

- трансформацияланған жасушаларды регенерациялау және трансгендік өсімдіктерді сұрыптау

Трансгендік ауылшаруашылық өсімдіктерін алғанда көбінесе сыртқы ортаның әртүрлі қолайсыз абиотикалық ( тұздардың құнарлылығы, пестицидтер, құрғақшылық, т.б ) және биотикалық ( фитопатогендер, зиянды шыбын-шіркейлер ) себеп шарттарға төзімділігін анықтайтын гендер пайдаланылады. Ең әуелі өсімдік жасушаларын трансформациялау үшін донор-гендер есебінде прокариоттар, бактериялық жасушалар қолданылады. Егер трансформация үшін өсімдік гендері керек болса, онда олардың жабайы түрлері дұрыс-ақ. Генді трансформациялау үшін вектор есебінде топырақ бактериялары бөлініп алынған Ті – плазмидалары жиі қолданылады. Табиғи жағдайларда өсімдіктер тамырлары ( жүзім, сүйек-жеміс ағаштары, раушандар) жұқтырып, ісікшелер түзеді.

Трансгендік өсімдіктердің регенерациясы олардың жасушаларының тотипатенттілігіне байланысты, ол темекі, картоп, қызылша , жоңышқа, орамжапырақ, сәбіз, томаттар секілді қосжарнақтыларда жақсы бөлінеді, ал дара жарнақтыларда әсіресе дәнді дақылдарда- әлсіз. Ті- плазмидалар қос жарнақты немесе кейбір дара жарнақты өсімдіктер геномына бөтен гендерді енгізу үшін пайдаланылады. Биобаллистикалық зеңбірекшелер көмегімен күріш, жүгері, соя, арпа, бидай секілді дара жарнақты өсімдіктер трансформацияланады.

Рекомбинанттық ДНҚ құрастыру жоғарыда аталған ферменттер – рестриктазалар мен лигазалар пайдаланып Ті- плазмида ДНҚ-сы нуклеотидтік ретінде қажетті генді кіріктірумен жүзеге асады.

Трансформациялау үшін жасушалар – реципиент есебінде каллустық ұлпасынан немесе жапырақ мезофилінен бөлініп алынған протопластылар ең қолайлы.

57. Биотехнологиялық өндірістің жалпы схемасы. Биопрепараттар өндірісінің типтік технологиялық схемалары. Биотехнологияда ауаны стерилизациялау және тазалаудың типтік технологиялық схемалары.

Биотехнологиялық синтездің өнімдерін өндірудің технологиялық процесі бастапқы шикізатты біртіндеп кезекпен дайындап және өнім алуға дейін өңдейтін стадиялар түрінде көрсетуге болады.

Оны блок-схема арқылы көрсетуге болады. Әр блогы бірнеше технологиялық стадиядан тұрады. Әр стадияда қосымша жұмыстар жүргізіледі. Өндірістік технологиялық регламентке технологиялық процестердің стадияларынан бөлек, қалдықтарды өңдеу, сұйық және қатты қалдықтарды залалсыздандыру, өндірістік шығарымдарды және ағынды суларды тазарту кіреді. Ірі өндірістерге өздерінің тазарту ғимараттары болады-ағынды суларды тазарту кіреді. Ірі өндірістерде өздерінің тазарту ғимараттары болады – ағынды суларды микробиологиялық тазарту станциялары.

Ал кейбір қарапайым жағдайларды, мысалы культуралық сұйықтықтағы барлық заттардың қоспасынан өнім алатын болса, өнімді тазарту стадиясының қажеті жоқ.

Биологиялық өндірістің маңызды технологиялық көрсеткіштерінің бірі – цехтар мен бокстарды желдету үшін, стерилді культуралық сұйықтықтарды және ерітінділерді қысыммен беру үшін қолданылатын ауаны механикалық қоспалардан тазарту және стерилизациялау болып табылады.

Ауаны тазарту және стерилизациялаудың техникалық системаларына қойылатын негізгі талаптарға ауаны микрофлорадан және басқа да қоспалардан тазарту болып табылады. Осы талаптарды қанағаттандырумен қатар, қарастырылатын системалар ауаның белгілі бір термодинамикалық сипаттамаларымен ( температура, ылғалдылық, қысым ) алынуын қамтамасыз ету керек, система жұмысының тиімділігі осы шамаларға байланысты.

Микроорганизмдерді, жануарлардың клеткаларын және вирустарды терең жағдайда өсіру үшін биореакторға стерилді ауа беру керек немесе культуралық сұйықтықты аэрациялау үшін басқа газдар беру керек. Биореакторға берілетін ауа және басқа газдар өсіп отырған культуралық етті оттекпен, азотпен және т.б. газдармен қамтамасыз етіп қана қоймайды, биосинтез процесінде бөлінетін суспензияны гомогендеуге мүмкіндік беретін газ алмасу өнімдерін және физиологиялық жылуды шығарады, массалық және жылу алмасу процесінің жылдамдығын арттырады.

Газ фильтрлерінің есептелетін критерийлері ең алдымен аэрацияға газдардың шығыны үлкен болатын өнеркәсіптік биореакторлар үшін сақталуы қажет, лабораториялық қондырғылар үшін міндетті емес.

Стерилді ауа аэробты өндірістер үшін ғана емес және анаэробты өндірістер үшін де қажет, біріншісі өте үлкен қаражатты қажет етеді.

58. Биологиялық агенттер, шикізат, биотехнологиялық өндірістің аппаратуралық құрамы.   Биотехнологиялық системаның биологиялық агенті – клетка ( прокариот, эукариот) немесе вирустық бөлшек болуы мүмкін. Субстрат – клеткаларды культивирлеуге қажетті қоректік орта болып табылады, өнім – қажетті өңдеуден өткен соң тауарлық күйге енетін – клеткалар , вирустар биомассасы немесе клеткалармен синтезделетін зат.

Биотехнологиялық процестерді аппаратуралық жабдықтаудың негізгі элементтерінің бірі – биореактор ( аппарат-культиватор, ферменттер, ферментатор) болып табылады. Культивирлеудің белгілі параметрлері мен режимінде биореакторларда іс жүзінде кез келген клеткаларды өсіруге болады.

Биотехнологиялық процестердің маңызды ерекшелігі – әр түрлі өнімдерідің түзілу немесе бұзылу реакциясы тірі организмдердің көмегімен жүзеге асады. Сонымен, микроорганизмдер культурасын биотнхнологиялық системалардың орталық элементі ретінде қарастыруға болады. Олар қоршаған ортадан қоректік заттарды пайдаланады, өседі, көбейеді, метаболизм өнімдерін бөліп шығарады. Культивирлеу системасының қалған элементтерін ( ферментатор, қоректік орта, бақылау және басқару жүйесін) культураның қажеттілігін максималды мөлшерде қанағаттандыратындай етіп қажетті бағытта таңдап алады.

Ферментация процесіне арналған шикізат ең алдымен құрамында микроорганизмдердің биомассасын құрайтын қажетті элементтерден құралатын қоректік орталардың пайда болу мәселесін шешеді, орта сонымен қатар микроорганизмдердің өмір сүру ортасы болып табылады.

Шикізат деп құрамында қажетті қорек компоненттері болатын таза немесе комплексті заттарды айтады. Ол арзан және қол жететіндей және зиян қоспаларсыз болу керек. Сондықтан әр пайдаланылатын шикізат түріне оның сапасын анықтайтын сандарттар болу қажет.

59.  Микроорганизмдерді культивирлеудің негізігі тәсілдері мен шаралары, асептикалық жағдайды орнату. Егіс материалын алу барысында көбінесе культивирлеудің кезеңді әдісі қолданылады. Кезеңдік культивирлеу микробты биосинтезде алдымен кезеңді культураның өсу динамикасын зерттеуден басталады. Периодты культураның дамуы үшін қоректік ортаға микроорганизмдер материалы егіледі.

Өсу фазалары графиктік түрде көрсетілуі мүмкін. Жасушаның санын шыны ыдысқа 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.

І 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 аяқталғаннан кейін жасуша көбейе бастайды. Қоректік ортаны пайдалану қуатты 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.

ІІ фаза

Өсу жылдамдығының фазасы немесе ауыспалы д\а. Бұл жасушаның бөліне бастауы болып сипатталады. Бұл сатыда жасушадағы нуклейн қышқылының ақуыздың құрамы жоғарылайды, жасушаның көлемі ұлғаяды.Жасуша беті белгілі қатынасы аралық жетістігінің арқасында жіне оның көлемі жасушаның бөлінуімен жүргізіледі, нәтижесінде культураның өсу жылдамдығы мен популяция саны ұлғая бастайды.

ІІІ фаза

Жасуша санының анағұрлым активті өсу фазасы. Даму фазасы көбеюдің ең активті фазасы. Онда микроорганизмдер қарқынды дамиды, өсу шапшаңдығы да арта түседі, Бұл екі сағаттай уақытқа созылады. Кейбір жасушалар тіршілігі тежеле бастағайды. Ол экспенциалды немесе логорифмдік өсу деп ататады. Бұл фазада жасуша белгіленген өсу жағдайына толық бейімделгеннен кейін басталады, культураның өсуі қоректік зат түспеседе азықтық зат алмасу мол болмаса да шектелмейді. Өсу жылдамдығының максимальдығы бекітіледі. Өсу жылдамдығы төмендейді, жасушаларының бөлінуі қысқарып, содан соң өсудің келесі фазасы басталады.

IV фаза

Баяу өсу фазасы н\е өсу жылдамдығының төмендеуі. Бұл фазаның экспоненциалды фазаға қарағанда жасушалары біртекті болмайды, себебі қолайсыз факторлардың әсерінен қоректік зат концентрациясы төмендейді, зат алмасуда өнімнің жиналуы өседі. Мұның барлығы культураның өсу процесінің баяулауына және тоқтап қалуына әкеліп соқтырады, сонымен қатар олардың жойылуы және жасушаларда лизес бөлігінің тууы мүмкін.

60. Микроорганизмдерді периодттық культивирлеудің әдісі.Микроорганизмдерді культивирлеу әдістері, микроорганизмдерді кезеңді түрде культивирлеу. Егіс материалын алу барысында көбінесе культивирлеудің кезеңді әдісі қолданылады. Кезеңдік культивирлеу микробты биосинтезде алдымен кезеңді культураның өсу динамикасын зерттеуден басталады. Периодты культураның дамуы үшін қоректік ортаға микроорганизмдер материалы егіледі. Өсу фазалары графикалық түрде көрсетілуі мүмкін. Жасушаның санын шыны ыдысқа егіс материалын еккен кезден бастап анықтаса, әрбір уақыт мерзімі белгіленіп, абцисса осіне жіберіледі. Бұл қисықты микроорганизмдердің өсу қисығы деп атайды және бірнеше фазаларға немесе периодттарға бөледі. Клеткаларды өсіруге арналған қоректік орталардың құрамы өте күрделі. Клеткаларды нәтижелі өсіру үшін ең алдымен лайықты қоректік орта қажет. Клеткаларды сұйық ортада өсірудің екі әдіс тәсілдері бар: қорландырып мерзімді өсіру, ағынды ортада үзіліссіз өсіру. Өсімдік клеткаларын сұйық ортада өсіргенде микроорганизмдерге арналған технология мен апараттар қолданылады. Клеткалар суспензиясын өсіру биореакторда хемостат және турбидостат принциптері арқылы жүргізіледі.

61. Хемостат пен турбидостаттың жұмыс істеу принципі. Периодттық культивирлеудің әдісі қарағанда артықшылығы. Үздіксіз культиверлеу негізіне микроорганизмдерді культиверлеуде құрылған құрылған турбидостат және хемостат принциптері кіруі мүмкін. Хемостатты режимде үздіксіз культиверлеу ламитирлеуші өсу факторының әсерінен жүреді. Турбидостат принципі сыртқы лимитирлеусіз үздіксіз культиверлеуді көрстеді, клетка популяциясының өсуі белгілі бір деңгейде клетканың оптикалық тығыздығын реттеуде қолданылады. Бұл үшін төмен тығыздықты клеткалы және жоғарғы өсу жылдамдықты суспензиялар келеді, яғни алғашқы өсу фазасы популяциясы. Турбидостат тығыз культураға сезімтал фотоэлектрлік элемент пен толтырылған хемостатпен сипаттайды. Клетканың өсу популяциясы берілген деңгейде автоматты түрде фотометрикалы

ортаны беру регуляциясымен қолданылады.

62. Биотехнологиялық өндірістегі қолданылатын шикізат пен қоректік орта құрамы.Өндірістік биотехнологияда бір-бірінен ерекшеленетін екі процесс түрін ажыратуға болады. Біріншісі бір жасушалы микроорганизмдер биомассалары - дрожжилар, бактериялар, микраскоптық саңырауқұлақтардың жинақталу жолымен ақуыздарды алуға және оны кептірілгеннен кейін дайын өнім түрінде пайдалануға бағытталған. Екінші түрінде ақуыздар , ферменттер , антибиотиктер, өндіріледі, сонымен қатар клетка дамуының соңғы стадияларында культуралды сұйықтыққа бөлінетін өмір сүруге қабілетті клеткалар, споралар, токсигендер алу мақсаттарындағы культивирлеу әдістері де жатады. Культураның бұл әдісіне ауыл шаруашылық өнімдерін қорғауға арналған бактериалды тыңайтқыштар мен препараттар өндірісі жатады. Дәрлік заттар мен витаминдер өндірісінде кеңінен таралған микробиологиялық трансформация процесін атап өткен жөн. Қазіргі кезде гендік инжинерия операцияларының жүргізілуі салдарынан клетка ішінде болатын интерферон өсу гармондары және т.б мақсатты өнім болып табылатын өнімдер өндірісінде көп көңіл бөлуде.

63.Жануарлар жасушасын культивирлеудің ерекшеліктері мен асептикалық жағдай қамтамасыз ету әдістері. 1. 20 ғасырдың бірінші 10 жылдығында жануарлардың клетка тіндерін организмнен бөліп алуды және олардың өсуіне жағдай жасауды және in vitro өндіруді мойындады. Мұндай процесстерге қол жеткізуге болатындығы белгілі болғандықтан, жұмыcтың екінші этапы басталып, негізі болып өсіру мүмкіндіктерінің демонстрациясы және мұндай клеткадағы инфекция агент-вирустарының репродукциясы болып табылады. Тарихтың үшінші этапы вакцина препараттарына қолдану үшін жануарлар клеткаларындағы үлкен вирус материалының көлемін алу мүмкіндігін прктика жүзінде көрсетіле басталды, және жойылуы: 1) клеткаға спецификалық экзогенді алынған гендерді енгізу және олардың экспрессиясын алу және 2) клеткада бүтін популяцияның бір клеткасын өсіру мүмкіндігі бекітілгенге дейін болды. Мұндай популяцияларды қоршаған ортаға антидене бөлетін клеткалардан алғанда, барлық антидене молекулалары тұнбаүстілік сұйықтықта бірдей болады. Бұл екі феноменнің себебі мен барысы қазіргі уақытта қарқындылықпен зерттелуде және олар өзімен берілген бағыттың 4-ші этап жұмыстарының басталуынаң алғышарты болып саналады.

Культурада жануар клеткаларының өсу және бөліну қасиетін көрсету үшін, әдістер қатарын меңгеру қажет етілді.

1. Экзогенді прокариоттардан және саңырауқұлақтардан таза клеткалар алу әдістемесі.

2. «Тіннен бөлініп алынғын» немесе жекешеленген клеткалары бар ортаны жасау әдістемесі ығыстырылмайды.

3. Динамикада клетканың дамуын бақылау әдістемесі.

4. Жануарлар клеткасын үздіксіз in vitro жағдайда культивирлеу және оларды басқа биологиялық агенттерден бос ұстау әдістемесі.

Осы әдістемелердің разработкасының ғылыми негізін, жануар және өсімдік тектес тірі организмдердің құрылымдық элементі ретінде клетка құрайды. Жануар тінінің клеткасын организмнен бөлу және одан кейін олардың өсуіне жағдай жасау оларды in vitro өндіру идеясы Клод Бернардың концепциясында пайда болды. Ол ішкі жағдайда қоршаған ортада өзгеріске тәуелсіз, ішкі ортаның тұрақтылығын сақтауға қабілетті тек тірі организмдер ғана емес деген пікірде болды. Организмнен тыс жануар клеткасы өзінің ішкі жағдайларын сақтауға тырысады. Егер ішкі және сыртқы жағдайлар арасындағы ерекшелік елеусіз болып, өсу мен клетканың бөлінуінің мүмкіншілігі артады. Мұндай құбылыстың түсінігі қолдауға қабілетті және клетканың организмнен тыс өсуін стимульдейтін орта құрылымын жасау болып табылады.

Одан кейінірек 1885 жылы У. Рукс организмнен тыс тірі организмдерді сақтайһу мүмкіншілігін практика жүзінде көрсетті. Ол тауық эмбрионының қабықшасын физиологиялық ерітіндіде тіршілікке қабілетті күйде сақтады. Кейінірек 1897ж Леб жалғағыш тіндермен қан клеткаларын сарысу мен қант плазмасы бар пробиркаларда тіршілкке қабілетті күйде сақтады. Льюнгрен (1898ж) реиплантацияға қабілетін сақтаған қышқылды ортада адам терісінен алынған экспланттарды тіршілікке қабілетті күйде ұстады. Қосымша эксперименттерді Джолли (1903) саламандра лейкоциттері бпар ілмелі тамшыларда клетканың бөлінуін бақылады., ал Биб және Эвинг (1906) бұл ит тінінің лимфосаркомасын қайта отырғызу деп бекітті.

Ру және Росс Харрисон жұмысты жалғастыру барысында ілмелі тамшылар әдістемесін жетілдірді. 1907 жылы камераның көмегімен бірнеше апта ішінде нерв клеткаларының өсуін бақылай алды: ол бұл клеткалардың өсу жылдамдығы 25 минутта 20мкм болатынын бекітті.

1913ж Алексис Каррель эмбрион экстрактысымен байытылған қан плазмасын қолданды. Бұл әдістеме үлкен жетістікті қамтамасыз етті. Рид теңіз шошқасының сүйек миынан культура дайындап және белгілі химиялық құрамдық ортада экспланты өсіруге талпынды. Левис (1911) және Рид (1908) қолданған. Каррельдің жұмысы «өлмейтін» клеткаларды культивирлеу деген атпен жариялағандықтан көпшіліктің үлкен назарын аудартты. 1912 жылдың 17 қаңтарының басы тауық эмбрионының жүрегінің клеткаларының инкубациясын алу кезеңі болды. Клеткаларды қайтара егуді 34 жыл бойында Эблинг жалғастырды. Каррель хирург болғандықтан және асептика жөнінде білгендіктен жануарлардың клеткаларын in vitro культивирлеуге үлкен үлесін тигізді. Каррель өзінің әріптестеріне клеткаларды қайтадан өткізу процесі кезінде жасалатын бақылаулар туралы демонстрация жасады. Істелінген жұмыс барысында культивирлеу ортасы рецептурасына бірқатар өзгертулер енгізді. Тирод Ренгердің ерітіндісін модифицирледі және тауық сарысуымен эмбриональды экстракты толтыруда фибрин коагулятын қолдана бастады. Бөлініп жатқан жануарлар клеткаларын бақылау үшін 1928ж Канти кинофотомикрография тәсілін шығарды. Осы кезеңде клеткалық жұмыс техникамына қосымша және түбірлі өзгерістер болды. Ең бірінші жалғыз клетка культуралар клонын 1948 Эрли мен оның әріптестері алды.

Экспериментальды жұмыстың мақсаты мен тапсырмаларына қатысты жануар клеткаларының 2 бағытта культивирленуін шығаруға болады.

- клеткалар культурасы

- ағза мен тін культуралары (ағзалық культуралар)

Клеткалар культуралары құрылымдық мекемелерден алыстатылған гистиотипикалық архитектураға тән қасиетін биохимиялық белгілерін жоғалтады және олар арнайы жағдайлардың болмауы кезінде тепе-тең жағдайда көбінесе жетпейді. Клеткалар культурада көбееді, олар клетканың үлкен массасын алуды қамтамасыз етеді, одан оларды идентифицерлейді, идентикалық параллельдерде бөледі және қажет болса сақтайды. Осымен байланысты кейбір зерттеулер берілген тіннің құрылымдық біртұтастығын сақтайтын клеткалық жүйелерді қолданады.

Клеткалар түрінің культураға кірген тізімі жетерліктей көп. Олар адамның қосалқы тін элементі (фибробластар), скелет тіндері (сүйек және сіңір), жүрек және тегіс бұлшықеттер, эпителий тіндері (бауыр, бүйрек т.б.), нерв жүйесінің клеткалары, эндокринді клеткалар (бүйрек үсті, гипофиз), меланоцит және әртүрлі ісік клеткалары. Клеткалар популяциясы үнемі гомогенді болмайды және фиксирленген фенотипі бар. Культураға енгізуге қандай ті алуға болады, ересек немесе эмбринальды, калыпты немесе ісіктік? Эмбриональды тіннен алынған культуралардың тіршілікке қабілеттілігімен және ересек тіндерге қарағанда белсенді өсу қабілетімен сипатталады. Мұның себебі болып, мамандандырудың төменгі деңгейі қызмет етеді. Ересек тіндерді пролиферативті қабілеті болып, олардың бөлінбейтін маманданған клеткалардың көп болуы. Үлкен тіндердің біріншілік клетка культураларын алу және олардың көбеюі қиын болғандықтан, мұндай клеткалардың өмірі ұзақ емес. Ісіктен алынған культуралар үздіксіз ұзақ уақыт пролиферленгенде қалыпты тіндер культуралар өміріне белгілі бір уақыт береді. Ісік клеткалары культурасында пролиферацияға қабілеттілікті сақтауда аздаған бөлікте дифференцировка болуы мүмкін.

Жаңа бөлінген культуралар пассирлеу мен субкуьтурлеубасталғанға дейін біріншілік культура деген атқа ие болады. Біріншілік культуралар клеткалары әдетте гетерогенді және төменгі пролиферациямен сипатталады. пассерлеу культураның өмір сүруін ұзартып, клонирлеу мүмкіндігін зерттеу және клетканың сақтау қасиетін қамтамасыз етеді. Бұдан неғұрлым біртекті популяция пада болады, сонымен қатар специфирленген клеткалар жоғалады. Бірнеше егуден кейін клеткалар линиялары өледі неме транформацияланады және тұрақты клеткалар линияларына айналады. Өлмейтін қасиетке ісіктен алынған клеткалар ие. Тұрақты клеткалар линиялар морфологиялық өзгерістерімен, сарысуға тәуелділігінің төмендеуімен, эффектісінің жоғарлауымен субстратқа тәуелділігінің төмендеуімен гетероплоидтылықтың жоғарлауымен анеуплоидтықпен және ісіктектіліктің көбеюімен констатирленеді.

64. Өсімдік жасушасын культивирлеудің ерекшеліктері мен асептикалық жағдай қамтамасыз ету әдістері. Өсімдік клеткаларының, тіндерінің, органдарын культивирлеу жетістігі тек ортаның құрамы ғана емес, культивирлеу шартымен де анықталады, өкінішке орай, олардың in vitro клеткасының өсуіне және дамуына әсері нашар зерттелген және арнайы зерттеуді қажет етеді. айтылған, тұжырымдарға сәйкес клетканың сәтті культивирленуі үшін 25±2°С тұрақты жылу қажет. Бірақ бұл қалыптасқан, жағдай мәліметтерден қалыптасқан, жағдай мәліметтердің шектеулігін қамтиды. Темекінің каллустың өнімінің оптимальды өсуі 32°С-да, ипомеяның суспензиялық өнімі – 30-32°С-да қадағаланады.

Өсімдіктің бірінші және екінші метаболизм үрдісіне жылу әсер етеді. Жылулық оптоминимумды таңдап алу әр культураға эксперимент мақсатына байланысты эмпирикалық тәсілмен жүзеге асуы қажет. Дегенмен, мұндай тәжірибені қою – еңбекпен, ұзақ жұмыспен келеді, сондықтай зерттеушілер клетканы әдеттегідей 25°С мөлшеріде өсіреді.

Клетка культивирлеуге әсер ететін сыртқы факторға жылудан басқа жарық та жатады. Осы уақытқа дейін фотоавтотрофты өсімдіктер өсімдіктің 16 түрі үшін сипатталған. Қалған басқа өнімдер фотоавтотрофты өсімге қабілетсіз, сондықтан қараңғы оның өсуі қабілетсіз.

Клетканың сәтті өсуіне аэрация маңызды болады. Аэрациялы суспензиялы өнім болуы мүмкін емес. Клетка өніміне газ фазасы (оттегі, азот, екіқышқылды көміртегі) компоненттерінің әсері зерттелмеген деуге болады.

Қоректік орта мен клетка өсіруді құруда азықтық ортаға осмотикалық құрылымның әсерін есепке алу керек. Жоғарғы осмотикалық қысым азықтық ортаны игеруді қиындатады. Әсіресе бөлу және клетка қабырғаларынан аластатылған протопластардың культивирлеуде ортада осмотикалық қасиетті қолдау аса қажет.

65. Биотехнологиялық өндірістегі қолданылатын вирустар. Биореакторлар типтері.Биореакторлартиптері.

Биореакторлар (ферментерлер) деп биосинтетикалық үдерістер жүргізугеарналған сиымдылығы қолданылу аясына байланысты əртүрлі (зертханалық 10 л,пилотты 150 л, немесе өндірістік 100 мжəне т.б.) болып келетін ыдыс қондырғылары айтылады. Биореакторларда микроорганизмдер өсіріліп, биомасса көлемі белгілі бір мөлшерге дейін жинақталған соң, қажетті өнім синтезделеді. Биореакторларды өте жоғары сапалы болаттардан немесе кейбір кездері титаннан жасайды. Биореактордың ішкі жағы жылтырланған тегісті болуы қажет. Биореакторларда көптеген мөлшердегі тірі жасушалар немесе реагенттер менферменттердің қосындылары сақталуы мүмкін. Биокаталикалық үдерістерінің көпшілігі сулы ортада жүреді. Мұндағы басты мақсат, жасушаларды немесе реагенттерді адамдарға қажетті ақырғы өнімін алуға бағыттап индукциялау. Қондырғыда өтетін үдеріс аяқталып біткеннен кейін, дайын өнімдері жиналып
алынады.
Биореакторлардағы басты артықшылық, үдерістер тоқтатылмай, ұдайы
жалғасын тауып жатқанда, мұндағы түзілетін өнімдері белгілі бір мерзімдер
аралықтарында бірнеше қайталана жинап алынады. Ферментацияның көп
қолданылатын қарапайым тəсілінде қажетті жасушалар, құрамында суы, қоректік
заттары, азот көздері жəне ауасы бар ортаға салынады. Жасушалардың қоректік
ортадағы белгілі бір тығыздыққа дейін өсуіп-көбеюіне мүмкіндік беріледі. Мұндағы
жүретін үдерістердің жақсы өтуі үшін, қоректік ортаның құрамында жасушаға
қажетті барлық химиялық элементтер болуы қажет. Сондықтан, жасушалардың
өсірілу ортасының жағдайы əрдайым қадағаланылып, басқарылып отырылуы тиіс.
Қоректік ортадағы қоректік заттардың жасушаның айналасындағы айналымын
қамтамасыз ету жəне зат алмасуы нəтижесінде пайда болатын көмірқышқыл газы
мен басқа да қажетсіз заттардан арылту мақсатында, төмендегі шаралар жасалынып
тұруы қажет:
1. Деміл-деміл араластырылып тұруы.
2. Циркуляцияланатын ортада микроорганизмдер суспензиясын пайдалану.
Қоректік ортадағы ерітілген оттегінің жасушаларға əрдайым жеткізіліп тұрылуын естен шығармау қажет. Жасушалар қоректік орта құрамындағы алғашқы заттардан, адамдарға қажетті 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 келесі типтерге бөлуге
болады:
1. Бактериялар мен микроскопиялық саңырауқұлақтарды өндіруге арналған.
2. Өсімдіктер жасушалары мен ұлпаларын өсіруге арналған.
3. Хайуандар мен адамдардың жасушалары мен ұлпаларын өсіруге арналған.
Қондырғыларды бұлайша бөлу, бактериялар мен микроскопиялық
саңырауқұлақтарды көбінесе өз құрылымында ферментатор, əртүрлі заттарды
(қоректік орта, себінді материялдар, сулы заттар жəне т.б.) жеткізуге арналған көп
корпусты стерильді бұрандалы тұтқалар (вентил), рН ортасын реттейтін жүйе, ауа
жеткізілуін қамтамасыз етуші жүйе, ионбасушы, элетрлік қоздырғышы бар бір типті
биореакторларын қолдану мүмкіндігінен туындаған.
Жасушалық қабаты бар өсімдік жасушалары болса (бактериялар мен микроскопиялық
саңырауқұлақтарындағы сияқты), бактериялар мен микроскопиялық саңырауқұлақтарға қарағанда көбеюі, өсуі мен дамуына ұзағырақ
уақытты талап етуі себепті, бұларда өтетін биотехнологиялық үдерістерінің
өзгешелеу жүруін жəне қондырғы құрылымының да біршама басқаша жасалуын
қажет етеді.
Ал, хайуандар мен адамдардың жасушалары мен ұлпаларында жасуша қабаты
болмағандықтан, басқа да эукариот жəне прокариот жасушаларымен салыстырғанда,
өте бүлінгіш жəне өздерінің тіршілік ету жағдайына аса сезімтал келеді. Сондықтан,
осындай биозаттардың баппен қаралып-күтілуіне жағдай жасау үшін, бұларға
арналған қондырғылар «баяу қозғалатын» болып келуі қажет. Кейбір жағдайларда,
мысалы, өсімдік жасушаларын тереңдете өсіру үшін (мысалы, адамтамыр өсімдігінің суспензиясын алуда), бактериялар мен микроскопиялық
саңырауқұлақтарды өсіруге арналған қондырғылар да пайдаланылуы мүмкін.
Периодты əсермен жұмыс атқаратын ГСФ тобындағы ферментерлері өндіріске
1944 жылдардан бастап антибиотиктер, дəрумендер өндіру мақсаттарында
қолданысқа ендірілді.
Негізінен, ферментаторлардың құрылысы мен атқаратын қызметтері бір-біріне
ұқсас болғандықтан, оларды жалпылай алғанда – стерилді, яғни ауасыз жұмыс
істейтін (анаэробты) жəне ауа жеткізіп тұрылатын (аэробты) деп екіге бөліп те
атайды.
Аэрацияланатын (аэробты) биореакторлар өз кезегінде араластырғыштары
(қозғағыш) бар жəне жоқ болып бөлінеді.
Соңғы кездері мембраналы биореакторлар, жалпақ пішінділері жəне т. б
сынақтан өткізіле бастады.
Биореакторларды құрастыру кезінде, əртүрлі микроорганизмдер өкілдерінің
биологиялық үдерістерінің өту мерзімі есепке алынады.
Ферментаторлардың көлемі, оның сыртқы диаметрінің биіктігіне
қатынасымен анықталады жəне бұл қатынас көбінесе 1:2 ден 1:6 дейінгі аралықта
болады.
Əржақты жəне көп қолданылатын ферментаторлар қатарына, анаэробты жəне
аэробты түрлері жатады. Бұл ферментаторларды өз кезегінде араластыру үшін
қажетті энергия көздерінің жеткізілуіне байланысты:
- газды фазалы (ГФ);
- сұйықтық фазалы (СФ),
- газды жəне сұйықтық фазалы (ГСФ) деп бөледі.
Келтірілген классификация арқылы ферментерлердің конструктивті
бөлшектеріне лайықты инженерлік есептеулер мен олардың жұмыс режимдерінің
біртекті əдістерін қалыптастыру мүмкін болады.
Осы үш типті ферментерлердің көптеген элементтерінде жалпылай ұқсастық
бар. Мұндағы негізгі айырмашылықтар – аэрациялайтын жəне араластыратын
бөліктерінде ғана.
ГФ тобындағы ферментаторлардың ішіндегі конструктивті сипаты түрінде
сыйымдылығы 63 м келетін эрлифті пішінін айтуға болады. Бұл қондырғыда
механикалық араластырғыштың болмауы себепті, асептикалық жағдайды ұстап тұру
оңай. Ортаның аэрациясына қажетті ауа ферментатордың ішімен вертикалды
орналасқан түтік арқылы беріледі. Диффузордың төменгі жағында орналасқан жəне
конструкциясы шығатын ауаның ұйытқуын тудыратын аэратор арқылы, қоректік
орта ауамен қамтамасыз етіледі. Газды-сұйықтық диффузор арқылы жоғары
көтеріліп, оның шеті арқылы араластырылады. Дəл осы аймақта ауаның бір бөлігі
қондырғыдан шығарылса, бұдан тығыз орта ферментатор мен диффузор
аралықтарындағы дөңгелек алаңқайларға араластырғыштар, аэрациялық жəне
жылудан босатуға арналған құрылғылары болады.
Осындай жолмен ферментатордағы ортаның қайталанатын циркуляциясы
жүзеге асып отырылады. Ферментатор ішінде биологиялық үдерістер нəтижесінде
пайда болатын ыстық ауаны шығаруға арналған арнаулы түтік (змеевик) болады,
жəне қондырғы секциялық бөлімдер арқылы қорғалады. Қазіргі кезде мұндай
ферментаторлардың сыйымдылығы 25, 49, 63 жəне 200 м арналған түрлері бар.
Малазықтық ақуыз өндіру мақсатында кеңінен қолданылатын ферментерлер
қатарында, сору қызметін қоса атқаратын араластырғышы бар ферментаторды
атауға болады

66.Биотехнологиялық өнімдердің бөлі алу, тазарту, концентрлеу әдістері.Кез келген биотехнологиялық процестің соңғы стадиясы өнімді бөліп алу жəне тазарту болып табылады. Бұл стадия дайын өнім микроорганизмдердің өзінде жиналады ма, бетінде жиналады ма немесе культуралық сұйықтыққа бөлініп шығуына байланысты ажыратылады. Биосинтездің дайын өнімі тікелей микроорганизмдер немесе культуралық сұйықтықта еріген олардың метаболиттері болуы мүмкін. Барлық жағдайларда да микроорганизмдер массасын культуралық сұйықтықтан бөліп алу керек. Культуралық сұйықтықта микрорганизмдер құрамы өте төмен болады. Бір литрде құрғақ биомассаның 5- 10 грамы болады. Қатты фазаның осындай мөлшерін бөліп алу, биомассаны əр түрлі əдістермен концентрлеуді (қоюландыруды) қажет ететін қиын технологиялық жұмыс. Өнімді бір əдіспен бөліп алу мүмкін емес. Сондықтан бірнеше əдістің комбинациясы қолданылады: 1. Ерімейтін заттарды бөліп алу; 2. Микроорганизмдердің дезинтеграциясы; 3. Микробиологиялық синтез өнімін бөліпалу; 4. 1-ші реттік тазарту; 5. 2-ші реттік тазарту жəне концентрлеу; 6. Кристалдандыру жəне тұрақтандыру. Көп жағдайда культуралық сұйықтықты ары қарай өңдемей пайдалану мүмкін емес. Культуралық сұйықтықта жинақталған өнімді (антибиотик, фермент, витаминдер жəне т.б) сондай-ақ микроорганизмдердің биомассасын қоюландыру жəне бөліп алу қажет. Биосинтез өнімінің мөлшері тұрақты емес жəне əр түрлі факторлардың əсеріне ұшырайды. Белоктар, ферменттер қыздыруға, рН өзгерісіне жəне басқада химиялық, физикалық əсерлерге сезімтал. Биомасса алу кезінде (атап айтқанда, вакциналар өндірісінде) маңызды талаптардың бірі клеткалар санын сақтап қалу болып табылады. Микроорганизмдерді бөліп алу жəне тазарту əдісін таңдағанда төмендегідей факторларды ескеру керек: 1. Культуралық сұйықтық қасиетін (тұтқырлығы, рН, температура жəне т.б.); 2. Бөлінген өнімнің қасиетін (термолабильдігі, əр түрлі химиялық элементтерге төзімділігі жəне т.б.); 3. Соңғы өнімге қойылатын талаптар (жалпы жəне биологиялық концентрациясы, дəрілік формасы, тазарту дəрежесі жəне қоюландыру дəрежесі); 4. Технологиялық жəне техноэкономикалық көрсеткіштер (өнімнің шығымы, қондырғының өнімділігі, өнімді ары қарай өңдеудің қажеттілігі жəне т.б.). Бөлінетін өнім сұйықтыққа бөлініп шығуы мүмкін немесе қатты фазада болуы да мүмкін. Осыған байланысты микроорганизмдерді жəне өнімді тазарту жəне бөліп алудың əдістері екі топқа бөлінеді: 1. Өнім қатты фаза түрінде болғанда қолданылатын əдістер: - Тұндыру (седиментация); - Флотация; - Фильтрлеу; - Центрифугирлеу; - Сепарация; - Коагуляция: 2. Өнім еріген түрде болғанда: - Экстракция; - Адсорбция;

- Кристализация; - Диализ (кері осмос); - Буландыру. Көбінесе өнімді бір əдістің көмегімен бөліп алу мүмкін емес. Сондықтан бірнеше əдістердің комбинациясы қолданылады жəне бөліп алу процесінде өнімді еріген түрден ерімейтін түрге өткізеді (немесе керісінше), кейде бірнеше рет қайталайды. Сұйық пен биомассаны бөлу. Қажетті өнім көп жағдайда биомассаны өзінде немесе сұйықта болады. Екі жағдайда да алдымен осы екі фазаны айыру керек. Тұндыру – гравитация күштері əсерімен бөлу. Фильтрация – биомасса өтпей тұрып қалатын фильтрлеу материалының суспензияны өткізу. Сепарация, центрифугтау – ортаға тарататын күштердің əсерінен болу. Ас биомассасын дайындаған кезде ашытқы немесе бактерияларды бөлу кезінде жиі қолданады. Коагуляция – үлкен клеткалы агломераттардың пайда болу жəне тұтынуына көмегін тигізетін реагенттерді суспензияға қосу жəне олардың тұну арқылы сұйықтан бөлінуі. Биосинтез өнімдерін бөліп алу. Клетка ішіндегі өнімдерге алдымен клетка қабықшасын бұзу қажет. Мұндай тəсілдердің бірнеше түрін келтірейік. Клеткалардың дизинтеграциясы. Бұл клетка қабықшасының бұзылу процесі физикалық (мұздатып ығыстыру, ультрадыбыс əсері, қысымды күрт түсіру) немесе химиялық тəсілдері арқылы жүреді. Ферментолиз – жоғарғы температурада ферметтердің əсерінен клетка қабықшасының бұзылуы. Экстракция – көзделген өнімнің су фазасынан сумен араласпайтын органикалық сұйыққа ауысуы. Тұндыру – еріген өніммен əрекеттесіп оны қатты фазаға айналдыратын реагентті сұйыққа қосу арқылы қажет затты бөліп алу. Адсорбция – сорбция арқылы сұйықта еріген өнімнің қатты күйге айналуы. Ультрафильтрлеу, центрифугирлеу, ультрацентрифугирлеу – белоктарды, полипептидтерді, полинуклеотид, вирус, клеткалы органеллдерді бөліп алуға пайдаланылады. Өнімді тазарту. Өнімді бөліп алу стадиясындағы басты мəселе қоспа күйінде болса да өнімнің негізгі бөлігін бөліп алу. Тазарту стадиясының мəселесі өнім максималды таза болу үшін оны қоспадан бөліп алу. Бұл мəселе түрлі процестер арқылы шешіледі: экстракция, жəне экстрагирлеу, адсорбция, ион алмасу, ректификация. Бұл процестерден басқа келесілерде қолданылады. Хроматография – қатты сорбентте көп жағдайда құрылымы жағынан бірдей болып келетін заттар жиналады. Мысалы, белоктар, нуклеотид, қант, антибиотик қоспалары. Кристаллизация – заттардың температураға тəуелді түрлі еру қасиетіне негізделеді. Баяу суыту көзделген өнімдер ерітіндісінен кристаллдардың түзілуіне мүмкіндік туады. Өнімнің концентрациялануы. Өнімді тазартқаннан кейін оның ерітіндідегі концнетрациясы аз мөлшерде болады. Келесі мəселе – концентрацияны жоғарылату. Биотехнологиялық стадиядан шығар кезде суспензияда көзделген заттың 0,1-1% болады да тазартудан кейін 50-80% концентрациялаудан кейін 90-100% болады. Концентрациялау кезінде буландыру, кептіру, тұндыру, фильтрлеу арқылы кристаллизациялау, ультрафильтрлеу, нанофильтрлеу сияқты процесстер қолданады. Дайын өнімді алу. Соңғы стадияда өнім гранирлеулеу (домалақтау) (ұнтақтан немесе ерітіндінің өзінен гранулалар жасау), дражирлеу, дəрі пішініне келтіру, құю, қаптау, ампулаларға салу нəтижесінде тауарлық пішініне келеді.

67. Ақуыз алу биотехнологиясы, оның негізгі қоректік бағалығы. Германияда бірінші дүние жүзі соғысы кезінде ашытқылар алғаш адам және жануар үшін ақуыз көзі болып қолданылады, бұл кезде азықтық өнімге қосуға арналған сыра ашытқысын (Sacharamyces cerevisiae) культивирлеудің өнеркәсіптік технологиясы жасалған еді.Біздің елімізде азықтық fisn&s өндірісінің алғашқы заводы 1935 жылы ашылды. Гидролизат кезінде микроорганизмдер жеңіл сіңіретін көмірсулар формасын түзетің ағаш қалдығының және құрамында целлюлоза бар өсімдік шикізатының гидролизатына өсіреді. Қазіргі уақытта біздің биотехнологиялық өнеркәсіп өсімдік шикізаты гидролизінің негізінде ауыл шаруашылығы үшін маңызды көлемде азықтық ашытқы өндіреді. Азықтық ақуыз алудың осындай технологиясымен шикізат ретінде әдетте целлюлозалық және ағаш өңдеу өнеркәсібінің қалдықтары сабан, мақта қабығы, күнбіғыс себеті, күнбағыстың діңгегі, қызылшалық меласса, картоптық мезга, жүзім сығындысы, сыра дробинасы, беткі аз ыдыраған тороя, спирт өндірісінің барасы, кондитер және сүт өнеркәсібінің қалдықтары қолданылады. Құрғақ ашытқы массасында 40-60% шикі ақуыз , 25-30% сіңірілетін көмірсу, 3-5% шикі май, 6-7% клетчаткалар және зольдық заттар, көп мөлшерде 50 мг% дейін) витаминдер болады.

Ашытқыларды ультракүлгін сәулелермен өңдеу нәтижесінде ашытқылар ондағы эргостериннен түзілетін Д2 витаминімен байытылады. Дайын өнімнің физикалық қасиетін жақсарту үшін гранула түрінде шығарылады. Өсімдік шикізатының гидролизатының ферментациясы негізінде азықтық ашытқы өндірісі қатарында сонымен бірге этил спиртін де алады. Бұл жағдайда технологияныңерекшелігі мынада, алғашында спирттік ашу жүреді, нәтижесінде гидролизат құрамындағы гексозалардың утилизациясы жүреді. Спиртті айдаудан соң қолданылмаған субстрат барда қалады. Барда құрамында негізінен пентоза болады. Бұл спирттен соңғы барда азықтық ашытқы өсіруге арналған қоректік орта ретінде қолданылады.. Осылайша өсімдік қалдықтарының гидролизатынан бір уақытта бағалы өнімнің екі түрі алынуы мүмкін. Россияда және басқа да мұнай өңдеуші елдерде мұнайдың Н-парафинінен азықтық ақуыз алу технологиялары жасалды. Ашытқы жасушалары олардың өсуіне қажетті көміртегі көзі ретінде қолданылады. Ол көміртектер – тармақталмаған, көміртегі атом саны 10-30-ға дейігі . Олардың қайнау температурасы 250-3200С мұнайдан айдау арқылы бөліп алатын сұйық фракциялар. Мұнайдың тазартылған көмірсутек фракциялары ашытқы өсіруге қолданылады. Олар 3 әдіспен алынуы мүмкін: төмен температуралық кристализациямен, карбалидтік депарафинизациямен және молекулалық торд адсорбциялау. Бұл әдістердің біріншісіне сәйкес үнемі салқындата отырып олардың органикалық еріткіштермен ерітуден соң жоғары температурада қайнайтын фракциясын кристализация жүргізіледі, сосын кристализация жолымен тазаланған өнімдер микроорганизмге қоректік орта даярлауға қолданылады. Екінші әдіс мұнайдың Н–парафиндерінің карбамид молекуласымен берік комплекс түзу қабілетіне негізделген. Бұл комплекс басқа фракциялардан оны бөліп алған оң қыздырғанда оңай ыдырайды, нәтижесінде айдау көмегімен Н–парафиннің тазартылған фракциясын алуға болады. Үшінші әдіспен мұнай көмірсутегінің молекулалық торда қажетті фракцияға адсорбциясы жүреді, онан кейін олардың десорбциясы жүреді, осылайша жоғары дәрежедегі тазартудың фракциясын бөліп алуға болады. Басқа елдерде ашытқы алудың мұндай технологиясы мұнайға әлемдік жоғары бағаға байланысты дами алмады. Біздің елімізде мұнайдың сұйық парафинінен азықтық ақуыз өндірісінің алғашөы заводы 1971 жылы іске кірісті. Азықтық ашытқы алумен қатар азық өндірісі үшін құрғақ массасының 60-80% құрайтын шикі ақуыз бар бактериялық ақуыз концентраттардың маңызы зор. Толық бағалы азықтық ақуыздың көзі болып қолданылатын бактериялардың 30 түрі белгілі. Бактериялар бимассаны ашытқы жасушасынан бірнеше тез өсіруге қабілетті және бактерия ақуызында күкіртті амин қышқылдары көбірек болады, нәтижесінде ашытқы ақуызымен салыстырғанда жоғары биологиялық құндылыққа ие. Бактерия үшін көміртек көзі болып әртүрлі газ тәрізді өнімдер (табиғи және серік газдар, газдық конденсат) төмен спирттер (метанол, этанол) сутегі қолданылады. Бактерия таяқшасын ферментациялаған соң тұндырады, қоректік ортадан сепараторда бөліп алады. Алынған бактериялық массаны механикалық не ультрадыбыстық өңдеуден жасуша қабығын бұзу мақсатында жүргізеді, кейін кептіреді және азықтық ақуыз концентрат даярлауға қолданады.

Газды ортаның метан мен этанол тұратын жарылғыштығына және метанның бактериямен жақсы утилизациясы үшін үнемі рециркуляциялауды талап ететіндіктен, азықтық ақуызды газ тәрізді өнімінен өндіретін өндіріс күрделі және қымбат болып келеді. Метанның тотығу жолымен оңай алынатын метанолда бактериялық туыстың массаның өсіру технологиясы кең қолданыста болып

отыр. Метанолы бар қоректік ортада культивирлеуде Methylomonas, Pseudomonas, Methylophillus туысына жататын бактериялар тиімді. Бұл бактерияларды кәдімгі ферментерде сұйық қоректік ортада егеді. Метанолды қолдану негізіндегі кең масштабты азықтық ақуыз өндірісі алғаш Англияда ұйымдастырылды. «Ай Си Ай» концернімен «Прутин» коммерциялық атпен азықтық ақуыз шығарылдыү ресейде метанолдан азықтық ақуызды алудың технологиясы жасалды, препарат – «Меприн» коммерциялық атпен шығарылады. Ол өз құрамында аз құрғақ массасының 70-74% ақуыз 5% липид, 10% минералды заттар, 10-13% нуклейн қышқылын құрайды. Acinetobacter nescis бактериясын культивирлеу негізінде этанолдан азықтық ақуыз алу технологиясын жасалуда (препараттың аты «эприн») ол тағамға да қолданыла алады. Бактериялық текті азықтық ақуыз комбикормға 2,5-7,5% ақуыз мөлшерінде қосылады. Негізгі кедергі, оны үлкен концентрацияда қосуға болмайтын нуклейн қышқылының 10-25% көтеріңкі мөлшерде болуы. Сондай ақ бактериялық массада пайдалы компоненттермен бірге аз мөлшерде липидтің ауыр игерілетін формалары синтезделеді; бактериялық ақуыз препаратын бөліп алу және тазарту әдістері күрделі және қымбат. Балдыр биомассасының жиналу интенсивтілігі бойынша азықтық ақуыз бен бактерияға жол берсе де, шаруашылық өсімдіктерден едәуір озады. Ашық типтегі культиваторға өсіру кезінде 1га су бетінен 70 т құрғақ биомассаны жылына алуға болады, ал 1га жерден 3-4т бидай 5т күріш, 6т соя, 7т жүгері алуға болады. Хлорелла мен сценедесмус жасушаларындағы ақуыз мөлшері 45-55% құрғақ массасы есебінде, ал спирулин жасушасында Балдыр жасушасынан ақуыз массасын алу технологиясына ашық не жабық типті культиваторда өнеркәсіптік куьтураны егу жатады су массасынан балдырды бөлу тауарлық суспензия құрғақ ұнтақ не паста түрінде даярлау енеді. Балдыр жасушасын су массасынан бөлуге энергия көп кетеді, себебі көп мөлшердегі сұйықты өңдеу керек. Алғашында жасуша суспензиясын тұндырады, кейін балдыр жасушасын судан декантациямен бөледі. Жасуша таңдап тездету үшін химиялық флокуляция әдісін қолданады. Ол бөлшектердің тез коагуляциясын тудырады. Жасуша биомассасын тұндырған соң оны сепаратор арқылы өткіеді. Нәтижесінде суспензияны қажетті концентрацияға дейін концентрлеу жүреді. Егер паста күйіндегі препарат алу керек болса, алынған ақуыз массасын кептіреді, хлорелла мен сценедесмус жасушаларының биомассасының қорытылуын жақсарту үшін жасуша қабықшасын бұзу мақсатында өңдеуден өткізеді.60-65% ақуыз болады. Шөптің вегетативті массасындағы ақуыздың амин қышқылы құрамы және олардың көпшілігі ақуыз заттар жапырақтарында интенсивті синтезделуге қабілетті, оларды азықтық және тағамдық қажеттіліктерге ақуыздық массадан технологиялық өңдеу арқылы қамтамасыздайды. Ең алғаш тәжірибе 1773ж. Мұнда ақуызды өсімдіктерден сығу сусын жолы арқылы шығарған. Бірақ кейінірек өсімдік сусынының құрамында көптеген зиянды қоспалар бар екендігі белгілі болды. Фенол, ауыр металдар6 трипсин ингибиторы (жануар және адам асқазан сөлі ферменті) гемозирлеуші заттар, нуклейн қышқыл, алколоидтар, хлорофил өнімі және т.б. Мұнай заттар – ядрода, хлоропластта, митохондрияларда көбірек, ал цитопазмада азрақ. Осыдан шыға азқтық және тағамдық мақсатта жарамды цитоплазмалық ақуыз CCCР-де өнеркәсіптік ақуыз өнеркәсібінде өсімдік шырынында алғаш 1942 жылы құрылып ақуыз концентрациясы шығарылды, А-каротин провитаминінде құрамында белгілі мөлшерде жарақаттарға қолданған. 1960-жылдың басында азықтық ақуыздар тағамдық мақсатта және ауыл шарушылығында пайдалануға шығарылды. өсімдіктің вегетативті массасына азықтық ақуыз концентраттарын алуға болатын үлкен емес өндірістік қондырғылар шаруашылық территорияның қандай да болмасын аумағына орналастыруға болады. Азықтық ақуыз концентратын дайындау технологиясына өсімдік массасын майдалауды шырын алу, шырынын коагуляциялау, коагуляттарды бөлу және қоңыр шырын, ақуыз витаминді пастаны консервирлеу іске асады. Мұндай әдіспен өсімдік массасын өңдеу арқылы үш түрлі азықтар алуға болады. Коагулят ақуызы – ақуыз витаминді паста алады; ферменттелген шырын ақуыз коагулятынан бөлінгеннен кейін пайда болады; өсімдік затынан шырынды алғаннан кейін қалдық түрінде. Құрғақ массаның 15-22% ақуызы бар ақуыздық коагулятпен әдетте жануарларды қыс кезінде қоректендіреді. Төмен температурада ол концервант қоспайақ бір ай бойы сақталады. Күйіс қайыратын малды ақуыз витаминді пастамен қоректендіруде оның ақуызы 50% дейін жетеді. Ферментирленген қоңыр шырынында 7-12% құрғақ зат, 1-3% ақуыз, 1-1,5% органикалық қышқыл, 4-5% зольдік заттар, 40-50 % каротин болады. Ол ауыл шаруашылығының жануарларының азығна қосу үшін қолданылады. Сонымен қатар қоңыр шырын азықтық ашытқыға өңделуі мүмкін.Сонымен қатар, жануарды қоректендіруге де қолданылады, бірақ құрғақ затында 12-17% ақуыз, 3-4% шикі май, 8-9% зольдік заттар, 35% шикі лечатка болады. Әдетте ақуызды витаминді пастаны алуда жоңышқа жапырағы клевер, қант қызылшасының жапырақтары қолданылады. Қант қызылшасының жапырағының ақуыз массасы сәйкес тазарту кезінде тағамдық ақуызға қайта өңдеуге болады.

68.Маңызды антибиотиктер алу биотехнологиясы (пенициллин, стрептомицин, эритромицин).Антибиотиктер дегеніміз – биологиялық қоспалар. Олар тірі клеткалардан алынады жән аз мөлшерде байытылғанның өзінде оған сезімтал микроорганизмдерді толық жойып жібере алады немесе өрбуін бәсеңдетеді. Олар тек микроорганизмдер мен өсімдіктерден ғана емес, ажануарлардың клеткаларынан да алынады. Антибиотиктердің өсімдіктерден алынғанын – фитонциттер деп атайды.Оларға сарымсақтан алынатын хлорепин, томатин, сативин және пияздан бөлінетін апиндер жатады. Қазіргі кезде микробтардан көптеген антибиотиктер алынады: Пенициллин – пенициллум зең саңырауқұлақтарынан алынатын антибиотик. Оған стрептококтар, стафилококтар және пневмококтар жатады. Таяқша тәрізді бактериялар шар тәрізді түрлеріне қарағанда пенициллинге төзімді болады. Пенициллин микробтар жасушасына өте шапшаң енеді. Пенициллин әсер еткен микробтардың сыртқы пішіндері өзгереді, өніп-өсу қабілеті жойылады, қоректенуі баяулап қалады. Антибиотик әсерінен жасуша қабығының құралуы бүлінеді, протоплазма ыдырап, жасуша өледі. Пенициллин тіршілік ортасында шамадан тыс көп жиналса, оның биологиялық активтігі кеміп кетеді. Пенициллин медицинада кеңінен қолданылады. Қазіргі кезде пенициллиннен әсері күштірек оның бірнеше түрлері алынады. Олар пенициллиназа ферментіне аса төзімді метициллин, қышқыл ортада көп уақытқа дейін ыдырамай сақталатын оксациллин антибиотиктері. Медициналық және мал дәрігерлік практикада антибиотиктердің басым көпшілігі актиномицеттерден алынады. Актиномицеттердің жалпы бейнесі 28-суретте көрсетілген. Стрептомицин – актиномицеттің бір түрінен алынатын антибиотик. Оның көптеген микроорганизмдерді, соның ішінде өкпе ауруы таяқшасының тіршілігін жоятын қасиеті бар. Пенициллинге қарағанда ол жасушаға нашар сіңеді. Дегенмен ол жасушадағы тотығу процесін шапшаң тоқтатады. Стрептомицин тұз және күкірт қышқыл тұздары түрінде өндіріледі. Медицинада бұл антибиотиктің аса тиімді екені толық дәлелденді. Эритромицин - макролидтер тобындағы бактериостатикалық антибиотик, 50S рибосома суббірлігімен қайтымды байланысады, бұл оның амин қышқылы молекулалары арасында пептидті байланыстар түзілуін бұзады және микроорганизмдер ақуызы синтезін бөгейді (нуклеин қышқылдары синтезіне әсер етпейді). Антибиотиктерді бөліп алу және тазалау барысында экстракция, иондық алмасу, тұнбалау т.б. әдістер қолданылады. Экстракция дегеніміз – антибиотиктерді бір ерітіндіден екіншіге көп рет ауыстырар алдында оларды тұндырады яғни, бірнеше ретқайтара кристаллизация жасайды. Ионды алмастыру сорбциясы негізінде антибиотиктердің теріс зарядталған иондары катионды шайырға жабысады.Енді керісінше шайырға жабысқан антибиотиктерді ерітіндімен айырып алады. Тұнбалау әдісінде антибиотик органикалық затпен немесе бейорганикалық затпен байланысып тұнбаға түседі. Әрі қарай оның экстракциясы жүреді. Гомогенді түрде бөлінген антибиотикті ауамен немесе лиофильді кептіргішпен кептіреді, биологиялық активтігін сақтау үшін тұрақтандырады, дәрілік формаға айналдырады. Дайын препаратқа биологиялық және фарамкологиялық бақылау жүргізеді.

Пенициллин - өндірістік жолмен бірінші рет шығарыла бастаған микроб тектес антибиотик еді. Ең алдын оны үстір өсіру әдісімен алатын. Оны алу технологиясы тіптен анайы еді, себебі продуцентті колбада немесе шыны ыдыста өсіретін. Арнайы жағдайда алынатындығына қарамастан, оған сұраныстың жоғары болуы себепті, оны өндіру көлемі өсе түсті. Продуцентті егу үшін керек десең сүр өнімдерін құятын шөлмектер де пайдаланылатын, себебі ол ыдыстарды жуатын және өңдейтін машина пар болушы еді. Әрбір шөлмекте тиісті желдету жағдайын қамтамасыз ететін 1-4 см қоректік орта қабаты орналастырылатын. Ол ыдыстарды арнайы кәрзеңкелерге салып, залалсыздандырып, салқындататын. Құрғақ спораларды немесе олрдың сулы суспенияларын

шөлмектергеерекше бүріккіштермен немесе пипеткалар көмегімен енгізтін және 5-10 тәулік бойына 24*С жылулықта фермент етілуге қойылатын. Пенициллин продуценттері ретінде Penicillium chrysogenum егіндерінің өсіктері (штаммдары) кеңінен пайдаланылады. Penicillium түрлері споралар (конидийлер) тудырады. Мицелиялардың дамуында әр түрлі фазалар көрініс береді. Мицелияның бастапқы ортаңғы өрбу барысында клеткаларда майлар жиылып, қорланады. Кейіннен олардың сандары азая түсіп, рибонуклеополифосфат түйіршіктері бар вакуольдер пайда болады, одан соң аутолиз басталады. Пенициллин қоспалары үдей түсуі үлкен мөлшердегі мицелия биомассасы бар болғанмен сүт қышқылын бейтарап жағдайға жақын ортада және рН жағдайында толық пайдаланған жағдайда басталады.Пенициллінді алу үшін алдымен спораларды көбейтеді. Оларды құрамына 0,5% меласса, 0,5% пептон, 0,4% қайнатылған тұз, 0,01% калийфосфаты және 0,005% магнийсульфаты кіретін агарлы орталарда өсіруге болады. Спораларды 25-27оС температурада 4-5 тәулік өсіреді. Алынған споралы материалды иннакуляторларға егу үшін қолданады. Егу ферментаторларында мицеллиді 12-18 сағ өсіреді. 15-20% көлемді культуралды сұйықтықты негізгі ферментация басында қолданады. Мицеллиді өсіруге және пенициллин биосинтезіне арналған қоректік орталарды әдетте жүгері экстрактысынан, лактозадан, глюкозадан, минералды заттардан және кейбір фенилсірке қышқылды препараттардан дайындайды. Орта реакцияларының тұрақтануы үшін борды қолданады. Ферментацияны 22-26оС температурада ортаның рНы 5,0ден 7,5ке дейінгі шегінде ортаны интенсивті аэрациялау арқылы жүргізеді. 4 тәулік аралығында пенициллиннің мөлшері максимум мәнге жеткенде ферментацияны тоқтатады. Мицеллиді фильтрлеу арқылы бөліп алады. Оны мал шаруашылығында ақуыз және витамин көзі ретінде қолдануға болады, ал культуралды сұйықтықтан пенициллинді бөліп алады. Мицеллиді бөліп алғаннан кейін фильтратта 3-6% құрғақ зат оның ішінде 30-40% минералды заттар ал 15-30% пенициллин. Редуцирлеуші заттардың мөлшері нативті ерітіндіде әдетте 0,1-0,4% . сонымен қатар онда 50-200мг/ 100г ал кейде тіпті 700мг/ 100г ақуыз болады, ол пенициллиннің бөлінуін қиындатады. Ақуызды қосылыстарды әртүрлі алдын ала өңдеу әдістерін мысалы, көп валентті металлдардың (Al ,Fe, Zn) тұздармен тұнуы, танинмен немесе жоғары температурамен (65-70оС) рН 5,5-6,0 кезінде коагирлеу арқылы жояды. Осы процесстерде пенициллиннің шығыны 5-15%. Осыдан кейін пенициллинді органикалық еріткіштермен экстрагирлейді. Осы кезде ортаның рНын 1,9-2,0 интервалда ұстап тұру маңызды. Экстракция нәтижесінде өнімнің тазалығы 4-6 есеге жоғарылайды. Содан кейін бутилацетатты экстрактыдан пенициллинді натрий бикорбанаты ерітіндісінің көмегімен суда ерітеді, одан 5-7% құрғақ заты бар және белсенділігі 30000-50000 бірл/мл ерітіндіні алады. Пенициллинді тазарту үшін оны тағы да органикалық еріткішпен экстрагирлейді. Азықтық биомицинді алу сұлбасы:

§ Қоректік ортаны дайындау;

§ Стерилдеу;Барда;Ұн; Тұз; Салқындату;

§ Егінді материалды дайындау;

§ Ферментация;

§ Мицеллиді бөлу және ұсату;

§ Мицеллиді кептіру;

§ Мицеллиді ұсақтау;

§ Азықтық биомицинді буып түю.

Кейінгі кезде пенициллинді экстракциядан өткізу және химиялық тазарту үзіліссіз схема бойынша жүргізіледі. Пенициллинді және басқада антибиотиктерді медицинада пайдалану үшін, активті заттарды бөліп шығаруға және тазартуға аса көңіл бөліну қажет. Антибиотиктерді алудың басқа микробиологиялық биосинтез саласынан өзгешелігі, оның егінді сұйығындағы активті заттарының құрамдарының өте аз мөлшерде болатындығына байланысты келеді. Сондықтанда оларды химиялық тәсілдермен бөлу күрделене түседі, одан да басқа, бұл заттардың жоғары дәрежеде және кепілді түрде таза бөлу қажеттігі туындайды.

69. Тағамдық қышқылдарын алу биотехнологиялық процесі (лимон, сүт, сірке қышқылдары). Сүт қышқылының ашу процесі ерекше микроорганизмдер – сүт қышқылы бактерияларының көмегімен жүреді. Мұнда глюкоза қанты екі молекулалы сүт қышқылына айналады. Ал сүт қышқылының ашу немесе жануарлар бұлшық еттерінде жүретін гликолиз процесінде оттегінің тапшылығынан пирожүзім қышқылы лактатдегидрогеназа ферменті әсерінен екі атом сутегін қосып алып, сүт қышқылына айналады. Сүт қышқылының ашу процесі кезінде басқа да заттар түзілуі мүмкін. Оған сірке қышқылы, көмірқышқыл газы, ал кейде түзілетін спирт те жатады. Ортада түзілетін заттардың сапасына байланысты сүт қышқылы бактерияларын да бірнеше топқа ажыратады. Сүт қышқылының ашу процесінің ішкі табиғаты біршама жақсы зерттелген. Әрине жоғарыда көрсетілгендей ашу барысында қанттан бірден сүт қышқылы пайда болмайды. Алдымен аралық өнім – пирожүзім қышқылы түзіледі. Ал ашытқыларда пирожүзім қышқылын сірке альдегидіне дейін ажырататын карбоксилаза ферменті болады. Ол сүт қышқылы бактерияларында кездеседі. Сонда пирожүзім қышқылы ажырамайды, қайта сутегінің әсерінен тотығып, сүтқышқылына айналады. Ашу процесінің сипатына қарай сүт қышқылы бактерияларын мынадай екі негізгі топқа бөлуге болады: а) гомоферментативті сүт қышқылы бактериялары. Олар қанттан тек қана сүт қышқылын түзеді. б) гетероферментативті сүт қышқылы бактериялары. Қанттан сүт қышқылын, едәуір мөлшерде сірке қышқылын, этил спиртін, глицерин және көмірқышқыл газын түзеді.Кейбір сүт қышқылы бактериялары басқа, әсіресе шіріту бактерияларына жойқын әсер ететін антибиотиктерді бөлетіні анықталды. Банникова атты ғалымның айтуы бойынша сүт қышқылы бактериялары азот көзі ретінде оның органикалық қосылысын пайдаланады. Олардың көпшілігі белоктарды, аминқышқылдарын, пептидтерді және полипептидтерді сіңіре алады. Сүт қышқылы бактериялары аммоний тұздарымен қоректенбейді деген пікір бар. Бірақ олар табиғатта өте аз.Гомоферментативті ашу процесі шар тәрізді сүт қышқылы бактерияларының көмегіміен жүреді. Бұлар стрептококкокус және педиококкус туысына жатады. Стрептококус туысына жататын бактериялардың клеткалары дөңгелек, аздап сопақша, диаметрі 0,5-0,6 1 мкм-ге дейін барады, клеткалары жеке күйінде, қос-қостан немесе моншақ тәрізді тізіле орналасады. Олар табиғатта кең тараған. Бұл тусықа стрептококкус креморис, стрептококкус диацетилатис, стрептококкус термофилус түрлері жатады. Ботина және Суходолец атты ғалымдардың мәліметтері бойынша стрептококкус лактис – клеткасы қос-қостан немесе моншақ тәрізді тізіле орналасқан шар тәрізді бактериялар – 30-35° температурада өсіп дамиды. Ашу процесінде оратда 1 процентке дейін қышқыл түзеді. Сүт тағамдарын (айран, кефир, қаймақ т.б.) дайындауда қолданылады. Стрептококкус креморис – клеткалары ұзын шынжырша болып оранласады. Өсу температурасы – 25 - 30°. Ұшпа қышқылдары молырақ түзіледі. Мұны да қышқыл сүт тағамдарын дайындауда қолданылады. Стрептококкус диацетилактис – сүтте және сүт тағамдарында едәуір мөлшерде ұшпа қышқылдар мен хош иісті заттар түзеді. Оның ішінде диацетил көбірек. Лимон қышқылын ашыта алады. Өсу температурасы 25-30°, сүт тағамдарын дайындауда қолданылады. Стрептококкус термофилус – жоғары температурада (45°С) тіршілік етуге бейімделген. Сахарозаны жақсы ашаытады. Болгар таяқшасымен бірге айран жасауда қолданылады. Сыр дайындауда зор маңызы бар. Педиококкус туысына спора түзбейтін, қозғалмайтын, шар тәрізді клеткалары бір-бірлеп, екі-екіден және шоғырланған бактериялар жатады. Гомоферментативті процесте сүт қышқылдарымен бірге диацетил және басқа да өнімдер түзіледі. Олар ашыған көкөністерде, сүрлемде, сүтте, жануралар ішек-қарындарында кездеседі. Лимон қышқылын алу технологиясы Қанттың лимон қышқылына айналуында зең саңырауқұлақтары, оның ішінде аспергиллус нигер негізгі роль атқарады. Сондықтан бұл микроорганизм техникалық жолмен қанттан лимон қышқылын алуда кеңінен қолданылады. Соңғы кездерге дейін лимон қышқылы лимон жемісінен алынатын. Онда 7—9%-тей лимон қышқылы болады. Едәуір мөлшерде лимон кышқылын өндіру үшін көп мөлшерде лимон жемісі қажет болар еді және лимон қышқылын бұлай өндіру өнеркәсіп үшін экономикалық жағынан тиімсіз. Сондықтан да ғылым бүл мәселені микроорганизмдерді пайдалана отырып шешу керектігін үсынды. Лимон қышқылын алу үшін алдымен аспергиллус нигерді қүрамында 20% қанты бар, 0,3% азот қышқыл аммоний тұзы бар қоректік ортада +30—32°-та өсіреді. Екі тәуліктен кейін бұл ортаның бетінде саңырауқүлақ қалың қыртыс түзіп өседі. Осы кезде оның астындағы коректік ортаны ағызып алады да саңырауқүлақты кайнатылып суытылған сумен жуады. Осы ыдысқа енді таза, алдын ала қайнатылған қүрамында қоректік түздары жоқ таза қант ерітіндісін құяды. Осы кезде саңырауқұлақ қанттан лимон қышқылын тез арада түзе бастайды. Мүндағы ашыту үшін салынған қанттың 50—60%-тейі лимон қышқылына айналады. Бұдан әрі оны тазартады да техникалық қажетке жұмсайды. Лимон қышқылы өндірісінің микробиологиялық синтез технологиясының негізгі сатылары:

1.егістматериалын алу; 2. ферментация процесіне мелассалы шикізаты дайындау; 3. ауаны залалсыздау және дайындау; 4. ферментация; 5. мицелия – продуцентінің биомассасын бөлу.[2] Ферментация процесін бақылау барысында Aspergillus niger-діңмутантты штамы алынған. Бұл штамм лимон қышқылын 4 есеартық түзеді.Клеткалардың иммобилизацияланған түрлері де қолданылады.Aspergillus niger клеткаларын Са-альгинат геліне енгізеді. Үздіксіз лимон қышқылын өндіру мақсатында реакторда өсіреді. Қолайлы ортада максималды көлемді өнімділікті рН 2,2-2,3 жағдайында реактордың өнім беру қарқындылығы өседі. Өндіріс жағдайында лимон қышқылын: 1) Беткі дақылдау; 2) Тереңдік дақылдау; 3) Қатты фазалы ферментация; 4) Koji процесі.[2] Қазіргі кезде саңырауқұлақтың терең дақылдау әдісі қолданылады.Терең дақылдау беткі дақылдауға қарағанда, өнім алу жағынан тиімді.Ферменттердің қалақшасы іске қосылып, ауа беріліп тұрады. Оттек мөлшеріқаныққан мөлшерге қарағанда, 20-25% болуы керек. Биореактор қабырғасыөте төзімді материалдан жасалған болу керек. Себебі лимон қышқылы тотығу-тотықсыздану процесіне ұш1ырайды, кез-келген материал оған аса төзімді болмайды. Қоректік ортаға инокулят қосылды. Бастапқы кезде әлсіз аэрация беріледі. Спора өсіп, мицелий пайда болғаннан кейін аэрация күшейеді. Алғашқы 2-3 күндік өсу ферментация процесінде маңызды рөл атқарады. Егер мицелий әлсіз және жіпше тәріздес әрі, бұтақтануы шектеулі болса идиофазада лимон қышқылының түзілетін мөлшері аз ғана болады. Сіркеқышқыл, лимон қышқыл немесе уксус деп 5-9 % сірке қышқыл судағы ерітіндісі аталады. Бактерияның көмегімен ашу арқылы уксусты ерітіндіні сірке қышқылынан ала бастады. Ашып кеткендер айдау арқылы 70-80% сірке қышқылынан ерітіндіден немесе уксус эссенциясы алынады. Мұзданған немесе сусызданған сірке қышқылына концентрациясы 99,8% құрайды. Сірке қышқылды бактериялар ацетобактер туысына жатады, ұзындығы 0,5-8 мкм гр- жіпшелері бар споралар түзеді. Сірке қышқылының түзілуін алкаголь оксидаза ферменті католиздейді. Бұл процесс үшін тортаның р 3 оптимальді температурасы 28-37 С ортадағы спирт концентрацисы 7-15% . Егер ашу процесі кезінде ортада спирт біріксе сірке қышқылының тотығуы жүреді.

Ортада процесс. Соңында пайдаланылған баған спирттің 0,3-0,5% болуын қадағалау қажет. Ашу кезінде жақсы аэрация болу қажет. Теориялық жағынан спирттің жалпы салмағы бойынша 46 бөлігінен 32 оттегі бөлігі қажет. өнеркәсіпте сірке қышқылының ашуын тік генераторларда үздіксіс әдіс бойынша жүргізеді. Генераторларда арнайы толықтырғыштармен (ағаш, көмір, кокс) спирт ерітіндісінгенератордың жоғарғы жағына жібереді, ал ауаны төменнен қарама қарсы бағытта жібереді. Бетіндегі бактериялар спиртті сірке қышқылына дейін тотықтырады, генератордың көлемі 1-3 м, биіктігі 2,5-6 м, ағаштан немесе тат баспайтын керамикадан жасайды. Сірке қышқыл арқылы генератордан шығатын сірке қышқыл бастапқы ерітіндінің қышқылына жеткенше қышқылдатады. Бұл процесс 8-10 тәуілік дейін созылады. Сосын негізгі ферментация сатысы басталады. Ол үшін орта дайындалады. Оның құрамында 6 пр сірке қышқыл және 3 пр спирт ерітін қосады. Сонымен қоса ортаға берілген бір мөлшерде калий фосфатын , амоний сульфатын, енгізеді. Процесс тұрақтаннан кейін күнделікті генераторға 16-20 % ортаны жалпы ерітіндінің көлеміне байланысты қосады. Теория жағынан 100 л сусыз спирттан 103 кг сірке қышқылын алуға болады. Практикада 75-93 кг сірке қышқыл алынады.

70. Жеміс шырындарын алуда ферменттердің қолданылуы.Шырын маңызды тамақ өнімі болып табылады,ол балғын жемістер мен көкөністерден жасалады,олар адам ағзасын дәрумендермен,макро- және микро элементтермен,полифенолдармен,басқа да әртүрлі физиологиялық активті заттармен қамтамасыз етеді.

Шырын өндірісі Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін барлық Европа елдерінде қарқынды дами бастады. Ашыған жеміс-жидек шырын өндірісінің дамуына 19-ғасырдың 60-жылдары Луи Пастердің ашқан жаңалығы түрткі болды:ол жоғарылатылған температураның көмегімен,ашытуға алып келетін микроорганизмдерді жоюға мүмкіндіктің бар екенін дәлелдеді.

Қазіргі уақытта шырын,балшырын,шырыны бар сусындардың өндірісі әлемдік экономикада маңызды орын алады. Шырын өнімдерін көп пайдалану барлық елдерде шырынның тағамдық құндылығы жоғары екендігімен және өндірістің рентабельділігімен түсіндіріледі. Егер бұрынғы уақытта шырын өндірісі үлкен қуат пен мүмкіндікке ие болмағанда,соңғы бірнеше ондаған жылда жағдай түбегейлі өзгеретін еді. Қазір нарыққа үлкен көлемде әртүрлі дәміне,иісіне,түсіне қарай,сақтау мерзімі және бағасымен ерекшеленуімен,алдын ала өлшеніп оралуына қарай шырын өнімдерінің түрлері ұсынылды. Жоғары технологиялық процестердің көмегімен шырынды тез тиімді алуды ғылымның жетістіктері мен өндірістің техникалары енгізген. Қазіргі заманғы жоғары механизделген автоматтандырылған бағыттарды табиғи қойытылған шырын өндірісінде қолдану ірі кәсіпорындарда шоғырлануға мүмкіндік береді,үлкен жеміс көлемін еңбекті аз жұмсай отырып тез қайта өңдеумен қамтамасыз етеді. Ферменттік препараттарды жеміс-көкөніс шырыны өндірісінде қолдану шырын шығару кезінде оны көп мөлшерде шығарады және қалдық санын азайтады. Ферменттік препараттарды шырынның түссізденуіне қолдану арқылы сақтау кезінде жоғары сапалы өнімді алуға болады. Сақталып, қойылтылған шырынды қазіргі заманғы әдістермен өңдеу арқылы химиялық және микробиологиялық сипаттамасы тұрақты шырынды алу мүмкіндігі пайда болды,оларды ұзақ қашықтыққа тасымалдау тиімді,ұзақ уақыт сапасын төмендетпей сақтауға болады,қойылтылған шырынға ароматтық заттарды дистиляттар түрінде қосады және тікелей сату алдында табиғи шырынның тығыздығын қалыптастыру үшін суды жояды

71. Ұйытқыға байланысты өзара бөлінетін сүт өнімдері. Ұйытқы құрамына кіретін микрорганизмдер. Ұйытқы (инокулят) —микробиологиялық құрамы бар, ашуға алып келетін қоспа. Сүт өндірісінде ұйытқыларды сүт-қышқылды өнімдерді алуға қолданады (соның ішінде йогурт,айран,простокваша), қамыр және сусындарды (атап айтқанда сыра,квас алуға) қолданады.
Сүт қышқылды өнімдерді алу үшін келесі ұйытқылар алынады: Мәйек ферментінен); Саңырауқұлақ ашытқыларынан – Болгар таяқшасы (Lactobacillus bulgaricus), ацидофиль таяқшасы (Lactobacillus acidophilus),сүт қышқылды стрептококк (Streptococcus salиvarиus subsp. thermophиlus) т.б;

— Кефир– бірегей (уникальный) өнім, оны даярлау үшін кефир саңылауқұлақтары ашытқысы немесе арнайы таңдап алынған таза микроағзалардың ашытқысы қолданылады. Кефирдің түрлері: майсыз, 1; 2,5; 3,2 және 6%-дық майдың массалық үлесімен, құрғақ заттар 7,8; 8,1; 9,5 және 11%-дық, сондай-ақ жеміс қосылған, витаминделген және әртүрлі оригинал заттармен араласқан. Кефирді резервуарлық және термостаттық әдіспен алады. Ол біртекті қаймақ тәрізді сұйық, таза қышқыл сүттің дәмімен, ақ түсті, аздап қоңырлау болады.
Кефирді резервуарлық әдіспен өндіру мына технологиялық операциялардан тұрады: шикізатты қабылдау және дайындау, пастер-леу, гомогендеу, ашытқылау, сүтті ұйыту, араластыру, салқындату, пісіп-жетілдіру, ыдысқа құю, орау және өнімді сақтау.

— Йогурт –пастерленген май және құрғақ заттары массалық үлестері нормалданған сүттен қант, жеміс-жидек толтырғыштар, ароматизатор-лар, С витамині, тұрақтандырғыштар, өсімдік белогі қосылған немесе қосылмаған, термофилдік тұқымдас сүтқышқыл стрептокок және бол-гар таяқшаларының денелерінен даярланған ұйытқымен ұйытылған қышқылсүт сусыны. Құрамына қосылған толтырғыштарына қарай йогурттың мына түрлері шығарылады: йогурт, тәтті йогурт, жеміс-жидекпен, С витамині бар жеміс-жидекпен және диабеттік жеміс-жидекпен.
Йогуртты резервуарлық және термостаттық(жеміс-жидекпен тек қана термостаттық) әдіспен әртүрлі оригинал атаулармен шығарады. Сыртқы көрінісі және қоюлығы жағынан йогурт қаймақ тәріздес ұйытындысы бұзылған (резервуарлық әдіспен) немесе бұзылмаған (термостаттық әдіспен), ал жеміс-жидектік йогуртқа жеміс және жидектердің түйірлері қосылған. Йогурттың түрі – ақ-сұрғылт, не қосылған жеміс-жидек сиропына сәйкес түстес.

— Қаймақ– пастерленген кілегейден сүт стрептококк таза денелерінен даярланған ашытқы көмегімен алынған орыстың ұлттық қышқылсүт өнімі. Қаймақ үшін плазма қышқылдығы 26оТ-ден жоғары емес, балауса кілегей пайдаланады. Қаймақ екі технологиялық сұлбамен шығарылады: ұйыту алдында кілегейді пісіп-жетілдіру арқылы және гомогендеуді қолданумен.
Құрамындағы майдың және ұйытқы флорасының массалық үлестеріне орай қаймақтың диеталық, 15, 20, 30, 35% майлылықпен, ацидофильдік және «Любительская» түрлері даярланады.
Кілегейді ұйыту алдында пісіп-жетілуді қолдану арқылы қаймақ алу технологиялық процесі мына операциялардан тұрады: сүт және кілегейді қабылдау және дайындау, сүтті ажыту (сепаратордан өткізу), нормалдау, пастерлеу, салқындату, пісіп-жетілдіру, кілегейді ашытқы-лау және ұйыту, ыдысқа құю, қақпағын жабу, маркілеу, салқындату және қаймақты пісіп-жетілдіру, сатудан бұрын сақтау
Сүтті 40-45оС сепаратордан өткізіп майлылығы 32%-дан кем емес кілегей алады; 5% ашытқы енгізген соң майлылығы 30% даяр өнім алу үшін кілегейді 31,6%-ға дейін нормалдайды, ал 36%-дық қаймақ алу үшін кілегейді 37,9%-ға дейін нормалдайды.

— Ірімшік –белокті қышқылсүт өнімі, оның негізгі бөлігін барлық ауыспайтын аминқышқылдары бар казеин құрайды. Майлы ірімшікте тең мөлшерде (18%-данн) белоктар мен амй, сондай-ақ сүт витаминдері болады. Ірімшік кальций, фосфор, магний және басқа да минералдық заттарға бай. Сүт қантын ашыту өнімдерінен, ірімшікте оған айрықша қышықлдау дәм және қышқыл сүт иісін беретін сүт қышқылы және қош иісті заттар бар. Етте қанша белок болса, ірімшікте сонша бар, ал оның өзіндік құны көп төмен. Ірімшікті тікелей пайдаланудан басқа, оны әртүрлі тағамдар даярлауға, кулинарлық өнімдер және ірімшік өнімдерінің үлкен ассортиментін даярлайды. Қант қосу ірімшік өнім-дерінің және олардың дәмін жақсартады.
Ірімшік және ірімшік өнімдері пастерленген сүттен ашытқы ретінде мезофильдік сүтқышқыл бактерияларды қолдану арқылы алынады. Оның таза, ұяң қышқылсүт дәмі және иісі, ұяң қоюлығы болуы тиіс. Ірімшіктің қоюлығы өндіру технологиясына тәуелді, оның қабат-қабат құрылымы немесе біртекті гомогенді масса болуы мүмкін. Майлы ірімшікте 18%-тен кем емес, жартылай майлыда - 9%-тен кем емес; майлының ылғалдылығы - 65%-тен көп емес, жартылай майлынікі - 73%, майсыздікі - 80%. Жоғары сорт майлы ірімшіктің қышқылдығы - 210, I-ші сорттінікі – 240оТ; майсыз жоғары сорттікі – 220оТ және I – сорттікі – 270оТ.Майлы және жартылай майлы ірімшік алудың екі әдісі бар: дәстүрлі – нормалданған сүттен және бөлектік – көксүттен (майсыздандырылған), соңырақ майсыз ірімшікті кілегеймен байыту арқылы. Төменде аталған екі жолмен ірімшік өндірудің технологиялық сұлбасы берілген

— Ірімшік өнімдері. Ірімшікке қант, тұз, дәмдәк және ароматтық заттар (какао, кофе, кепкен жемістер, жүзім, т.б.) қосып ақ ірімшік, тортттар, кремдер, сондай-ақ ұн, жұмыртқа, крахмал, т.б. қосылған жартылай фабрикаттар – варениктер, сырниктер, сырник қамырлары, т.б. жасалады.
Тауарлық сыныптау бойынша сүзбе өнімдері төрт топқа бөлінеді: майлылығы көетріңкі (20-26%), майлы (15%), жартылай майлы (8%-ға дейін) және майсыз қосымшалар бойынша – тәтті қанты 13%-дан 26%-ға дейін, тұздылығы 15%-дан 2,5%-ға дейін тұзы бар. Сүзбе ірімшіктері және сүзбе массасының жоғарыда аталған түрлерін дәмдік заттарды қосып және қоспай жасауға болады. Сүзбелік өнімдердің құрамына кіретін жекеленген компоненнтер саны рецептураға сәйкес РТУ талаптарына сай шектеледі.

Ұйытқы микрофлорасы
Микрофлора– белгілі бір ортада кездесетін микроорганизмдер жиынтығы. Олардың қатарында белгілі бір экологиялық факторға сәйкес, сол жерде тіршілік ететін жануарлар мен өсімдіктерге тән әр түрлі түрге жататын микроорганизмдер де бар. Табиғи жағдайда әр түрлі микроорганизмдер: бактериялар, актиномицеттер, микроскоппен көрінетін саңырауқұлақтар, балдырлар белгілі бір ортада тіршілік етеді.
Бактериялар – табиғатта ең көп тараған, негізінен бір жасушадан тұратын, оқшауланған ядросы жоқ, қарапайымдылар. Бактериялар бiздiң планетаның қарапайым организмдерi болып табылады, олар құрылысы және тiршiлiк ету процестерi бойынша әртүрлi болып келедi: Цианобактериялар (көк-жасыл балдырлар) Цианобактериялар - 2 мың түрге жуық 54 бактериялар тiршiлiк етедi. Бұл үш млрд жыл бұрын пайда болған өте көне организмдер. Жасушасының пiшiнi доғалы, цилиндрлi таяқша тәрiздi. Ционобактериялар бiржасушалы болуы мүмкiн немесе көпжасушалы жiпше құрайды клетканың жарғақшасы целлюлоза, нуклеин және пектин заттарынан тұрады. Сыртынан Жасушалар тығыз қапшық тәрiздi сiлемеймен қапталған. Барлық прокариоттар сияқты оларда ядро болмайды. Цианобактериялар жасушаның екiге бөлiну арқылы көбейедi.
Сүт қышқылды бактериялар тұқымдастығына кіретін Streptococcus ірімшік,сыр ,сүзбе алуда кеңінен қолданады.Бұл барлық микроорганизмдер гомоферментативті,мезофильді микроорганизмдер болып келеді.
Сүт қышқылды бактериялар тобы:
Streptococcus lactis
 Streptococcus cremoris
Streptococcus diacetilactis
Streptococcus thermophilus.

Зең саңырауқұлақтары– аскомицет, гифомицет, фикомицет тобына бірігетін жетілмеген саңырауқұлақтар қатарына жататын төменгі сатыдағы өсімдіктер.
Мукор (басты ақ өңез) - ылғалды жағдайда өмір сүретін, сапрофитты саңырауқұлақ. Табиғатта топырақ микрофлорасының қызметтік құрамы ретінде таралған. Мукор, азық-түлік өнімдердің бұзылуын тудырады. Пеницилл мен аспергилл де зең саңырауқұлақтарына жатады. Олар өлі ағзалық заттармен қоректенеді. Бұлар да өсімдіктердің жерге түсіп қалған жемістері мен тұқымдарын, түрлі тағамдарды бүлдіріп, көгертеді.

72. Амин қышқылдарының микробиологиялық синтезі.Аминқышқылы – бір немесе бірнеше амин тобынан тұратын карбонды қышқылдар, олар табиғатта кеңінен таралған. Олар табиғи ақуыздардың құрылымдық элементі болып табылады. Ақуыз құрамына кіретін 20 аминқышқылдарының сегізі адам мен жануардың организмінде синтезделмейді, сондықтан оларды алмастырылмайтын аминқышқылдары деп атайды. Оған фенилаланин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин жатады.
Адам және жануар организміндегі зат алмасу процесі тек алмастырылмайтын аминқышқылдарының жеткілікті мөлшерде және белгілі бір қатынаста болғанда ғана жүреді. Алмастырылмайтын аминқышқылдарының біреуінің жетіспеуі организмдегі зат алмасу процесінің күрделі бұзылуына әкеліп соқтырады, содан организмні өсуі мен дамуы баяулайды.
Тағамның құндылығын жоғарылату үшін тағам өнімдерін алмастырылмайтын аминқышқылдарымен байыту қажет. Жануарлар рационына 10% мөлшерінде жетіспейтін аминқышқылдарын енгізсе азықтық ақуыздың бағалылығы 2 есеге жоғарылайды. Қазіргі уақытта азықты байытуға көптеген елдерде лизинді кеңінен қолданады. Ауылшаруашылығынан басқа аминқышқылдарын ең басты тамақ өнеркәсібі қажет етеді. Аминқышқылдары азықтық өсімдік өнімдерінің қоректік бағалығын жоғарылататын байытушы ретінде қолданылуы мүмкін, сонымен қатар приправа ретінде қолданылуы мүмкін, өйткені ол белгілі бір дәмдік қасиеттерге ие және өнімге белгілі бір аромат пен дәм бере алады.
Аминқышқылдарының мәні мен перспективтілігіне қарамастан өндірістің көптеген салалары оларды кеңінен қолданылуын көлемі кіші өндіріс екенімен және бағасы жоғары болуымен шектеледі. Қазіргі уақытта аминқышқылдарын алудың 3 әдісі бар: табиғи ақуыз гидролизатынан бөліп алу, химиялық синтез және микробиологиялық синтез жолымен бөліп алуға болады.
Соңғы жылдары халық шаруашылығында және медицинада әртүрлі аминқышқылдары қолданылуда. Олар ақуыз азықпен балансталу үшін ерекше мәнге ие. Кейбір тамақ пен азықтық өнімнің өзінің құрамында қажет алмастырылмайтын аминқышқылдары болмауы мүмкін, көбінесе лизин. Мұндай өнімге жүгері, бидай, күріш, қара бидай және т.б.
Аминқышқылдарын микроорганизмдердің көмегімен алу әдісі біздің жүз жылдықтың 60-шы жылдары пайда болды. Қазір аминқышқылдарын продуцирлеуге қабілетті микроорганизмдердің жүзден астам түрлері мен штаммдары алынған және селекционерленген. Бұл әдістің жоғарғы жетістігі – аминқышқылдарын биологиялық активті L – формада түзілуі оның бөлінуі мен тазалануын едәуір жеңілдетуі болып табылады .
Аминқышқылдардың микробиологиялық синтезінде ауксотрофты мутанттарды қолданады, яғни мутагендік факторлардың әсерінкен аминқышқылдарынан өсуі мен дамуына керекті қандайда бір қажеттілікті өздігінен синтездеу қабілетіне жұмсайтын бактериялар мысалы, гомосерин, бірақ олар басқа аминқышқылының жоғары синтез қабілетіне ие болады.
Мұндай бактериялардың өсуі мен көбеюі үшін қоректік ортада белгілі аминқышқылдарының құрамы болуы тиіс: гомосерин, треонин, метионин және тағы басқалары. Көп жағдайда мутанттарға биотин қажет. Мұндай бактериялар гомосериндефицит деп аталады. Табиғатта кездесетін кйбір бактериялар өсу процесінде, ортасында 2-5 г/л дейін бос аминқышқылдарын жинауға қабілетті, ал ауксотрофты мутанттар оны 20-100 г/л дейін үлкен мөлшерде продуцирлей алады.
Аминқышқылдарының микробиологиялық синтезі көптеген елдерде меңгерілген. Аминқышқылын микробиологиялық синтез жолымен алудың басқа табиғи ақуыз құрайтын өсімдік және жануар шикізатынан гидролиз арқылы алуға болады.
Аминқышқылының ферментативті синтез реакциясы жасуша ішінде жүреді. Алғашында аминқышқылы жасуша ішінде бос аминқышқылдары түрінде жиналды. Культивирлудің алдыңғы сатыларына кіретін периодты культивирлеуде аминқышқылының активті жиналуы және оның өсуі.

73. Сыра және шарап алу процесі. Сыра өндірісінің шикізаты-арпа болып табылады. Арпадан солод дайындайды. Ол үшін арпаны жібітіп, өндіріп, кептіреді. Соның әсерінен дәнде аминолитикалық және протеолитикалық ферменттер пайдаланады. 1-ші крахмалды ашытқы қанттар гидролездейді, ал 2-ші белоктарды амин қышқылына дейін ажыратады. Солодты кептіру кезінде араматты заттар құрылады, өзіне тән иісі және сыраның дәмі бар. Сусланы дайындау үшін майдаланған солодпен сумен араластырады, алынған қоспа, яғни заттарды қыздырады. Бұл үшін солодтағы 75% құрғақ заттар ерітіндіге кетеді. Крахмал қантталады, ал белоктар аминқышқылна дейін ыдырайды. Қантталған заттар майда ұнтақтар бөлінгенше фильтрлейді. Суслоны хмелмен қайнатады, хмельдегі ащы және ароматты заттар суслоға өтеді, ферментті иноктивирлейді, ал белоктар жинақталады. Аминоқышқылдар қантталғанмен бірге мелоноидтер түзеді. Сусло-салқындатып болған соң ашуға жібереді. Ашу кезінде ашытқы ферменттердің әсерімен мальтоза, глюкозаға дейін гидролездейді, ал соңғы ол спиртпен көмірқышқыл газына айналады. Сыра суслоның ашу процесі 2 этаппен-бастапқы ашыту және ашуға дейінгі болып келеді. Бастапқы ашыту бөлімшесінде жабық және ашық 7-10 тәулік бойы жүреді, ал ашуға дейінгі жабық ыдыстанктарда іске асады. Бастапқы ашыту және ашытуға дейінгі процестің температуралы сыраның сортымен өндірісінің сызбасына байланысты.
Бастыпқы ашу чандарда қанттың үлкен бөлігін бөліп ашытады. Ол үшін келесі температура режимін қолдайды: 5-9°С t°-да салқын ашыту, ал 7-13°С t°-да жылы. Егер ашытуды чанда жүргізсек, үстінде хмель смолалардан, белок дубельді қосып және белок заттарынан тұратын дека түзіледі. Декада ашытқылар мен бөтен микроорганизмдер болады. Ашытуға дейін деканы жою керек. Ашыту кезінде ашытқылар оттекті қажет етпейді, егер жабық сосудосында жүргізеді. Сыраның пісіп жетілуімен сапасы жақсаратының И.Я.Весчелев дәлелдеген. Ашытуға дейін ашытқылар бөлінбейді және жайлап қалған қантты ашытады. Бұл жерде сыра пісіп жетілдіру жүреді, нәтижесінде иісі лак дәмі кіреді. Ашытуды жабық танктарда төмен t° (0-1°С) жүргізіледі. Температураны көтеру сыраны тотығуға әкеп соқтырады.
Сыраны ашыту кезінде 1,2-1,3 г ашытқы 1 мл суда болуы керек. Ашытқы жетіспесе ашыту процесін ұзартады, ал көп болса-сыраға ашытқы төмен болады. Жетілген сыра-тұрақсыз өнім 7-8 тәуліктен артық шыдамайды. Сыраның тұрақсыздығын жоғарылату үшін 60-70°С температурасы постеризацияға жібереді, ол кезде микроорганизмнің барлық вегетативті түрлері, ашытқы споралары мен зеңдер өледі. Өмірге қабілетті бактерия споралары қалады, спораны 30 тәулік сақтауға болады. Спораны сақтауды ұзарту үшін оған стабилизаторды-протеолитті ферменттейді, аскорбин қышқылдарын, полиамидтерді қосуға болады. Сыра қайнату өндірісін инфляциялайтын микроорганизм үш топқа жатады: ашытқылар, бактериялар және зеңдер.
  Ашытқылар. Сыра қайнату өндірісінде жабайы ашытқылар кездеседі де, сыраға жағымсыз иіс, дәм, қаралау түр береді. Түрліше жабайы ашытқылардың түрлері кездеседі. Мәдени ашытқының, формасы мен спора түзілуі қабілетімен ерекшеленеді.
Сахарамицес постерианус (Sacharamyces pasteriames) себу ашытқыда жинақталады немесе ұзынша формасы бар 24-28 сағ 1мл спора түзгіштігі тез түзіледі. Сыраға ауадан және ерекше иіс дәм береді. Сыра лайланып қиын мөлдірленеді.
Саларомицес турбиданс (Sacharamyces turbidans) сопақша клетка тәрізді формаға не ашытқылар спорадағы 20-22 сағ кейін түзеді: сыраға аудан беріледі: оның дәммен қатты лайлануына әкеп соқтырады.
Сыраның бұзылуын сахарамицес вилионус және гонзенил спора апикулянт тұнба мен жағымсыз иіс шығарады. Ең қауіпті пленчатты ашытқылар-кондида микодерма, сыра ашытқы мен сыраның үстіңгі қабаты түзіліп, ауа берілгенде кленкалар түзеді.
Бактериялар. Сыра мен сыра ашытқыда (сусло) бактериялардың келесідей топтары кездеседі, сүт қышқыл бактериялар сыраның тотығуына әкеп соғады. Олар ашытқыларда чандарда, құбырларда инфицирлейді. Әсіресе мына бактериялар қауіпті.
Лактобактериум пастерианум-өте жұқа, ұзын таяқшалар, ауадан беріледі, себілетін ашытқыларды аппаратқа инфицирлейді. Сыраны ашыту мен лайлануға әкеп соқтырады.
Сіркеқышқыл бактериялар-бұлар қозғалмайтын ұсақ таяқшалар, моншақ тәрізді жалғанған. Грам бойынша боялмаған, споралар түзбейді. Спиртті сірке қышқылға дейін тотықтырады. Сыра мен сыра ашытқы (сусло) бетінде пленка түзеді, оларды тотығуға шақырады. Химиялық антисептикалық әсеріне тұрақты.
Педиококки немесе сыра сорциндер сыра өндірісінде өте қауіпті зиян келтіреді. Олар коккилер 2,4 моншақтармен жалғасқан. Спора түзбейді, грамды, аноэробты. Қыздыруды 80-90°С температурады көтереді, ал төмен температураны 4-6°С. Педиококкалар себілген ашытқыларды инфицирлеп, сыраны сорцинды ауруға шалдықтырады. Сыра лайланып, ұсақ дәнді тұнба түзіледі. Олармен күресуде технологиялық режимді қатаң сақтап, себілген ашытқыларды және өндірісте санитарлы бақылауды сақтау қажет.

74. Нан ашыту ашытқылары және нан өндіру. Нан пісірілетін қамыр сығымдаған (престелген), кептірілген және сұйық ашытқылармен немесе ұйытқылармен жұмсартылады. Бұл жұмсартқыштарда ұсақ ашытқы саңырауқұлақтар бар. Солар қамырда анаэробты жағдайда болатын қанттың спирттік ашу үрдісін тудырады. Сондай-ақ ашытқыда болатын газ түзгіш сүт қышқылды бактериялары да қара бидай ұнының қамырын жұмсартуда елеулі роль атқарады. Нан пісіруге арналған ашытқаларда орташа есеппен су-68-75%, белоктар 13-14 %, гликолген 6,8-8%, клетчатка 1,8%, май 0,9-2%, күл 0,77-2,5% болады. Сондай-ақ, құрамында көптеген дәрумендер мен өсіргіш заттар да бар.

Ашытқылардың құрамында өсуіне ықпал етеін Д, В1, В2, В8 дәрумендері, пантотен қышқылы, фолий қышқылы және биотин болатыны байқалды. Ашытқыдағы құрғақ заттардың жартысына жуығы белоктардан тұрады; ал ашытқылардың белокты комплексіне альбуминдер, глобулиндер, фосфоропротеиндер мен глюкопротеиндер. Ашытқы белоктарының тағамдық құндылығы зор.

Ашытқылардың минералдық заттары негізінен калий, фосфор, магний, кальций және темір тотықтарынан тұрады. Ашытқыларда көптеген микроэлементтер бар (алюминий, барий, висмут, мыс, т.б) фосфор қышқылы клетка өмірінде айрықша маңызды роль атқарады. Ол көмірсу алмасуына қатысады, қоректік ортаның рН мөлшерін реттеп отырады.

Сығымдалған ашытқылар – бұл Sacchаromyces cerevisaе ашытқыларының таза өсіндісі. Ылғалдылығы 67-75%, брикеттерде салынған. Оларды сығымдап немесе вакуумдеу арқылы тауарлық түрін дайындайды.

Кептірілген ашытқылар – ылғалдылығы 8-10%-дейін кептіріп, белгілі жағдайларда пресстелген ашытқылар, оларды алдын ала регидратацияланған соң қолданылады. Тез еритін (инстантты) ашытқылар – белсенділігі жоғары кептірілген ашытқылар, қамырға енгізерде регидратациялауды қажет етпейді, өсіру жағдайы, кептіру мен қорғаушы қоспалары мен эмульгаторларды қосудын заманауи әдістерін қолданып, сахаромицеттердің белгілі штаммы негізінде әзірленеді.

Ашытқы сүті (сепарацияланған ашытқы) - сепарациялаудан кейін ашытқы суспензиясы 400-450 г/л концентрацияда болады.

Сұйық ашытқылар - наубайханада арнайы әзірленген жартылай өнім, оны термофильді сүт қышқылды бактериялар ашытқысынаSacchаromycеs түріндегі ашытқыларды өсіру арқылы дайындайды. Сұйық ашытқыларды ұнды биологиялық болбырлату мақсатында қолданылады.

Осмотолерантты ашытқылар - рецептурасында ұн мөлшерінің 10% астам қант қосылатын қамырды әзірлеуде қолданылады. Осмотолерантты ашытқылардың ерекшелігі, осмостық қысымды төмендетуге және жасуша ішіндегі судың жоғалуының орнын толтыруға мүмкіндік беретін, құрамында инвертазасы аз болуы, трегалоза мен глицеринді түзу қабілетінде.

Жартылай құрғақ қатырылған ашытқылар қамырдан әзірленетін тез қатырылатын жартылай өнімдер жасау технологиясында қолданылады. Бұл ашытқыларда құрғақ зат 75-77% құрайды. Ашытқыларды дайындау үрдісінде кептірген соң оларды қатырады, сонда сақтау кезіндегі тұрақтылығы артады. Жартылай құрғақ қатырылған ашытқылардың ерекшелігі, ашу үрдісі басында интенсивтілігінің бәсең болуы және олардың қасиеттерінің қатырылған қамырда төменгі температурада сақтау барысында тұрақты болуы.

Нан – негізгі қоректік өнім. Азық-түліктік өнім ретіндегі нанның ерекшелігі – қалдықсыз желінетіні. Өндіру технологиясын дұрыс қолданғанда нанның бүкіл массасы (100%) жеуге жарамды.
Нан өнімдерін мынадай негізгі топтарға бөледі: бидай ұнынан дайындалған нан; шығымы әр түрлі қара бидай ұнының наны; қара бидай мен бидай ұндарының қоспасынан дайындалған нан.
Қамырды дайындау
Шикізатты дайындау (ұнды,суды,ашытқыны тұзды)
Қамырды бөлшектеу
Бөліктерге бөлу
Қамыр илеу
Бөліктерді қалыптау Ашыту
Қамырды араластырып, басу
Ашыту
Алғашқы (аралық) жетілдіру
Бөліктерді соңғы қалыптау
Екінші (соңғы) жетілдіру
Нанды суыту және сақтау
Пісіру
Ашыту тәсілімен нан пісіруді үш процеске бөледі: қамыр дайындау, оған шикізат дайындау да жатады, қамырды баптау (бөлшектеу) және пісіру.

75. Биоэтанол өндірісінің негіздері.Биоэтанолдың әлемдік өндіру 2005 жылы 36,3 млрд литр, оның 45% Бразилия және 44,7% АҚШ елдерінде ғана өндірді. Биоэтанолды Бразилияда үлкен көлемде қант таяқшаларынан, ал АҚШ-та жүгеріден жасады. Этанол бензинге қарағанда аз энерго сақтау көзі болып табылады; Е85 (85% этанол мен 15% бензин қоспасы; «Е» әрпі ағылшынның Ethanol) жұмыс істеген машинаның жүрісі стандартты машина жүрісінің көлемдік отынның бірлігіне шамамен 75% құрайды. Қарапайым машиналар Е85-пен жұмыс істемейді, бірақ іштен жану қозғалтқыштары Е10-мен жақсы істейді (кейбір көздер тіпті Е15-пенде жұмыс істеуге болады деген). Ал тек таза этанолда тек «Flex-Fuel» машиналар («жұмсақотынды» машина) ғана жұмыс істей алады. Бұл машиналар қарапайым бензинде де жұмыс істей алады, бірақ кішкене эатнол қоспасы сонда да керек немесе сол және басқа да өздігінен құрылған қоспалармен де жұмыс істей алады. Бразилия отын ретінде биоэтанол мен қант таяқшаларын өндіру мен қолдануда көш бастап тұр. Бразилия жанармай станцияларында Е20 (немесе Е25) қарапайым бензин түрінде, немесе «acool», этанол азеотропын (96% С2Н-5ОН және 4% су; қарапайым дистилдеу жолымен арқылы жоғары концентратты этанолды алу мүмкін емес) ұсынады. Этанол бензиннен арзан болғанын қолданып кейбір жанармай станциялары Е20-ны азеотроппен араластырады. Ол кезде оның концентрациясы 40% дейін жетеді. Қарапайым машинаны «Flex-Fuel» машинасына айналдыруға болады, бірақ экономикалық жағынан тиімсіздеу. Қозғалтқышта этанолды жаққанда одан альдегидтер (флрмальдегид және ацетальдегид) пайда болады. Бет БЖ 050717 2014 Ал бұлар өз кезегінде ароматты көмірсутекерге қарағанда тірі организмдерге екі есе көп зиянды заттар шығарады.

76. Биогаз алу технологиялық процесі. Ф ЕНУ 703-11-15.Биогаз – көмірқышқыл газы мен метан қоспасынан тұратын органикалық қалдықтарды (биомассалар) ашыту арқылы алынған өнім. Биомассаларды ашыту метаногенді классты бактериялардың әсерімен жүзеге асырылады. 

77. Иммобилизацияланған жасушалар мен ферменттер: биотехнологиялық өндірісте қолдану артықшылықтары. Биокаталитикалық процестер мен химиялық процестердің артықшылықтары мен кемшіліктерін салыстырып қарайық: Артықшылықтары: 1. ферменттердің каталитикалық белсенділігі жоғары специфика- ға ие, тек ғана бір типтегі реакциямен шектеледі жəне қосалқы реакциялар жүрмейді; 2. ферменттер негізгі молекулаға бірден шабуылдай алады жəне оны көпсатылы химиялық синтезді қажет етпестен өзгерістерге ұшырата алады. 3. заттардың химиялық өзгерістерге түсуі көпсатыда емес, бір не екі сатыда ғана өтетіндей етіп жеңілдетіледі; 4. ферментативтік реакциялар қолайлы жағдайларда жоғары жылдамдықта өтеді. Кемшіліктері: 1) Таза өнімді алу үшін таза фермент қажет, ал оның бөлінуі қымбатқа түседі; 2) реактордан бөлініп шыққан өнімде фермент сақталады жəне ары қарайда əсерін жоғалтпайды; 3) қымбат бағалы фермент бір рет ғана қолдануға жарамды; 4) Бос күйіндегі фермент жылдам белсенділін жоғалтады. 5) ферментті үздіксіз процессте үнемі енгізіп отыру қажет, себебі ол реакция өнімімен жуылып кетеді. 33 Айтылған кемшіліктерді болдырмау үшін ферменттердің аппаратта ұсталып тұру əдісін жəне реакция аяқталғанан кейін реакциялық сұйықтан оның жеңіл бөліну əдісін ойлап табу қажет. 1950 жылдардың ортасында «ерімейтін» немесе «матрицаға бекітілген» ферменттерді жасау туралы пікір туды, кейінірек бұндай ферменттерді иммобилизацияланған деп атады. Иммобилизация – бұл ферментті қандайда бір ерімейтін тұтынушыға (носитель) бекіту. Фермент ерітіндімен субстрат жəне өнімнің молекулаларымен алмаса алады. Бұл əдіске жоғары баға беруге болады. Біріншіден, мұндай иммобилизацияланған ферментті бөліп алуға жəне бірнеше рет қолдану мүмкідігі бар. Екіншіден, мұндай фермент ұзақ уақыт бойына белсенділігін жоғалтпайды. Фермент иммобилизациясының əдістері. Ферментті тұтынушыға (носитель) бекітудің бірнеше əдістері бар: 1. Тұтынушыдағы адсорбция – тұтынушы ретінде неорганикалық материалдар (шыны, силикагель, бентонит, аллюминий оксиді, титан диоксиді т.б.), табиғи полимерлер (целлюлоза, коллаген), синтетикалық полимер (нейлон, полиэтилен, полипропилен) қолданылады. Биокатализатор жəне тұтынушы арасындағы байланыстың мехенизмі жəне беріктігі əртүрлі, жай химиялық ковалентті байланыстан физикалық адсорбцияға дейін. 2. Агар-агар, альгинат, карагинан геліне қосылу. Фермент молекулалары гельдің тесіктеріне (пора) кіріп алады. Субстрат жəне реакция өнімінің молекулаларымолекулалық диффузия арқасында гельге енеді. 3. Бифункциональдық реагенттердің көмегімен фермент молекулаларының көлденең «тігісі»(«сшивка»). Ерітіндіде фермент молекулалары еркін орналасады, белгілі бір реагенттердің көмегімен өзара əртүрлі бөліктерімен байланысады. Белсенді фермент молекулалары бар кеңістіктік қоспа пайда болады, субстрат жəне реакция өнімі молекулаларының диффузиясы үшін ыңғайлы кеңістік туады. 4. Жартылайөткізгіш капсулаларға қосылу.Капсула ішінде ферменттің коллоидтық ерітіндісі болады. Капсуланың сыртқы қабығы айтарлықтай мықты, ферментті өткізбейді, бірақ өнім мен субстратты өткізеді. 5. Фермент сополимеризациясы жəне полимер-тұтынушы. Гельге енгізуді елестетеді, бірақ матрица полифункциональды реагент жəне фермент сополимеризациясы жолымен түзіледі. (фермент геьдің «жасушасында» ғана орналасып қоймай, сондай-ақ онымен байланысқан). 6. Физикалық араласу – фермент пен тұтынушы ұнтақтың араласуы. Əдіс сондай қарапайым, бірақ соншалықты сенімді емес. Фермент тұтынушыдан бөлініп қалуы жəне ерітіндіге ауысып кетуі ықтимал. Иммобилизация əдістеріне баға бергенде алынатын биокатализатордың үш сипаты есепке алынады: 1) иммобилизация кезінде белсенділігінің жоғалуы. Мойындау керек иммобилизация – бұл ферментке зорлық көрсету. Бұл əсіресе иммобилизация процесін химиялық реагенттерді пайдаланып жүргізгенде, ферменттер үшін рН көрсеткіші мен температура шектен тыс ауытқығанда байқалады. Сондықтан иммобилизациядан кейін ферменттің белсенділігі бастапқымен салыстырғанда төмендейді. 2) биокатализатордың тұрақтылығы. Бұл фермент молекулаларының деградацияға қарсы туру қабілеті. 3) биокатализаторлардың белсенділігі. Бастапқы фермент қаншалықты белсенді болғандығына тəуелді. Ферментті биокатализаторға қаншалықты мол жəне жақсы «енгізуге» мүмкіндік болды. Биокатализаторлардың сапалық бағасы əртүрлі қарама-қайшылықта болады. Экономикалық негізі жағынан салыстырып таңдауға тура келеді: биокатализатор қанша өнім береді жəне өнімділігі жəне құны қанша болады. Иммобилизацияланған ферменттерден иммобилизацияланған жасушаларға. Иммобилизацияланған ферменттердің еркін ферменттермен салыстырғанда бір маңызды ерекшелігі бар – тіпті өте таза заттың өзін алу үшінде аса тазаланбаған ферментті қолдануғада болады, егер ол гель, қандайда бір полимер немесе капсула матрицасына бекітілген болса. Дегенмен «кіршік» алынатын өнімге түспейді. Бəрінен бұрын тазаланбаған фермент кейде иммобилизациядан кейін тұрақтырақ болады. 34 Ферменттер жасушаішілік болса, т.с. онда мəденилендіру кезінде ортаға шықпайды, сондықтан иммобилизация кезінде ферментативтік белсенділігі жоғары жасушалардың өзін қолданған дұрыс. Ол дезинтеграциядан кейінгі жасуша қабығы не болмаса тіршілігін тоқтатқан, бірақ ферменттік белсенділікке ие жасушаның өзі болуы мүмкін. Ондай жасушаларды «мумия» депте атайды. Оларды ары қарай гель немесе полимердің «сакофагына» орналастырғаннан кейін бұзылуы баяулайды, ал фермент өзін «өз үйіндегідей» сезінеді жəне табиғатында солайда. Себебі бөлініп алынған кезде табиғи байланысынан жасуша органеллаларымен бірге үзіп алынады. 3-6 айға дейін тұрақты жұмыс атқара алады. Бұған арнайы ферменттің – пенициллинамидазалар (табиғи пеницеллинді 6- аминопеницеллин қышқылына (6-АПК) дейін ажыратады, ампициллин, оксациллин, дикло оксациллин өндірісінің негізі болып табылады) көмегімен полисинтетикалық пеницеллин алу мысал бола алады. «Мумия» түріндегі иммобилизацияланған жасуша арзан 6-АПК алуға мүмкіндік туғызды. Көптеген биотрансформация процестері тірі клеткаларда іске асады, өйткені фермент кофермент қатысымен əсер етеді жəне өзінің үнемі регенерациясы үшін жасушаның тірі болғаны қажет. Жасушаның тіршілігін сақтап қалу, əсіресе оттегіні енгізіп, көмірқышқыл газын шығару қиынға соғады. Дегенмен ұзақ уақыт бойы жасушаның тіршілік қалпын сақтап тұратын жəне үздіксіз биотрансформация процесін жүргізетін иммобилизация əдістері ойлап табылды.

78. Медицинада және қоршаған ортаны қорғау саласында қолданылатын иммобилизацияланған ферменттер.Иммобилизденген фермент деп ерімейтін тасымалдағыштармен жасанды байланысқан, бірақта өз каталитикалық қасиетін сақтаған ферменттер.
1916 жылдың өзінде Дж. Нельсон және Гриффин көмірде сорбирленген сахароза өз каталитикалық активтілігін сақтайтынын көрсетті, тек 1953 жылы ғана Н. Грубхобер және Д. Шлейт алғаш рет ерімейтін тасымалдағышта амилазаның, пепсиннің және карбоксипептидазаның ковалентті байланысын іске асырды.
Иммобилизденген ферменттердің бірқатар артықшылықтары бар. Ең алдымен мұндай ферменттер гетерогенді катализаторлар, реакциялық ортадан оңай бөлінеді, көп қайтара қолдананыла береді және каталитикалық процестің үздіксіздігін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, иммобилизация фермент қасиеттерін өзгертеді: тұрақтылық, орта параметрлеріне активтіліктің тәуелділігі. Иммобилизденген ферменттер өміршеңді және бос энзимдерге қарағанда тұрақты. Барлық айтылғандар, иммобилизденген фермент қолданатын технологияларға жоғары үнемділікті, ұтымдылықты және бәсекелестікті қамтамасыз етеді.
Иммобилизациялық ферменттер үшін тасымалдағыштар. Ферменттерді иммобилизациялауға қолданылатын материалдар келесідей негізгі қасиеттерге ие болуы керек: ерімеуі; жоғары химиялық және биологиялық тұрақтылық; айтарлықтай гидрофильділік; ферменттер, коферменттер және субстраттар, реакция өнімдері үшін де өткізе алу қабілеті; тасымалдағыштың оңай активтелу қабілеті (реакцияға қабілетті формаға өтуі).
Шындығында жоғарыда айтылған талаптарға тасығыштардың түгелдей дерлігі жауап бермейді. Бірақта нақты жағдайда белгілі ферменттер үшін тасығыштардың кең таңдауы бар.

79. Ферменттерді иммобилизациялау әдістері: адсорбция, гельге енгізу және жартылай өткізгіш мембрана. Адсорбция (лат. adsorbtia; лат. ad — үсті, беті; лат. sorbeo — сіңіру, түту) — қоймалжың жасуша цитоплазмасының сыртқы Адсорбционды иммобилизация кезінде ақуыздық молекула тасымалдағыш бетінде электростатикалық, гидрофобтық, дисперсиондық әрекеттесулер және сутектік байланыстар есебіне ұсталынып тұрады. Адсорбция ферментерді иммобилизациялаудың алғашқы тәсілі болды (Дж. Нельсон, Э. Гриффин, 1916), бірақта ол қазірде өз мәнін жоймады және де өндірісте иммобилизациялы фермент алудың кең қолданылатын тәсіліне айналды. Тасымалдағыштағы ақуыз молекуласы адсорбциясының тиімділігі жеке бетпен (сорбция центрлерінің тығыздығымен) және тасымалдағыш саңылаулылығымен анықталады. Ерімейтін тасымалдағыштарда ферменттерді адсорбциялау процесі аса қарапайымдылығымен ерекшеленеді және ферменттің сулы ерітіндісінің ферментпен әрекеттесуі (статистикалық әдіс, орын ауысуда, бағаналарды пайдалану арқылы динамикалық әдіс ) нәтижесінде жүзеге асады. Осы мақсатта фермент ерітіндісін жаңа тұнбамен араластырады, мысалы, титан гидроксиді және қолайлы жағдайларда кептіреді. Иммобилизацияның мұндай нұсқасында практика жүзінде фермент активтілігі 100 пайызға сақталады, ал ақуыздың жекеленген концентрациясы 1г тасымалдағышта 64 мг жетеді.

Адсорбционды тәсілдің кемшілігіне жатқызуға болады ферменттің тасымалдағышпен байланысуының берік еместігі. Иммобилизация жағдайларының өзгеруінде ферменттің десорбциясы, оның шығындалуы және реакция өнімінің ластануы өтуі мүмкін. Фермент пен тасымалдағыштың байланысу беріктігін жоғарлату оны модификациялау (металл иондарымен өңдеу, көпфункциональды агенттермен – полимерлермен , ақуыздармен, гидрофобты қосылыстармен, липид моноқабатымен және т.б ) арқылы мүмкін. Кейде керісінше, бастапқы фермент молекуласы модификацияға ұшырайды, бірақта ол кезде оның активтілігі төмендейді.
Гельге қосу жолымен ферменттерді иммобилизациялау. Полимер гельді үшөлшемді құрлымға енгізу тәсілімен ферменттерді иммобилизациялау өзінің қарапайымдылығымен және ерекшелігімен кең таралған. Тәсіл жеке ферменттерді иммобилизациялауға ғана емес, мультиэнзимді комплекстерді де және интактты жасушаларды да иммобилизациялауға қолданылады. Бірінші жағдайда, ферментті мономердің сулы ерітіндісіне енгізеді, кейін полимеризация өткізеді, нәтижесінде ұяшықтарында молекулярлы ферментпен полимерлі гельге қосылған кеңістікті құрлым пайда болады. Екінші жағдайда, ферменті дайын полимерлі ерітіндіге салады, оны нәтижесінде гель қалыптасқан жағдайға өткізеді. Бірінші нұсқада полиакриламидтің, поливинилді спитртің, поливинилпирролидоннің, силикагелдің гельдері қолданылады, ал екіншіде – крахмал, агар – агар, каррагинан, агароза, кальций фосфат гельдерін пайдаланады.
Гельде ферментті иммобилизациялау тасымалдағыш көлемінде энзимнің бірқалыпты бөлінуін қамтамасыз етеді. Көпшілік гельді матрицалар жоғары механикалық, химиялық, жылулық және биологиялық тұрақтылыққа ие және оның құрлымына енген ферментті көпқайтара қолдану мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Алайда, бұл тәсіл суда ерімейтін субстраттарда ферметтерді иммобилизациялауда жарамсыз болып табылады.
Жартылайөткізгіш құрлымдарда ферменттерді иммобилизациялау. Бұл тәсілмен иммобилизациялаудың мәнділігі мынада: ферменттің сулы ерітіндісін субстраттың сулы ерітіндісінен жартылайөткізгіш мембрана көмегімен бөлу, ол субстраттардың төменмолекулалы молекулаларын және кофакторларды өткізеді, бірақ ферменттің үлкен молекулаларын тұтып қалады. Бұл әдістің бірнеше модификациясы өңделген, қызықтыратыны микрокапсулдеу және липосомдарға ферментерді ендіру.[3].
Бірінші бұл тәсіл 1964 жылы Т. Чангпен ұсынылған және оның мәні ферменттің сулы ерітіндісі тұйықталған микрокапсуланың ішіне қосылады, оның қабырғалары жартылайөткізгіштерден қалыптасады. Мембрананың пайда болуының механизімінің бірі ферменттің сулы бетінің микрокапсуласында екі қосылыстың фазааралық поликонденсациясы оның бірі суда еріген, ал келесісі органикалық фазада оған мысал ретінде помконденсация жолымен фазалардың бөліну бетінде гексаметиллендиамина 1.6 (сулы фаза) және себацион қышқылының голгенангидриді (органикалық фаза) микро капсуланың түзілуі

80. Иммобилденген ферменттерді қолданатын өндіріс типтері (глюклза- фруктоза сироптары, рацематтық қоспалар, лактозасы жоқ сүт және т.б.).Иммобилизделген ферменттер кең көлемде аминқышқылы, витаминдер, қант, антибиотиктер және дәрілер сияқты аса тапшы азық-түліктің және жемшөптік заттар өндірісінде қолданыла бастады. Қазіргі кезде, ферменттерді қолданатын кәсіпорындар жүздеген тонна өнім шығарады (Жапония, АҚШ, Германия). Мұндай кәсіпорындарда ағаш ұнтағын, сабанды, мақта сабағын, өсімдік қалдықтарын глюкозаға айналдырады да, кейін одан жемшөптік белок немесе этил спиртін алады. Соңғы жылдары ферменттер тұрақсыз болғандықтан, өндірісте кенінен қолданысқа ие бағыт, ол қажетті ферменттерді синтездейтін микроорганизмдерді түрлі тасмалдаушы рөлін атқарады.
Адам жүйесінің кей ауруларды емдеу үшін пепсин, трипсин, химотрипсин сияқты протеолиттік ферменттерді қолданады, оларды арнайы орынға жеткізу үшін иммобилизденген ферменттер өте қолайлы және тиімді. Былғары өндірісінде мұндай ферменттер тері өңдеу үшін және былғары шикізатын жұмсарту үшін қолданылады.
Иммобилизделген ферменттердің нативті ферменттермен салыстырғанда елеулі артықшылықтары бар. Мысалы, олар реакциялық ортадан оңай бөлінеді, бұл реакцияны кез келген уақытта тоқтатып, катализатормен ластанбаған өнімдерді алуға және фермент препаратын бір немесе бірнеше рет пайдалануға мүмкіндік береді.

81. Өсімдіктердің клеткалық инженериясы:Биотехнологияда өсімдік жасушалар культурасын қолдану перспективалары. Клеткалық инженерия-биотехнологияның маңызды бағыттарының бірі.ол жаңа объектінің қолданылуына-эукариот ағзалардың,клетка немесе ұлпалардың оқшауланған культурасы, сонымен қатар өсімдік клеткаларының ерекше қасиеті-тотипатенттілікке негізделген. клеткалық инженерия-экономикалық маңызды өнімдерді алуға. өсімдіктердің, жануар тектерінің жаңа сорттарын жасау үшін биологиялық процестерді және жүйелерді қолдануға негізделген ғылым мен өндірістің жаңа саласы. Клеткалық инженерия биотехнологияның барлық салаларын қамтамасыз етеді. Мысалы.органикалық қышқылдар алу,спирттік ашу, ацетоно-бутилді ашу, витаминдер және ферменттер өндіру, дәрілік және профилактикалық препараттардың биотехнологиялық өндірісі, антибиотиктер өндірісі.

82. Өсімдіктердің оқшауланған жасушалары мен ұлпасын алу технологиясы: стерилизация, қоректік орталар.Өсімдіктердің жасушаларын, ұлпаларын және мүшелерін қолдан өсіру сәтті шығу үшін жасанды ортаның құрамының жақсы болуымен қатар әртүрлі қолайлы жағдайлар жасалуы қажет. Осы айтылған сөзге жасушаны қолдан өсіру сәтті болуы үшін үнемі температура шамамен 25±2°С болуы қажет деп жалпылай қабылданған шешім дәлел болады. Алайда мұндай дәстүрлі тәсіл ақпараттың аздығынан қолданылған болатын. Өйткені темекінің каллусының өсуіне 32°С, кәдімгі гармалаға 30°С, ипомеяға 30-32°С қажет.

Температура өсімдікте жүретін метаболизм процестерінің бәріне әсер етеді. Температураны эксперименттің мақсатына байланысты әрбір объектіге жекелей лайықтыланып қойылуы керек. Бірақ мұндай тәжірибелерді жүргізу үлкен еңбек пен ұзақ уақытты талап етеді, сондықтан ғалымдар жасушаларды шамамен 25°С температурада өсіре береді.

Жасушаларды қолдан өсіруге әсер етуші сыртқы факторлардың бірі – жарық. Қазіргі уақытқа дейін фотоавтотрофтылық тек 16 өсімдіктің түріне ғана тән екені сипатталып жазылған. Қалғандары фотоавтотрофтылық өсуге қабілетсіз, оларды қараңғыда немесе әлсіз түскен жарықта өсіреді. Хлорофилдерінен айырылған ұлпаларға жарықтың әсер етуі фитохромды жүйемен қамтамасыз етілген. Екіншілік қосылыстарды алу үшін қолдан өсірілетін жасушаны қолданатын эксперименттерде жарық пен фотопериодтың белсенділігі мен сапасының әсері нақты тағайындалған. Жасуша технологиясында жасушаларды жарықпен қамтамасыз ету басты міндеттердің бірі.   

Жасушаларды сәтті өсіру үшін қажет маңызды факторлардың бірі – аэрация. Аэрациясыз ешбір жасуша тіршілік ете алмайды. Газдардың (оттегі, азот, көмірқышқыл газы) жасушаларға әсері мүлдем зерттелмеген.

Жасушаларды өсіруде және жасанды ортасын жасағанда физикалық фактор осмос қысымыныңда әсерін ескеру қажет. 

Стерилизация (кейде залалсыздандыру [1]) - микроорганизмдердің барлық түрлерінен (оның ішінде бактериялар мен олардың споралары, саңырауқұлақтар, вирустар мен приондар) немесе оларды жоюға кез келген зат немесе материалды шығару. Ол жылу, химиялық, радиациялық, сүзгілеу әдістерімен жүзеге асырылады.

Ұзақ уақыт бойы азық-түлікті ішінара зарарсыздандыру тамақ дайындау кезінде мұқият термиялық өңдеуден өткізілді. Азық-түлік тағамдары мен су жылу жұқпалы аурулардың санын азайтуға, өмір сүру ұзақтығын және еңбекке жарамдылық жасын ұлғайтуға мүмкіндік берді. Өнімдерді мөрмен қаптамада сақтау азық-түлікті сақтап қалудың осы тәсілінің логикалық кеңейтілуіне айналды.

Стерилизациялау әдістеріЖылу: бу және ауа (құрғақ)Химия: газ немесе химиялық ерітінділер (стерилендіргіштер)Плазма (плазма сутегі асқын)Радиациялық зарарсыздандыру - өнеркәсіптік нұсқада қолданыладыМембраналық сүзгілердің әдісі - зарарсыздандырудың басқа әдістері (бактериофаг, селективті қоректік орталар, антибиотиктер) кезде сапасы нашарлауы мүмкін аз мөлшерде стерильді ерітінділер алу үшін пайдаланылады,

Стерилизацияның жылу әдістері Жылулық зарарсыздандыру әдістерінің артықшылықтары: Сенімділік Медициналық құралдардан зарарсыздандыруды жоюдың қажеті жоқ Қызметкерлердің жұмысының ыңғайлылығы Стерилизация белгілі бір уақыт аралығында стерилдікті сақтауға мүмкіндік беретін пакеттерде жүзеге асырылады.

83.Өсімдік жасушалар инженериясының негізгі бағыттары. Жасушалық инженерия – жасушаларды өсіру, оларды будандастыру және қайта құрастыру арқылы жасушаның мүлдем жаңа типін жасау әдістерінің негізінде қалыптасқан биотехнологияның саласы.Жасушаларды жасанды жолдармен будандастырғанда, сомалық жасушаларды бір-біріне қосқанда будан геном түзіледі. Будандастырудың бұл тәсілінің мәні мынада: аталық және аналық жасушалар ретінде жыныстық жасушалар (гаметалар) емес өсімдіктің дене жасушалары қосылады. Олардың алдын ала протопластарын бөліп алады, белгілі жағдайда олар бір-бірімен қйылысады. Пайда болған сомалық будан жасушадан кейін регенерация арқылы будан өсімдіктер өсіп шығады.

Протопластарды қосу арқылы будандастыруды әр түрлі атайды: сомдық будандастыру, парасексуальды будандастыпу, жыныстық емес будандастыру. Сонда да, көбінесе бірінші термин қолданылады, ал пайда болған будан сомалық будандеп аталады.

84. Жасушалық культураларды алудың негізі ретіде дифференциация және каллусогенез. Каллус жасушаларының ерекшеліктері.Каллус дегеніміз дифференцияланбаган жасушалардын жинакталып ерекше ұлпа түзуі.Егер осы каллустын боліктерин балгын коректік ортага отыргызса, онда олар шектеусіз осе алады.Каллус жасушанын калыптаспаган пролиферациясынан пайда болган улпа Пролиферация жасушанын жане улпанын болінуінен пайда болган жана түзілімдер, каллус лат callus –тірі тері мозоль өсімдікте жарақаттанудың нәтижесінде пайда болған ұлпанын ерекше түрі

Каллусты алоу жане оны ары карай өсуі стерилбдікті талап етеді .Жақсылап жуылған өсімдік материалы кұрамына белсенді хлор, сынап ,этанол,бар әртурлі заттармен стерилденеді .Қолайлы стерилді қоректік ортаға орналастырылған экплант деп аталатын ұлпанын немесе мүшенін фрагменті біраз уакыт өткеннен кейін өсе бастайды да каллус пайда болады..Бұл процесс каллустың түзілуі немемесе каллусогенез деп аталады .                                                                                                                                                                                                                                                              

Стерилдеуші зать барлық микроорганизмдерді жоятындай жана өсімдік ұлпаларын минимальды жараккаттанйтындай әсер етуі тиіс , сонда стерилдеуші зат дұрыс таңдалған болады.Сонымен стерилдеуші зат сумен жуғанда кутуі тиіс ,әйтпесе ұлпаларың улану қауіпі туады да экспериментттіңи нәтижесіне кері әсер етеді.Әдетте танымиал стерилдеуші әдістердім қолданады немесе әрбір объектіге экспериментті түрде арайым стерилдеу әдісін жасайды.

85. Витаминдердің микроорганизмдердің синтезі.

Витаминдер –низкомолеклярные органикалык колыстаро әртурлі химиялык жане физиологиялык функциялары тірі организмдердегі. Ағза үшін қажет өте аз мөлшерде бірнеше микрограмм дейін бірнеше мг-нан тәулігіне өткені қасиетке ие биологиялык белсенділігі.

 

Тауліктік витаминдерге түріне байланысты заттар сондай ак жасына , жынысына жане физиологиялык м организм .Соңғы уакытта ұсыну тукралы ролін витаминдер организмде обогатились жана деректермен болып саналады бул витаминдер алады жаксартуга ішкі орнтасын арттыруга функционалдык мумкиндиктерин негизги жуйелердин турактылыгы агзанын колайсыз факторларга демек витаминдер каралады казирги замангы гылым негизи куралы ретинде жалпы бастапкы аурулардын алдын алу ,жумыска кабілеттілікті арттыру ,баяулау процесінін қартаю   

 Витаминдер латын әріптерімен (A B C D K E зерттеу барысында витаминдер атап айтканда шын манінде тобы болып табылады белгілеу келесі турде болады B1 B2 B3 B5 B4 B6 ;жане т б Физиологиялык ролі витаминдер ен алдымен эксперименттерде жануарларга ,одан арі түсінікті болды.Кейбір жануарлар бірак іс жүзінде манызды адамнын тіршілік әрекеті. Бұдан әрі карастырайык жіктелуі витаминдер карай аныктау оладын биохтхимиялык ролім Сонымен катар әріптік белгісі бар витаминдер болды астам кабылдаган оларды пайдалану химиялык атауық. Витаминдер кен таралган азык-тулік сондыктан да дені сау адавм бастан емес олардын емес олардын жетіспеушілігі бұл пантотей, липой, фолий, кышкылы биотин , токофкролдар жане т б Витаминдердин жіктелуі 1 суда жаксы еритин витаминдер 2Аскарбин кышкылы

86. Аминқышқылдары. Құрылысы мен классификациясы. Аминкышкылдарын радикалындагы сутек атомдары амин тоь\бынга алмаскан карбон кышкылдарынын туындылары ретінде карастыруга болады. Кейбір аминкышкылдарынын курамындагы екә аминтобы SH екі карбоксил тобы болады

Құрамындагы іртүрлі функционалы топтары болғандыктан, аминкышкылдары гетерофункционалды қосылыстарга жатады.Аминкышкылдары табиғатта көп таралган.Акуыздардын пептидтердін жане т б физиологиясы белсенді косылыстардын кұрамынат кіреді жане бос күйінде де кездеседі .Тіршілік үшін аса манызды косылыс акуыз молекуласы аминкышкылдар калдыктарынан кұралатындыктан олардын манызы оте зор . Акуыз биосинтезіне жиырма шакты аминкышкылдары катысмады. Олар организмде синтезделмейді немесе оте аз молшерде синтезделеді , сондыктан олардын организмге кажеттілігі тек кана тагаммен камтамасыз етіледі.

 

Табигатта аминкышкылдарынын 150 ден астам түрі бар .Олардын 20 сына жуыгы акуыздар түзілісінде аса манызды кызмет аткаратын мономнр блок топшалар кұрамына енгізілуі тәртібін тектік код есептейді. Аминкышкылдарынын барлық ағзалардыңң зат алмасу процесіне қктысып гормондар витаминдер мидиаторлар пуринді жане пиримидинді азоттык негіздердін алколоидтердін т.б гормондар биосинтезінін негізгі косылыстарын түзу қызметін атқарады.Микроапалардың көпшілігі өздеріне керекті аминкышкылдарын синтездейді.

 

Адам мен барлық жануарлар аминкышкылдарын өздері түзілемалмағандыктан оларды дайын түрінде ішіп жейтін қоргіне алады. Қазыргі кезде адам мен жануарлардын тамагына косылган аминкышкылдары биотехнологиялык синтездеуге игеліледі.Аминкышкылдарв барлык тірі организдерде жүретін азотты заттар алмасуына катысады Микроорганизмдер мен өсімдік морганизмдерінін көпшілігінде , оларга кажет аминкышкылдарынын барлыгы түгелімен, аталған организмдерде түзіледі. Аминкышкылдарынын изомерленуі коміртек тізбегінің изомерленуімен жане амин тобынын орналасуы бойынша анықталады.Атау үшін карбоксил тобы бар көміртек атомынан бастап нөмірлейді

87.Меристемалар культурасы және өсімдіктердің сауықтыруда қолданылуы.Жоғары сатвдағы өсімдіктердің жануарлардан басты айырмашылыгы сол, олар өмірінің соңына дейін өсуін тоқтатпайды жане жаңа мүшелер түзіп отырады. Бұл жағдай өсімдіктердің белгілі бір жерлерінде түзіліп қалыптасатын меристемалық ұлпалардың түзуші ұлпалардың меристемалар деп түпкілікті ұлпалардың жасушаларын жасап үнемі толықтырып отырум арқылы өсімдіктердін денесін құрайтын ұлпаларды айтады грекше стема ұлпа

Меристемалық ұлпалардың өзіне тән цитологиялық ерекшеліктері бар.Олар тығыз болып орналасқан тірі жасушалар тобынан тұрады. Мұндай жасушалардың қуысын цитоплазма толтырып тұрады. Оның ортасында үлкен ядро орналасады, үлкен вакуольдары болмайды,жасуша қабықшасы өте жұқа болып келеді жане алғашқы қабықшадан тұрады . Жасушаларынын пішіні төрт бұрышты изодиаметрлі көп қырлы кейбіреулерім жінішке ұзын болып келеді.Меристемалық жасушалардың негізі екә қасиеті болады белсенді түрде бөлінуі жане дифференцияланушы яғни баска ұлпалардың жасушаларына айналуы. Түзуші ұлпалар өсімдіктердің денесінде өте ұзақ уакфт сакталады. Өйткені тамыр мен өркеннің ұшындағы төбелік меристемаларының ең жоғарғы жасушалары шексіз бөлінуінің нәтижесінде жас жасушалардан түзіп қайтадан өзінің бастапкы калпына келіп меристемалык касиетін үнемі сақтап отырады. Алғашқы жане соңгы меристема .Алғашкы меристема өскіннін ұрықтың жасушаларынан дами бастаған кезінен пайда болады. Түзуші ұлпалар орналасу ерекшеліктеріне қарай төрт топғғғғқа бөлінеді. 1 төбелік меристема 2 бұйірлік меристема 3 жаракат меристема

88. Жануар жасушаларын моноқабатты және суспензиондық культивирлеуі.Экспериментальды жұмыстың мақсаты мен тапсырмаларына қатысты жануар клеткаларының 2 бағытта культивирленуін шығаруға болады.

- клеткалар культурасы

- ағза мен тін культуралары (ағзалық культуралар)

Клеткалар культуралары құрылымдық мекемелерден алыстатылған гистиотипикалық архитектураға тән қасиетін биохимиялық белгілерін жоғалтады және олар арнайы жағдайлардың болмауы кезінде тепе-тең жағдайда көбінесе жетпейді. Клеткалар культурада көбееді, олар клетканың үлкен массасын алуды қамтамасыз етеді, одан оларды идентифицерлейді, идентикалық параллельдерде бөледі және қажет болса сақтайды. Осымен байланысты кейбір зерттеулер берілген тіннің құрылымдық біртұтастығын сақтайтын клеткалық жүйелерді қолданады.

Клеткалар түрінің культураға кірген тізімі жетерліктей көп. Олар адамның қосалқы тін элементі (фибробластар), скелет тіндері (сүйек және сіңір), жүрек және тегіс бұлшықеттер, эпителий тіндері (бауыр, бүйрек т.б.), нерв жүйесінің клеткалары, эндокринді клеткалар (бүйрек үсті, гипофиз), меланоцит және әртүрлі ісік клеткалары. Клеткалар популяциясы үнемі гомогенді болмайды және фиксирленген фенотипі бар. Культураға енгізуге қандай ті алуға болады, ересек немесе эмбринальды, калыпты немесе ісіктік? Эмбриональды тіннен алынған культуралардың тіршілікке қабілеттілігімен және ересек тіндерге қарағанда белсенді өсу қабілетімен сипатталады. Мұның себебі болып, мамандандырудың төменгі деңгейі қызмет етеді. Ересек тіндерді пролиферативті қабілеті болып, олардың бөлінбейтін маманданған клеткалардың көп болуы. Үлкен тіндердің біріншілік клетка культураларын алу және олардың көбеюі қиын болғандықтан, мұндай клеткалардың өмірі ұзақ емес. Ісіктен алынған культуралар үздіксіз ұзақ уақыт пролиферленгенде қалыпты тіндер культуралар өміріне белгілі бір уақыт береді. Ісік клеткалары культурасында пролиферацияға қабілеттілікті сақтауда аздаған бөлікте дифференцировка болуы мүмкін.

Жаңа бөлінген культуралар пассирлеу мен субкуьтурлеубасталғанға дейін біріншілік культура деген атқа ие болады. Біріншілік культуралар клеткалары әдетте гетерогенді және төменгі пролиферациямен сипатталады. пассерлеу культураның өмір сүруін ұзартып, клонирлеу мүмкіндігін зерттеу және клетканың сақтау қасиетін қамтамасыз етеді. Бұдан неғұрлым біртекті популяция пада болады, сонымен қатар специфирленген клеткалар жоғалады. Бірнеше егуден кейін клеткалар линиялары өледі неме транформацияланады және тұрақты клеткалар линияларына айналады. Өлмейтін қасиетке ісіктен алынған клеткалар ие. Тұрақты клеткалар линиялар морфологиялық өзгерістерімен, сарысуға тәуелділігінің төмендеуімен, эффектісінің жоғарлауымен субстратқа тәуелділігінің төмендеуімен гетероплоидтылықтың жоғарлауымен анеуплоидтықпен және ісіктектіліктің көбеюімен констатирленеді.

89.Моноклоналды антиденелердің алу технологиясы және зерттеу сараптамаларда қолдану. Моноклоналды антиденелерді жасайтын гибридомаларды алу технологиясы бойынша мынандай келесі жұмыстар

орындалады.

Арнайы бір антигенге қарсы алу үшін тышкандардын денесіне оны бірнеше рет егеді. Моноклоналды антиденелерді синтездейтін гибридомалар алу әдісіне келесі методологиялық жұмыстар жол берген.

1.Миеломалар алу, оларды ағзадан бөлек өсіру.

2 Жасушалардың соматикалық гибридизация әдісі  

Вирустарға қарсы тұратын иммуноглобулиндер полоклоналды гетерогенді антиденелер болады.

Моноклоналды антиденелерді алу кезендері.

1. жануарларды иммундеу

2. имунделген тышкандардын лимфоциттері мен миелома жасушаларын будастыру .

3. МКА ді синтездейтін гибродомаларды анықтау

4. моноклоналды антиденелерді тазарту.

Гибродомаларды жасушалардың бір клонымен моноклоналды антиденелер секреттелетін гомогенді антиденелер шығарады

Қазіргі күні адамнын қолдану арқылы моноклональды антиденелер алынады. Бірақ ондай гибридомдарды алу қиынға соғады , оның себебі адамның гибридомдары бояу өседі, тұрақсыздығы басым ....

90. Биотехнологияның әртүрлі елдерде даму деңгейі.Елдердің даму деңгейін сипаттайтын негізгі көрсеткіштер

Қазіргі кезде жекелеген елдер мен аймақтар әлемдік экономикада алатын орны жөнінен бір-бірінен үлкен айырмашылық жасайды. Сондықтан елдердің нақты әлеуметтік-экономикалық даму деңгейлерін салыстырып, сипаттауда сандық көрсеткіштер жүйесі кеңінен пайдаланылады. Жеке елдің дүниежүзілік шаруашылықтағы орнын және әлеуметтік-экономикалық даму ерекшеліктерін сипаттауда:

1) ел экономикасының типі;

2) жерінің ауданы және оның игерілу деңгейі;

3) халқының саны мен еңбек ресурстарының құрылымы;

4) жалпы жиынтық өнімнің (ЖЖӨ) келемі мен құрылымы;

5) халықтың өмір сүру деңгейі мен сапасы;

6) елдің халықаралық еңбек белінісіндегі орны сияқты маңызды көрсеткіштердің жиынтығы пайдаланылады.

Аталған көрсеткіштердің біріне қарап, елдің типін анықтау жаңсақтық болады, сондықтан еларалық салыстырулар жүргізуде өте көп мөлшерде сандық деректер ескеріледі. Ел экономикасының ауқымы, ең алдымен, жалпы жиынтық өнім көлемімен анықталады. Жиынтық өнімнің екі түрі бар: жиынтық ішкі өнім (ЖІӨ) және жиынтық ұлттық өнім (ЖҰӨ). ЖІӨ жыл ішінде белгілі бір аумақта өндірілген тауарлар мен көрсетілген қызметтің жалпы құнын көрсетсе, ЖҰӨ көлемін анықтауда аумақтағы шетелдік кәсіпорындар үлесі есептелмейді. Әдетте, географтар салыстырулар жүргізгенде ЖІӨ көлемін ғана есепке алады. Әртүрлі елдердегі ЖІӨ көлемінің көрсеткйптері алшақтық жасамас үшін бірыңғай бірлік — АҚШ доллары пайдаланылады. XX ғасырдың соңына қарай дүниежүзі елдері арасында ЖІӨ көлемі жөнінен АҚШ жетекші орынға ие болды.

Елдің экономикалық даму деңгейін анықтауда жиынтық ішкі өнімнің жан басына шаққандағы көрсеткіші де ескеріледі. Бұл көрсеткіш бойынша дүниежүзі елдері арасында үлкен алшақтық байқалады.

Алдыңғы қатарлы елдер	ЖІӨ көрсеткіші, АҚШ долл.	Мешеу елдер	ЖІӨ көрсеткіші, АҚШ долл.
Люксембург	71 400	Мадагаскар	900
БАӘ	49 700	Ауғанстан	800
Норвегия	46 300	Бурунди	700
АҚШ	44 000	Сомали	600
Дания	3 700	Малави	600

Қазақстанда 2006 жылы сатып алу қабілетін ескергенде ЖІӨ көлемі ресми бағам бойынша 143 млрд АҚШ долларын құрады, оның жан басына шаққандағы көрсеткіші 9400 долларға тең болды.

Шаруашылық құрылымының аумақтық айырмашылықтары

Ресей географтары дүниежүзі елдерін экономикалық даму деңгейіне, әлемдік экономикадағы орнына қарай экономикасы дамыған елдер, өтпелі экономика тән елдер және дамушы елдер деп үлкен үш топқа бөледі. Дамыған елдер тобына нарықтық экономика тән, Экономнкалық ынтымақтастық пен даму ұйымына ("Париж клубы") мүше елдер енеді. Бұл елдерге жиынтық ішкі өнімнің және энергияны тұтынудың жан басына шаққандағы көрсеткішінің жоғары болуы, адамның өмір жасының ұзақтығы, қызмет көрсету саласының басымдылығы, экономикасының "ашықтығы", ауыл шаруашылығы үлесінің төмендігі тән. Аталған елдер экономикалық дамудың постиндустриялық кезеңіне аяқ басқан; олардың үлесіне дүниежүзілік жиынтық өнімнің жартысынан астамы тиесілі. Постиндустриялық елдердің экономикасының ашық сипатта болуына "көрінбейтін экспорт" (көлік және қаржы қызметі, туризм, байланыс, ақпараттық қызмет көрсету) әсерін тигізеді. Бұл елдерде байланыс жүйелерінің күшті дамуы ірі фирмалардың қызметкерлерінің үйінде жұмыс істеуіне (АҚШ-та олардың саны 4 млн адамға, ал Ұлыбританияда 1,3 млн адамға жетті), жеке филиалдардың жұмысын үйлестіру мақсатында бейнеконференциялар ұйымдастыруына мүмкіндік береді. Кейбір ғалымдар постиндустриялық елдер тобына халықаралық мамандану ерекшелігіне байланысты экономикасында қызмет көрсету саласы басым болатын дамушы елдерді (Панама, Либерия, Джибути және т.б.) де енгізеді. Дегенмен бұл елдердің жалпы әлеуметгік-экономикалық даму деңгейі дамыған елдерден әлдеқайда төмен екендігі ескерілуі қажет.
Экономикасы дамыған елдер тобын: жоғары дамыған елдер Батыс Еуропаның шағын капиталистік елдері және "қоныс аударған капитализм" елдері деп жіктейді. Жоғары дамыған АҚШ, Жапония, ГФР, Франция, Италия, Ұлыбритания және Канада әлемдік экономиканың басты үш орталығын (еуропалық, америкалық және азиялық) қалыптастырады. Бұл елдер арасында соңғы жылдары, әсіресе Жапонияның даму қарқыны айрықша көзге түседі, ол қазіргі кезде аса ірі халықаралық қаржы және өнеркәсіп орталығына айналған. Батыс Еуропаның шағын капиталистік елдері экономикасының даму деңгейінің ғана емес, халықтың әл-ауқатының да жоғары болуымен және саяси жағдайдың тұрақтылығымен ерекшеленеді. Әлемдік экономикада өзіндік орны бар бұл елдердің ЖІӨ құрылымында банк қызметі мен туризмнің үлесі едәуір жоғары.
Бұрын Ұлыбританияның отары болған Аустралия Одағы, Израиль, Жаңа Зеландия және Оңтүстік Африка Республикасы "қоныс аударған капитализм" елдері болып табылады. Экономикасының даму ерекшелігіне байланысты бұл топқа жоғары дамыған елдер қатарына енетін Канаданы да жатқызуға болады. Аталған елдердің экономикасында әлемдік деңгейдегі экономика алпауыттары жетекші рөл атқарады. Басқа дамыған елдерге қарағанда бұл елдерде тау-кен өнеркәсібінің үлесі жоғары, экспортында шикізат пен ауылшаруашылық өнімдері басым.
Өтпелі экономика тән елдер тобын кезінде социалистік даму жолында болған елдер (Шығыс Еуропадағы және бұрын КСРО құрамында болған елдер, Қытай, Моңғолия, Вьетнам, Лаос, Куба) құрайды. Экономиканың өтпелі сипаты бұл елдерде айқын көрінеді; оларда орталықтан жоспарланатын социалистік экономикадан нарықтық экономикаға өту жүзеге асырылуда.
Дамушы елдер тобын саны жағынан көп, өте ала-құлалығымен ерекшеленетін елдер құрайды, олардың барлығы дерлік Азияда, Африка мен Латын Америкасында орналасқан. Бұл елдерге экономиканың көпсалалылығы, әлеуметтік және аумақтық айырмашылықтар, халықаралық еңбек бөлінісінде шикізатты өндіру мен сыртқа шығаруға мамандануы, отарлық экономика сарқыншақтарының сақталып қалуы тән. Дамушы елдер экономикасының ала-құлалығы, әсіресе қазіргі заманғы индустриялық елдер мен әлеуметтік-экономикалық дамуы жағынан артта қалған мешеу елдер экономикасындағы айырмашылықтардан айқын көрінеді. Дамушы елдерді экономикасының ауқымына, халықаралық еңбек бөлінісіндегі орнына, әлеуметтік-экономикалық даму деңгейіне байланысты алты топшаға жіктейді.

Елдер топшасы	Құрамы	Ерекшеліктері
Жетекші дамушы елдер	Қытай, Үндістан	Халық санының көптігі; арзан еңбек ресурстары; экономикалық әлеуетінің жоғарлығы; жан басына шаққандағы экономикалық көрсеткіштердің төмен болуы; шаруашылық құрылымының күрделілігі; бай мәдени қор
Жаңа индустриялық елдер	Корея Республикасы, Малайзия, Сингапур, Тайвань, Тайланд, Филиппин, Бразилия, Мексика, Аргентина	Шетел инвестициясы мен жоғарғы технологиялар, арзан жұмыс күші есебінен экономикасының, әсіресе өнеркәсіптің жоғары қарқынмен дамуы
Плантациялық шаруашылық елдері	Гватемала, Гондурас, Коста-Рика, Куба, Никарагуа, Сальвадор, Доминика Республикасы, Гаити, Шри-Ланка	Агрономиялық жағдайлардың қолайлығы; шетел қаржысының басымдылығы; саяси жағдайдың тұрақсыздығы; халықтың әл-ауқатының төмендігі
Мұнай экспорттаушы елдер	Парсы шығанағы елдері, Ливия, Венесуэла және т.б.	Жан басына шаққандағы әлеуметтік-экономикалық көрсеткіштерінің жоғары болуы; жоғары технологиялардың енгізілуі; қаржы экспорты
"Жалға пәтер беруші" елдер	Мальта, Кипр, Бахрейн, Либерия, Багам аралдары, Барбадос, Панама	Халықаралық маңызды көлік жолдары тоғысында орналасуы; салық жеңілдігі; қаржы және қызмет көрсету орталықтарының қалыптасуы
Даму деңгейі төмен елдер	Мұхит аралдары, Африка, Азияда орналасқан 48 ел	Экономикалық даму деңгейінің және жан басына шаққандағы табыстың өте төмендігі; табиғи өсудің жоғарлығы; аграрлық сектордың басымдылығы; әлеуметтік жағдайдың нашарлығы

Кейбір алдыңғы қатарлы дамушы еддер жиынтық ішкі өнімнің жан басына шаққандағы көрсеткіші мен әлеуметтік даму деңгейі, өнеркәсіптің даму қарқыны жөнінен жоғары дамыған елдерге жақындайды. Әлеуметтік-экономикалық даму деңгейі төмен дамушы елдердің көпшілігінде демографиялық, экологиялық жағдайдың асқынуы байқалып, халықты азық-түлікпен қамтамасыз етуге қатысты проблемалар туындауда.
Соңғы жылдары алдыңғы қатарлы елдерде ақпараттық экономиканың басым бола бастауы дамыған елдер мен дамушы елдердің әлеуметтік-экономикалық даму деңгейіндегі айырмашылықтарды одан әрі тереңдете түсті. Дамушы елдердің басты артықшылығы болып есептелетін шикізат қоры мен арзан еңбек ресурстарына сұраныс азаюда; бұл дамыған елдерде шикізатты аз қажетсінетін және ақыл-ой еңбегіне негізделген экономиканы дамытумен байланысты түсіндіріледі.
Сонымен, қазіргі заманғы дүниежүзілік шаруашылыққа елдердің әлеуметтік-экономикалық даму деңгейінің әртүрлілігінен айқын көрінетін аумақтық айырмашылықтар тән болады.^[1]

91.  Биотехнологияда биоқауіпсіздіктің мәселелері. Биологиялық қауіпсіздік – адамзаттың ең басты міндеттерінің бірі.
1975 жылы биоқауіпсіздік туралы Халықаралық конференцияда (Асиломар, Колифорния) рекомбинантты ДНҚ молекуласы экспериментінің негізгі қағидасы қабылданды.
1985 жылы Биоқауіпсіздік ақпараттық жұмыс тобы құрылды, оған БҰҰ индустриалды даму Ұйымының елдер-мүшелері кірді, және қоршаған ортаны қорғау Бағдарламасы БҰҰ, сонымен қатар Бүкіл әлемдік денсаулық сақтау ұйымы.
1991 жылы оларға БҰҰ Тағамдық ресурстар мен ауылшаруашылық ұйымы қосылды.
Биотехнология аумағында заңнама жасау әлі толық жөнге келмеді.
Бір жағынан үкімет тарапынан биотехнологиялардың легализациясы болып жатса, екінші жағынан заңнамадағы өзгешеліктер өнімді глобаоды нарыққа шығаруға кедергі жасап отыр.

 

 

---

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 2710; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!