У 95 Микроорганизмдердің иммобилизденген клеткалары: Оқу құрал



Pdf көрінісі
бет4/47
Дата30.09.2021
өлшемі1.65 Mb.
#83219
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   47
Байланысты:
ПОСОБИЕ ИК МО Кайырманова

Curvularia  lunata  саңырауқұлақтар  мицелиімен  жүргізуге  болатындығын 
көрсетті. 
Өндірісте  алғаш  рет  1974  жылы  «Танабэ  Сейяку»  фирмасы  (Жапония) 
иммобилизденген  Escherichia  coli  клеткаларымен  аспарагин  қышқылының 
алынуы,  иммобилизденген  аспартазаның  бос  микроб  клеткаларымен 
салыстырғанда артықшылығын көрсетті. 
Аспарагин  (L-аспарагин  қышқылы)  тағамдық  және  фармацевтикалық 
өндірісте  кең  пайдаланады.  Аспарагин  қышқылы  адамның  бас  миында 
кездеседі; неврологиялық активтілігін жоғарлатады. Эпилепсия ауруында бұл 
аминқышқылының  концентрациясы  адам  миында  жоғарлайды,  ал  депресия 
кезінде, керсінше  төмендейді, сондықтан, жүйке жүйесінің ауруларын емдеу 
және  алдын  алу  үшін  медициналық  препараттар  құрамының  маңызды  бөлігі 
болып  келеді.  Алғаш  рет,  1806  жылы,  химиялық  таза  аспарагин  қояншөп 
(спаржа)  шырынынан  бөліп  алынған.  Аспарагин  -  кең  спектрлі  қосылыс, 
кейбір  жоғары  сатылы  өсімдіктерде  (соя),  жануар  ұлпасында,  ақуыз 
өнімдерінде - ет, балық, жұмыртқа, өнімдерінде жинақталады.  
Аспарагин  -  тағамдық  өндірісте  жасанды  тәтті  дәм  бергіш  зат  ретінде  
кең  пайдаланысқа  ие.  Ақуыздан  тұратын  бүкіл  өнімде  кездесетін  аспарагин 
қышқылы фенилаланинмен, глицинмен  (амиқышқылдар) комбинация құрған 
кезде аспартам пайда болады, түрлі тағамдарға әртүрлі қышқыл немесе тәтті 
дәм  береді  (сусындар,  тоқаш,  кәмпит).  Аспарагин  табиғи  өнімнен  бөлініп 
алынған алғашқы өнім.  
Иммобилизденген  ферменттер  арқылы  L-аспарагин  қышқылын  1974  ж. 
дейін  алынған.  Ферментативті  синтез  үшін  бастапқы  зат  ретінде  фумар 
қышқылы  және  аммиак  колданылған,  биокатализ  бір  кезеңді  реакциядан 
тұрады  —  фермент  қатысында  аммиак  молекуласы  фумар  қышқылының  екі 
байланыстар орындарына қосылып, активті L-аспарагин қышқылын түзіді.  
1993  ж.  «Танабе  Сейяку»  жапониялық  фирмасы  құрамында  аспартаза 
бар  иммобилизденген  Escherichia  coli  клеткаларын  қолданып  аспарагин  алу  
процесті  ірітоннажды өндіріске көшірді: өндіріс  кезінде  тәулігіне 1700 кг  L-
аспарагин қышқылы алынады.  
Аспартаза  продуценті  Escherichia  coli  клеткалары  полиакриламид 
гелінде  фиксирленеді:  иммобилизденген  микроб  тығыз  гель  2-3  мм  кубикті 
құрап,  1  м
3
  көлемді  колонналық  биореакторға  еңгізіледі  де  реакторға 
фумарат  аммоний  қосылыстарын  жібереді.  Пайда  болған  қышқылданған 
элюат келесі жағдайларда – рН 2,8; температура 15

С салқындатқанда 100 %- 
таза  препарат  күйінде  кристалданған  аспарагин  қышқылы  алынады.  Процес 
үзіліссіз режимде және технологиялық толық орындалады.  


10 
Полиакриламид гелге иммобилизденген Escherichia coli  клеткаларымен, 
иммобилизденген  аспартазамен  салыстырмалы,  L-аспарагинді  өндірістік 
алуында бір-қатар артықшылықтары бар: 
- өнім жоғары концентрациялы және таза;  
- процес кезінде бөгде микроорганизмдерге тұрақтылық көрсетеді;  
- синтез нәтижесінде  табиғи изомерлер түзіледі;  
- технологияны үзіліссіз режимді орындалуы. 
1975  ж.  Ресейдің  биохимия  және  микроорганизмдер  физиологиясы 
институтының 
ғалымдары 
(Р.К.Скрябин 
мен 
К.А.Кощеенко) 
микроорганизмдердің 
тірі 
клеткаларының 
иммобилиздеу 
әдістерінің 
теориялық және практикалық аспектілерін көрсетті.  
Отандық зерттеулер (А.А. Жұбанова және Р.К. Блиева) ХХ ғасырдың 80-
шы  жылдарының  екінші  жартысынан  қазіргі  кезге  дейін  белсенді 
жүргізілуде. 
Иммобилизденген 
клеткалардың 
көптеген 
экологиялық 
биотехнологияларда  қолдануы  көрсетілген:  мұнаймен  ластанған,  калалық 
және өндірістік ластанған су аймақтарын тазалау. 
Ақтөбе облысының «Жаңажол» кен орнының мұнай өндіру қалдықтарын 
арнайы 
полигондарда 
ағаш 
жоңқасына 
иммобилизденген 
мұнайды 
деструкциялаушы  және  мұнайды  эмульгирлеуші  белсенділіктері  жоғары 
микроорганизмдер 
негізінде 
табысты 
биоремедиациялық 
жұмыстар 
жүргізілді (А.А. Жұбанова, Г.К. Кайырманова). 
Алтынтау-Көкшетау»  алтын  байыту  кәсіпopынның  өндірістік  ластанған 
ағынды 
суларына 
жасанды 
талшықтарға 
иммобилизденген 
микроб 
клеткаларымен  тазалау  жұмыстары  жұргізілді  (Г.К.  Кайырманова,  А.К. 
Ерназарова). 
Иммобилизденген  клеткалардың,  бос  клеткалармен  салыстырмалы 
түрде, бір-қатар артықшылықтары бар: 
  бірнеше рет қолдануы; 
  жоғары белсенділікке және тұрақтылыққа ие; 
  реакция  барысында  мақсатты  өнімді  тазалау  және  бөліп  алуына  аз 
қаржы жұмсалуы. 
Биотехнологияның 
қарқынды 
дамуының 
бір 
себебі, 
қазбалы 
шикізаттардың  мөлшерінің  шектелуі,  оған  байланысты  тез  қалпына  келетін 
өсімдіктер биомассасынан құнды өнімдерді биотехнологиялық өңдеумен алу 
қазіргі заманда өте маңызды және перспективті болып келеді. 
Иммобилизденген 
микроорганизм 
клеткаларымен 
байланысты 
технологиялар  биотехнология  саласының  перспективті  бағыты  болып 
саналады.  Жоғары  белсенді  биокатализатор  алуында  органикалық  химия, 
жоғары  молекулалық  химия,  энзимология,  химиялық  технологияның 
жетістіктері бойынша анықталады.  
Микроб  клеткаларын  тасымалдаушыға  бекінуі  бірнеше  терминдермен 
сипатталынады - адгезия,  иммобилизация, сорбция, адсорбция. Бұл құбылыс 
бекінген 
клеткаларды 
түрлі 
салада 
зерттеу 
және 
пайдалануымен 
анақталынады, 
адгезия 
– 
клеткалардың 
бекінуін 
биологиялық, 


11 
имммобилиздеу  –  биотехнологиялық,  сорбция  мен  адсорбция  -  химиялық 
жағынан қарастыру деп түсіну қажет. 
Клеткалардың  түрлі  субстратқа  адгезиясы  дегенде  –  ол  микроб  клетка 
қабықшасының  құрамы  және  беттік  құрылымдары  (талшықтар,  шырыш, 
қылшықтар,  рецепторлар,  т.б.)  арқылы  табиғи  жабысу  қарастырылады, 
микроб  клеткаларының  сыртқы  қабат  ерекшеліктері  –  қабықша  бетіндегі 
функционалды  топтар,  шырыш  дақылданған  қоректік  орта  құрамы,  микроб 
клетка жасымен анықталынады.  
Табиғи 
жағдайларда 
көптеген 
микроорганизмдер 
топырақтың, 
өсімдіктің,  минералдардың  бөлшектеріне,  су  қоймалары  тұнбаларына, 
өсімдік  тамырына  немесе  жер  үсті  мүшелеріне,  жәндік,  жануарлар,  адам  ас-
қорыту  жүйесінде  бекінген  түрінде  тіршілік  етеді,  оларды  адгезияланған 
(беттік  құрылымдары  болып  қарастырылады)  немесе  адсорбцияланған 
(клетка химиялық бөлшек ретінде) клеткалар деп қарастырылады. 
Клеткалардың түрлі субстратқа адсорбциясы (клеткалар сорбенттің беткі 
қабатына  бекінуі)  немесе  сорбциясы  (клеткалар  сорбенттің  ішкі  қабатына 
ену)  кезінде  клетка  мен  тасымалдаушы  химиялық  бөлшектер  ретінде 
қарастырылады: 
клетка-тасымалдаушы 
жүйенінің 
өзіндік 
зарядтары, 
функционалды  топтары, гидрофилді-гидрофобтық әрекеттесуі, -  Вандер-дер-
Вальс, капилярлы күштер арқылы бекінеді.  
Микроб  клетка  мозайкалық  зарядталғаны  белгілі,  яғни  клетка 
қабықшасында оң және теріс зарядталғанда топтар болады, бірақ доминанты 
теріс зарядты топтар болғандықтан, микроб клетканы негізінен теріс зарядты 
бөлшек ретінде қарастырады. 
Клеткалардың  түрлі  сорбенттерге  иммобилизденуі  -  ол  клетка  мен 
тасымалдаушыны 
перспективті 
өндірістік 
биокатализатор, 
яғни, 
биотехнологиялық  процеске  қолайлы  болатындығын  қарастырады,  соның 
ішінде  қысымға,  үйкеу-қажауға,  токсинді  қосылыстарға  төзімділігі,  қайтара 
қолдануы,  сондықтан  «иммобилизденген  клеткалар»  термині  клеткалардың 
бекінуіне биотехнологиялық көзқарас қалыптастырады.  
Микроорганизмдердің 
иммобилизденген 
клеткаларының 
негізінде 
алынған биокатализаторларды келесі бағыттарда қолданады: 
1)  әртүрлі 
органикалық 
қосылыстарды 
трансформациялау 
немесе 
биосинтез  жолымен  алу:  амин  қышқылдар,  стероидтар,  көмірсулар, 
азоттық қосылыстарды, нуклеотидтер, ферменттер, антибиотиктер; 
2)  сыра  және  шарап  ашытуда,  иммобилизденген  ашытқы  клеткалары 
ферментацияланған  субстаратта  этанолдың  25  %  көлімді  мөлшеріне 
төзімді,  сондықтан,  иммобилизденген  ашытқы  дақылдарын  қолданып 
үздіксіз өндіріс құруға болатынын білдіреді. 
3)  ластанған ағынды және табиғи суларды тазалау; 
4)  ағын сулардан липидтерді және металдарды бөліп алу; 
5)  күн энергиясын ассимиляциялау; 
6)  сутектің отын элементін дайындау; 
7)  азотфиксациялауда; 
8)  электродтарды дайындау кезінде аналитикалық мақсатта қолданылады. 


12 
Иммобилизацияға  кез  келген  жағдайда,  яғни,  тірі,  өлі  немесе 
зақымдалған  клеткаларды  қолдануы  мүмкін.  Бір  стадиялық  реакцияларды 
тірі  немесе  бұзылған  клеткалар  іске  асыра  алады.  Полиферменттік 
реакцияларда  тірі  клеткалар  қолданылады,  олардың  ұзақ  уақыт  АТФ  және 
коферменттерді регенерациялау қабілеті бар. 
Иммобилизация  әдісі  фермент,  жасуша,  жасуша  органеллалары, 
комбинирленген  препараттар    сияқты    биокатализаторлар  түрлеріне  ортақ 
әдіс.  Бірақ  оларды  иммобилиздегенде  олардың  әрқайсысының  өзіне  тән 
қасиеттері  ескерілуі тиіс.  
Клеткаларды иммобилиздеудің бірқатар артықшылықтары бар: 
 күрделі көпсатылы процестерді жүзеге асыру мүмкіншілігі; 
 микроорганизмдердің 
сыртқы 
ортаның 
кері 
факторларына 
(температура,  қышқылдық,  электролиттердің  және  токсинді  заттардың 
концентрациясы,т.б.) төзімділігі; 
 жергілікті микрофлорамен ығыстырылуын алдын алу. 
Биотехнологиялық  процестерді  биокатализатордың  ортадағы  күйімен 
байланысты гомогенді және гетерогенді биокатализге бөледі. Биокатализатор 
–  биохимиялық  процесстерді  жылдамдататын  биологиялық  заттар,  бірақ 
реакция  барысында  өзгермейді.  Гомогенді    және  гетерогенді  биокатализ 
нұсқасы 1 және 2 суреттерде көрсетілген. Гомогенді биокатализ - катализатор 
және  субстрат  (реакцияға  түсетін  заттар)  бір  фазалық  жағдайда  болады  – 
«коллоид/сұйық ерітінділер», мысалы, бос клеткалар және ферменттер сүйық 
ортада.  Гетерогенді  биокатализ,  2  суретте  келтірілген,  катализатор  және 
субстрат  ортада  екі  түрлі  фазалық  жағдайда  кездеседі,  биообъектілер  қатты 
тасымалдаушыға  бекінген  түрде,  ал  субстрат  -  сұйық  күйде,  сонда  екі  фаза 
«қатты/сұйық» байқалады. 
 
 
 
Сурет 1 - Гомогенді биокатализ нұсқасы (бос биообъектілер) 
1 - –  субстрат (S); 2 –  фермент/клеткалар 
 


13 
 
Сурет 2 - Гетерогенді биокатализ нұсқасы (иммобилизденген биообъектілер) 
1 - тасмалдаушы грануласы, 2 - фермент/клеткалар 
 
 
Сонымен,  инженерлік  энзимологияда  гетерогенді  био
катализ  дегенде, 
иммобилизденген  биообъектілерді,  ал  гомогенді  биокатализ  -  бос 
биообъектілерді ескереді.  
 
Антропогендік  әр  түрлі  іс-әрекеттердің  нәтижесінде  қоршаған  ортаның 
түрлі  ластаушылары  –  тұрмыстық  және  өндірістік  қатты  және  сұйық 
қалдықтар,  мұнай  өнімдері,  пестицидтер  мен  минералды  тыңайтқыштар, 
ауыр металдар, радионуклидтермен көптеп ластануда.  
Қоршаған 
ортаны 
ластаушы 
заттардан 
тазалау 
барысында 
иммобилизденген микроорганизмдерді кеңінен қолданады. 
Сонымен, 
казіргі 
кезде 
иммобилизденген 
биокатализаторлар 
биотехнологияның  әр  түрлі  салаларында,  соның  ішінде,  құнды  қосылыстар  
алуында,  су  мен  топырақтың  биологиялық  тазалау  сияқты  маңызды,  көп 
масштабты процестерде қолданылады. 
 


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   47




©www.melimde.com 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
Сабақтың тақырыбы
бойынша жиынтық
жиынтық бағалау
Сабақтың мақсаты
Сабақ тақырыбы
ғылым министрлігі
тоқсан бойынша
рсетілетін қызмет
бағалауға арналған
Жалпы ережелер
Сабақ жоспары
Қазақстан республикасы
қызмет стандарты
бекіту туралы
жиынтық бағалауға
жиынтық бағалаудың
республикасы білім
тоқсанға арналған
бағалау тапсырмалары
Қазақстан республикасының
Реферат тақырыбы
арналған тапсырмалар
арналған жиынтық
білім беретін
бағдарламасына сәйкес
Әдістемелік кешені
болып табылады
мерзімді жоспар
бағалаудың тапсырмалары
туралы хабарландыру
Қазақстан тарихы
арналған әдістемелік
пәнінен тоқсанға
республикасының білім
сәйкес оқыту
Қазақ әдебиеті
Мектепке дейінгі
оқыту мақсаттары
қазақ тілінде
нтізбелік тақырыптық
жалпы білім
Жұмыс бағдарламасы
оқыту әдістемесі
білім берудің
Республикасы білім
әдістемелік ұсыныстар
Инклюзивті білім
пәнінен тоқсан
туралы анықтама
тақырыптық жоспар
мамандығына арналған