3.Фермент продуценттері – микроорганизмдерді өсіру технологиясы. Ферменттік препараттарды тазалау және дайындау технологиясы.

Ферменттерді тірі клеткалар түзеді, яғни микроорганизмдер де, клетка ішінде жинақта алады немесе клеткадан тыс ортаға бөлінеді. Спирт пен сыра дайындауында, кондитерлік, тамақ өнеркәсібінде, тері өндеу, целлюлозалық қағаз өндірісінде, жуғыш заттар шығаруға және медицинада қолданады; клеткадан тыс гидролазаларға сұраныс өте көп (амилазалар, пектиназалар, протеиназалар, глюкоизомеразалар және т.д.); негізгі өндірушілері микроскопиялық саңырауқұлақтар мен бациллалар, және ашытқы клеткалар, акти-номицеттер және басқа да бактериялар.

Биотехнологиялық өндірісте жиі қолданатын гидролазалар:

- α-амилаза: В. subtillis, В. licheniformis, Aspergillus oryzae, Asp. awamori, Asp. niger;

- глюкозоизомеразалар: Bacillus spp., Streptomyces spp., Asp. Niger;

- пектиназалар: Bacillus spp., Aspergillus spp., Fusarium spp., Penicillium spp.;

- протеиназалар: Bacillus spp, Aspergillus spp., Penicillium spp.;

- целлюлазалар: Clostridium spp., Trichoderma spp., Aspergillus spp. жене т.б.;

- сілтілі фосфатаза: B.subtilis

Ферменттер – тірі жасушалардың түзетін биологиялық катализатор болып саналатын белокты зат. Ферменттер микробтардың зат алмасуында маңызды роль атқарады. Микроорганизмдер ферменттерінің белсенділігі жоғары болғандықтан және әртүрлі әсерлерге иеленгендіктен оларды өндірісте, ауыл шаруашылығында, медицинада кеңінен қолданыла бастап, бірте-бірте өсімдіктер мен жануарлардан алынатын ферменттердің орнын басуда. Мәселен, зең саңырауқұлақтарының түзген 1 г амилазасы 1 тонна қантты крахмалға айналдыра алады екен. Конструктивті ферменттер ортаның жағдайына қарамастан микроб жасушасында әрдайым болады, ал индуктивті немесе адаптивті ферменттер тек қажет болған жағдайда ғана синтезделеді. Аталмыш ферменттер тек өздеріне лайықты субстраттар (пенициллиназа, сілтілі фосфотаза, бета-галактозидаза және т.б.) болғанда ғана пайда болады. Мәселен, микроорганизмдерді қоректік ортаға антибиотик қосқан кезде микроорганизмдер оны талқандайтын пенициллиназа ферментін түзе бастайды. Бактериялардың құрылымдарын жасауға керекті өнімдер жасуша цитоплазмасында түзіледі де, цитоплазмалық мембрананың сыртқы беткейіне ауысып, онда ферменттердің көмегімен морфогенез процесінің нәтижесінде капсула, жасуша қабырғасы және т.б. құруға айналады.

4.Өсімдіктерді қорғаудың биотехнологиялық әдістері. Микробтық жерді тыңайтқыш препарттар және олардың тиімділігі. Бактериялық, вирустық және саңырауқұлақтық энтомопатогендік препараттар.

2. Энтомопатогенді препараттарды алу технологиясы. Нитрагин және ризотрофин бактериялық тыңайтқыштарын алу.

Мәдени өсімдіктер түрлі зиянды шөптерден, кеміргіштерден, жәндіктерден, нематодалардан, фитопатогенді бактериялардан, саңырауқұлақтардан, климаттың жағымсыз жағдайларынан зардап шегеді. Қазіргі кезде көптеген елдерде 30дан аса энтомопатогенді(жәндіктер үшін патогенді) препараттар өндіріледі. Олар белгілі бір жәндіктердің түрлерінің жоғарғы телімділігімен және адамға, жануарлар мен құстарға қауіпсіздігімен сипатталады. Микроорганизмдер негізінде алынатын энтомопатогенді препараттар биоценоздарда жағымсыз өзгерістерді болдырмайды және аймақтағы экологиялық жағдайды өзгертпейді. Бактериалды энтомопатогенді препараттардың маңызды көзі болып Bacillus thuriagiensis табылады. Бұл топтың бактериялары бірнеше жүздеген зиянды жәндіктерге үшін, соның ішінде жапырақжейтін жәндіктер үшін – алма, жүзім, орамжапырақ, орман ағаштарының зиянкестері үшін патогенді болып келеді. Оларға тән қасиеті – жасушада жәндіктер үшін токсикалық кристалды қоспалардың болуы. Токсин гусеница ішегінің параличін туғызып, оның эпителиінің ыдырауына әкеледі. Препараттардың өндірісінде Bac.thuringiensis-нің 4 түрінің маңызы бар: I) var.dendrolimus - дендробациллин препараты; 2) var. galleriae - энтобактерин препараты; 3) var. insectus - инсектин препараты; 4) var. alesti - алестин. Микробты препараттар порошок(ұнтақ) және дуст түрінде шығарылады. Алу технологиясы негізделген: тереңдік культивирлеу: себінді материалды лабораторияда арнайы аппараттарда өсіру, ферментерде өндірістік культивирлеу, культуралды сұйықтықты концентрлеу, кептіру, дайын препаратты стандарттау және орау. Микроскопиялық саңырауқұлақтар негізіндегі препараттардың көптеген зиянды жәндіктерді жою мүмкіндігі бар, жәндіктерде микоз ауруын туғызады. Саңырауқұлақтық энтомопатогенді препараттар Beaveria саңырауқұлағын(ақ мускардина қоздырушысы) культивирлеуге негізделеді. Саңырауқұлақ жасанды орталарда оңай культивирленеді. Спораларын центрифугалайды да, толтырғышпен(тальк, бор, т.б.) араластырады. Зиянды жәндіктермен күресу үшін жәндіктердің вирустарын қолдануға болады. Жәндіктердің ауруларын туғызатын 300 вирус белгілі. Вирусты препараттарын дайындау қиынға соғады, себебі вирустар тек тірі жасушаларда ғана көбееді. Препараттар: вирин - ЭНШ (против непарного шелкопряда), вирин-ЭКС (против капустной совки) и вирин - АББ (против американской белой бабочки). Биологиялық (бактериалды) тыңайтқыштар. Нитрагин – Rhizobium туыстығының белсенді түйнек бактериялардың негізінде дайындалған бактериалды тыңайтқыш, ол бұршақ тұқымдастардың(бұршақ, фасоль, соя, клевер, люцерна, т.б.) өнімін жоғарлатуға арналған. Нитрагиннің өнеркәсіптік өндірісі асептикалық биотехнологиялық өндіріске негізделген. Культивирлеу үшін жүгері экстракты, меласса, минералды тұздар сияқты компоненттері бар қоректік ортаны қолданады. Азотобактерин – Azotobacter chro-ococcum микроорганизмнің культурасының негізінде алынған бактериалды тыңайтқыш. Bacillus megaterium-нан алынған фосфобактерин препараты күрделі органикалық қосылыстарды қарапайым қосылыстарға дейін ыдыратады.

Биотынайтқыштар.Атмосфералық азотты фиксациялайтын микроорганизмдер өсімдіктерді азотпен байыту көзі ретінен басқа олардың өсуін ширататын гормондар түзеді, фитопатогенділерге антагонизмдік байқатады.

Жерді тынайтататын түйнек бактерияларының биомассасы бар препараттар ауыл шаруашылығында 100 жылдан астам қолданы-лып келеді, егінді 5-20% (соя, үрме бүршағы, бүршақ) жоғарла-тады.

Келесі микроорганизмдер топтары қолданылады:

• түйнекті бактериялар туыстары - Rhizobium (жылдам өсетіндер) және Bradyrhizobium (бәсеңдеп өсетіндер); нитрагин препа­раты; бүршақ дақылдары (Rh. trifolii - жоңышқа, Rh. japonicum -соя, Rh. faseoli - үрме бүршағы, Rh. lupini- люпин және басқа);

• Frankia, актиномицеттер, ризобий секілді ағаштар тамырла-рында және бүталарда симбиозды азотты фиксациялайды;

- Azotobacter, азотобактерин препараты, негізінен оранжерея-лык, және парниктегі өсімдіктерде кездеседі, бос күйде тіршілік ететін микроорганизмдер, симбиоздық емес азотты фиксациялайды;

• Agrobacterium, Arthrobacter, Azospirillum және басқа прока­риоттар симбиозды емес, ассоциативті азотфиксациялау жүргізеді (ризосферада, ризопланда - тамырлар бетінде). Осы топ бактерия­лар арасында фитопатогендері кездеседі, мысалы, Agrobacterium tumefaciens;

• Көк-жасыл балдырлар (цианобактериялар) Tolypothrix tennis, Anabaena cylindrica, Nostoc linckia және т.б. Вегетациялық кезең уақытында 1 га 50 кг дейін атмосфералық азот байланысады, бірақ, оларды дақылдандыру үшін өте көп су мен күн сәулесі қажет.

Биотыңайтқыштар Германияда алғашқы тыңайтқыш - нитра­гин жасалган кезде 1896 жылдан бастап ауылшаруашылығында өндіріліп, қолданыла бастады. Қазіргі уақытта егіс алқаптарында әртүрлі биотыңайтқыштар қолданылады, солардың ішінде:

• ризоторфин (Rhizobium), ақуыз және витаминдер мөлшерін көтеріп бүршақ, соя, асбүршағының және т.б. өнімдерінін шы-ғымдылығы 5-20% дейін артырады;

• азотобактерин (Azotobacter), жылыжайлық және парникті өсімдіктерде биотин, гетероауксин, гиббереллин, никотин және пантетен қышқылының синтезін күшейтеді;

• цианобактерияларды колдану - альголизация (азот бекітетін көкжасыл балдырлардың 130 жуық түрі) - Anabaena, Nostoc, Toly-pothrix және т.б., күріштік және суармалы eric алқаптарында.

Бактериалық тыңайтқыштарды биореакторларда ферментация нәтижесінде алады, биомассаны сепарациялайды, концентрация-лайды, кептіреді және себу алдында топыраққа енгізіледі.

Цианобактерияларды инсоляция жагдайында арнайы бассейн-дерде дақылдандырады, 3 аптадан кейін 1 га су бетінен суарылған және күріштік егіс алқаптарында колданылатын 15 тоннаға жуық биомасса жиналады.

Егер азот бекітетін прокариоттар өсімдіктердің азотқа қажетті-лігін қанағаттандырса, сондықтан топырақтагы байланысқан азот-қа тәуелді болмаса, онда саңырауқүлақтар оларға фосфор жеткі-зуді қамтамасыз етеді. Саңырауқүлақтар және өсімдіктер симбио­зы нәтижесінде микориза түзіледі. Саңырауқүлақтар тамырлық жүйеде көбейіп, оның көлемін үлғайтады және фосфаттарды өсім-діктермен жеңіл сіңірілетін ерігіш қосылыстарға ауыстыра алады.

Микроорганизмдер өсімдіктер клеткаларына дейін азот пен фосфорды жеткізуді жеңілдетумен қатар циклді қүрылыстың томен молекулалы, азотсыз қосылыстары болып табылатын өсуді реттеуші синтез жолымен өсімдіктердің өсуі мен дамуын реттейді:

• ауксиндер, саңырауқүлақтармен (Nectria galligene), бактерия-лармен (Azotobacter, Rhizobium) синтезделеді;

• гиббереллиндер, саңырауқүлақтармен (Fusarium moniliforme, Collybia conigens), актиномицеттермен (Actinomyces chromogenes, A. flavus), бактериялармен (Azotobacter, Agrobacterium, Rhizobium) синтезделінеді;

• цитокининдер, саңыраукүлақтармен (Nectria galligene, Taph-rine spp., Cytospora spp.), актиномицеттермен (Streptomyces spp.), бактериялармен (Azotobacter, Agrobacterium, Rhizobium) өндіріледі.

Арпа, күріш, бидай, қонақ жүгері (сорго) дәндерін өңдеуде инокуляторлар ретінде Azospirillum (A. brasielense, A. lipoferum) бактерияларын қолдану кезінде өнім 10-30%-ға жоғарылайды.

Фитопатогендердің өсуі мен көбеюін тежеу субстратка бәсеке үрдісінде немесе антибиотикалық заттар өнімдерімен қамтамасыз етіледі: -ризосфераға тақау топырак қабатында болатын, темірдін көп бөлігін байланыстыратын сидерофорлар синтезі. Фитопатогендер сонымен қатар сидерофорларды синтездейді, бірақ ризосфералық бактерияларға қарағанда темірге байланғыштығы төмен. Ризосфе-ралық бактериялар субстратқа бәсекеден тыс қалады;

- фитопатогендердің өсуі мен көбеюін тежейтін антибиотик-тердің өндірілуі. Мысалы, псевдомонадалар, агробактериялар және т.б. фитопатогендерді тежейтін агроциндер, гербиколин, оомицин, феназин, пирролнитриндерді синтездейді.

Кейбір микроорганизмдер (псевдомонадалар, энтеробактерия-лар және т.б.) патогенді саңырауқұлақтардың клетка қабырғасын бұзатын ферменттерді (липазалар, хитиназалар, протеазалар) син-тездейді.