Microsoft Word omk leksiya jiynaq

 
 
 
 
 
 
 
 
 

---

4-LEKCIYA. 
BIOTEXNOLOGIK PROCESSLERDIŃ SHIYKI ÓNIM HÁM OLARDAN 
ALÍNATUǴÍN ÓNIMLER 
Temanıń maqseti: Kóplegen zamanagóy biotexnologik óndiristiń onimi mikroblı 
sintez, yaǵniy túrli biologiyalıq aktivzatlardı mikroorganizmlar járdeminde 
sintezlew esaplanadı. 
Joba : 
1. Biotexnologiyanıń ob'ektleri 
2. Baslanǵısh metabolitlerdiń alınıwı. 
3. Ekilemshi metabolitlerdiń alınıwı. 
Ádebiyatlar: 1: 246-250; 2: 238-240 
Tiykarǵı túsinikler: bakteriyalar, aktinomitsetlar, rikketsiyalar, tsianobakteriyalar 
E. coli, Bac. Subtilis, tsefalosporinlar --- Cephalosporium hám penitsillinlar - 
Penicillium. 
Biotexnologiyanıń ob'ektleri - mikroorganizmlar, haywan hám ósimlik 
kletkaları, transgen haywan hám ósimlikler, hám de kletkalar daǵı kóp 
komponentli ferment sistemaları hám bólek fermentler bolıp tabıladı. 
Kóplegen zamanagóy biotexnologik óndiristiń tiykarı mikroblı sintez, 
yaǵniy túrli biologiyalıq aktivzatlardı mikroorganizmlar járdeminde sintezlew 
esaplanadı. 
Ob'ekttiń tábiyatına qaramastan, qálegen biotexnologik processtiń 1-basqıshı 
organizmler (mikroblar bolsa), kletka yamasa toqımalardıń (ósimlik yamasa 
haywanlar bolsa ) taza kul'turasini alıw esaplanadı. Ósimlik hám haywan 
toqımaları kul'turalaridan biotexnologiyanıń ob'ektleri retinde paydalanıw 
metodikalıq kózqarastan mikroorganizm kul'turalaridan parq etpeydi. 
Házirde mikroorganizmlerdiń 100 000 artıq túrine xarakteristika berilgen. 
Bular prokariotlar (bakteriyalar, aktinomitsetlar, rikketsiyalar, tsianobakteriyalar) 
hám eukariotlarning bir bólegi (uyıtqılar, ipsimon zamarıqlar, ayırım suvotlari) 
bolıp tabıladı. Mikroorganizmlar hár túrli bolıwına qaramay, qaysı ónim alınıwı 
kerekligiga qaray olardı tuwrı tańlay biliw kerek. Eń kóp hám tereń úyrenilgen 

---

mikroorganizmler - ishek tayaqshası (E. coli), pishen tayaqshası (Bac. subtilis) 
hám ashıtqı zamarıqları (S. cerevisiae) bolıp tabıladı. 
Biotexnologik ob'ektti tańlawda (mısalı, mikroorganizm-produtsent) pútin 
ónimdi 
sintezlash 
ózgesheligi 
tiykarǵı 
kriterya 
esaplanadi. 
Bunda 
mikroorganizmlar tómendegi ayrıqshalıqlarǵa ıyelewi kerek: 
Tez ósiw pátine iye; 
Óziniń turmıs iskerligi ushın arzan substratlarni jumsawı ; 
Sırtqı mikrofloraga hám faglarga salıstırǵanda shıdamlı, yaǵniy básekige shıdamlı 
bolıwı. 
Bulardıń barlıǵı pútin ónim alıwǵa ketetuǵın sarp etiw-ǵárejetlerdi azaytadı. 
Tábiyaatda barlıq talaplarǵa juwap beretuǵın organizmler uchramaydi. Mısalı : 
Bir kletkalı organizmler joqarı organizmlerge salıstırǵanda tez ósedi hám olarda 
sintetik processler tez ketedi. Lekin bul barlıq mikroorganizmlarga tiyisli emes. 
Mısalı, oligotrof mikroorganizmlar júdá aste ósiwsada, olardan kóplegen qımbatlı 
ónimler alıw múmkin hám qolay. 
Turmısı iskerligi dawamında quyash nurı energiyasınan paydalanıwshı 
mikroorganizmlar fotosintezlewshi mikroorganizmlar dep ataladı. Olardıń bir 
bólegi (tsianobakteriyalar hám fotosintezlovchi eukariotlar) uglerod dáregi retinde 
SO
2
dan paydalanadı, tsianobakteriyalardıń ayırımları bolsa atmosfera azotini jutıw 
qásiyetine de iye. Fotosintezlovchi mikroorganizmlar ammiak, vodorod, belok hám 
bir qansha organikalıq birikpeler alıw ushın produtsent esaplanadılar. Lekin olardıń 
genetikalıq dúzilisi hám turmıs iskerliginiń molekulyar-biologiyalıq mexanizmleri 
jaqsı úyrenilmagan. 
Joqarı xaroratda ósetuǵın termofil mikroorganizmlarning ózgesheligi sırtqı 
(biygana ) mikroflorani ósiwine tosqınlıq etedi. Bular spirtler, aminokislotalar, 
fermentler, molekulyar vodorod alıw ushın produtsenti esaplanadılar. 
Termofillar sintezlaydigan fermentler ıssılıq, ayırım oksidlovchilar, 
detergentlar, organikalıq erituvchilar hám basqa qolaysız faktorlarǵa salıstırǵanda 
da talay shıdamlı esaplanadılar. Olar ápiwayı temperaturada da aktivlik kórsete 
aladılar. Mısalı, ayırım termofil mikroorganizmlardan alınatuǵın proteazalar 750 S 

---

de 200 S ga salıstırǵanda 100 ret kemrek aktivlik kórsetediler. Olardıń bul 
ózgesheligi ayırım islep shıǵarıw sanaatında zárúrli áhmiyetke iye. Mısalı, 
Thermus aquaticus - termofil bakteriyasınıń Taq-polimeraza fermenti gen 
injeneriyasida keń isletiledi. 
Baslanǵısh metabolitlarning alınıwı. 
Baslanǵısh metabolitlar - mikroblardıń ósiwi ushın zárúr bolǵan, molekulyar 
massası 1500 dal'tondan kem bolmaǵan, tómen molekulalı birikpeler bolıp tabıladı. 
Olardıń bazilari makromolekulalarning qurılıs blokı, basqaları bolsa kofermentlar 
sintezida qatnasadılar. Sanaat daǵı eń zárúrli metabolitlar - aminokislotalar, 
organikalıq kislotalar, purin hám pirimidin nukleotidlari, erituvchilar hám 
vitaminlar esaplanadılar. Mikrob kletkaları, basqa tiri organizmler sıyaqlı kóp 
muǵdarda baslanǵısh metabolitlarni islep shıǵarmaydı. Baslanǵısh metobolitlar 
óndiriste kóbirek autotrof mikroorganizmlardan paydalanıladı. 
Autotrof mikroorganizmlar sintez etetuǵın kóplegen aminokislotalar hám 
nukleotidlar, fermentatsiya processinde islep shiǵarıladı. Brevibacterium flavum 
hám Corynebacterium glutamicum shtammlari azıq ortalıǵı quramındaǵı qantlardı 
1/3 bólegin lizinga aylantıra aladılar. Sol jol menen 1 l ortalıqta 74 gramgacha lizin 
alınadı. Lizin - metabolitik joldıń aqırǵı ónimi bolıp, bul jol metionin hám 
treoninni payda bolıwına da alıp keledi. Lizin hám treonin bul joldıń birinshi 
fermenti aspartatkinaza menen óz-ara baylanisıp, onı aktivligin basqaradi. Eki 
aminokislotanıń jıynalısı aspartatkinaza fermentiniń aktivligin ingibirlaydi. Gen 
degi birinshi tip mutatsiya bul fermenttiń aktivligin buzadı hám de treonin hám 
metionin sintezini baylanıstırıp qóyadı. Nátiyjede bul fermentler ingibitorlaridan 
biri (treonin) joǵaladı. Keyininen bunday auksotrof mutant quramında treonin hám 
metionin bolǵan ortalıqqa eqiladi. Lekin ámeldegi bolǵan treonin, lizin biosintezini 
toqtatıw ushın jetkilikli bolmaydı hám ol toplana baslaydı. 2-tip mutatsiyalar 
aspartatkinaza rementining aktivligin ózgertiredi. Nátiyjede ol lizin menen óz-ara 
tasirga kirisiwa almaydı hám bul aminokislotanıń sintezi ingibirlanmaydi. 
Belok molekulasın quraytuǵın 21 aminokislotadan shólkemlesken 
beloklardıń 8 tasi (jas balalar ushın bolsa 10 tasi) almasmaytuǵın aminokislotalar 

---

bolıp, olar organizmge azıqa menen birge túsiwi kerek. Bulardan eń áhmiyetlileri 
metionin hám lizin bolıp tabıladı. Metionin sintetik jol menen, 80% lizin bolsa 
fermentatsiya 
jolı 
menen 
biosintetik 
usılda 
alınadı. 
Aminokislotalardı 
mikrobiologik sintezlashning áhmiyetli tárepi sonda, bul process nátiyjesinde 
biologiyalıq aktiv izomerlar da alınadı. 
Natriy duzı kórinisinde tatımlıq retinde isletiletuǵın glutamin kislotası 
Brevibacterium flavum hám Corynebacterium glutaminicum kul'turalaridan 
alınadı. 
Sanaatda keń isletiletuǵın organikalıq kislotalardan biri sirke kislotası 
esaplanadı. Ol, rezina, plastmassa, atsetat talshıqları, farmatsevtik preparatlar, 
insektitsidlar óndiriste isletiledi. Yaponiyada sirke kislota, aminokislota islep 
shıǵarıw processinde alıp barılatuǵın fermentatsiyada substrat retinde de isletiledi. 
Sút kislotası, bıjıp ashıw jolı menen alınǵan birinshi organikalıq kislota bolıp 
tabıladı. Ol azıq awqat sanaatında oksidleytuǵın retinde, sonıń menen birge, 
galvanostegiyada hám tez bólekleniwshi plastmassa óndiriste keń isletiledi. 
Ekilemshi metabolitlarning alınıwı. 
Ekilemshi metabolitlar (idiolitlar da dep ataladı ) - taza kul'turada ósiw ushın 
zárúr bolmaǵan tómen molekulalı birikpeler bolıp tabıladı. Olardı shegaralanǵan 
taksonomik gruppalar islep shıǵaradılar. Ekilemshi metabolitlarga antibiotiklar, 
alkaloidlar, fitogormonlar hám júzimsinlar kirediler. 
Ekilemshi metabolitlarni islep shıǵaratuǵın mikroorganizmlar birinshi 
basqıshda tez ósedi, keyin tropofaza basqıshın oteydiler. Bul basqıshda kem 
muǵdarda ekilemshi elementlar sintezlanadi. Mikroorganizmlar óstirilayotgan azıq 
ortalıǵında bir yamasa bir neshe azıq elementların azayıwı esabına idiofazaga 
ótiledi. Naǵız ózinday sharayatta idiolitlar sintezi kúshayadi. Antibiotiklar 
olinayotganda, mikroorganizmlar kóbinese tropofaza waqtında óziniń jeke 
antibiotiklariga bayqaǵısh bolıp qaladı. Idiofazada bolsa olarǵa salıstırǵanda 
shıdamlı boladı. Antibiotik óndiriwshi mikroorganizmlarni óz-ózin joq etiwin aldın 
alıw maqsetinde, tezlik menen idiofazaga ótqazib alıwǵa háreket etiledi. Keyininen 
mikroorganizmni bul fazada ósiriw dawam ettiriledi. 

---

 Antibiotiklar - mikroblar sintezlaydigan farmatsevtik birikpelerdiń eń úlken klası 
bolıp tabıladı. Bul klasqa zamarıqlarǵa qarsı dáriler, ósmaga (isikke) qarsı dáriler 
hám alkaloidlar kiredi. 
Filamentoz zamarıqlardıń 6 túri (atap aytqanda, tsefalosporinlar --- 
Cephalosporium hám penitsillinlar - Penicillium) 1000 ǵa jaqın túrli 
antibiotiklarni, nofilamentoz bakteriyalardıń 2 túri 500 ge jaqın antibiotiklarni, 
aktinomitsetlarning 3 túri 3000 ge jaqın antibiotiklarni sintez etiwleri anıqlanǵan. 
Ósma keselliklerine qarsı elementlardıń sanı sheklengen. Tokıo institutında 
Streptomyces verticillus kul'turasidan ajıratıp alınǵan bleomitsin dep atalatuǵın 
element - glikopeptid tábiyaatına iye bolıp, ol ósma kletkalarnining DNKsini 
bóleklew hám DNK, RNK replikatsiyasini buzıw ózgeshelikine iye. Ekinshi 
gruppa ósmaga qarsı reagentlar aminoglikozid birlik hám antratsiklin 
molekulasınıń óz-ara kombinatsiyasına tıykarlanıp jaratılǵan. Bul preparatlarning 
kemshiligi, olardı júrek iskerligine unamsız tasir kórsetiwi menen baylanıslı. 
Qımbatlı hám aktiv produtsentlarni jaratıw procesiniń ajıralmaytuǵın bólegi 
bolıp selektsiya esaplanadı. Selektsiyaning tiykarǵı jolı kerekli produtsentni tańlap 
alıwdıń hár bir basqıshında olardı genomlariga sırtqı faktor menen tasir kórsetiw 
hám konstruktsiya qılıw bolıp tabıladı. Mikroblı texnologiya processinde 
tiykarınan basqıshlı selektsiya usılında paydalanıladı, yaǵniy processtiń hár bir 
basqıshında mikroorganizmlar populyatsiyasi arasından kóbirek aktivlikke iye 
bolǵan variantları tańlap alınadı (spontan mutantlar), keyingi basqıshlardıń hár 
birinde jańa, aldınǵısına salıstırǵanda natiyjelilew bolǵan shtammlar tańlap alınadı 
hám nátiyjede dawam ettirilaveradi. 
Nátiyjeli produtsentlarning selektsiyasi procesin indutsirlangan mutagenez 
metodın qóllaw menen tezlestirse boladı. 
Mutagen tasirlar retinde UF, rentgen hám gamma -nurlanıwlar, malum bir 
ximiyalıq elementlardan paydalanıladı jáne bul tasirlar nátiyjesinde DNKning 
baslanǵısh dúzilisinde ózgerisler payda boladı. 
Bul usıl menen selektsiya etilgende de mikroorganizm klonlari (kletka 
yamasa 
mikroorganizmlar 
kompleksi) 
basqıshpa-basqısh, 
bioximiyalıq 

---

tekseriwden ótkeriledi hám eń aktivleri ajıratıp alınıp, mutagenlar menen qayta 
tasir etiledi. Bul process názerde tutılǵan maqsetke eriwgunga shekem dawam 
ettiriledi. 
Mikrobiologiya sanaatı ushın mikroorganizmlar selektsiyasi hám jańa 
shtammlarni jaratıw, olardıń jemisdorlik ózgeshelikine, yaǵniy ol yamasa bul 
ónimdi payda etiwine qaratılǵan bolıp tabıladı. Bul máseleler kletka daǵı basqarıw 
processlerdi ózgertiw menen ámelge asıriladı. Sol sebepli bakterial kletkalarda júz 
bolatuǵın bioximiyalıq processlerdi basqarıwdı jaqsı túsiniw kerek boladı. 
Malumki, bakteriyalardaǵı bioximiyalıq reakciyalardı 2 jol menen ámelge 
asırıw múmkin. Birinshisi júdá tez (sekund yamasa minut ishinde) bolıp, 
fermenttiń individual molekulasınıń katalitik aktivligin ózgertiwge tiykarlanǵan. 
Ekinshisi, salıstırǵanda astelew keshedi (bir neshe minut dawamında ) hám bunda 
fermentler sintezining tezligi ózgertiriledi. Hár eki mexanizmde de sistemalardı 
basqarıwdıń birden-bir principi - qayta baylanısıw principi isletiledi. 
Hár qanday metabolitik joldı basqarıwdıń eń ápiwayı usılı, substrat ańsat 
alınatuǵın yamasa fermenttiń bar-joq ekenligin anıqlawǵa tiykarlanadı. 
Haqıyqattan da, substrat muǵdarınıń azayıwı (ortalıqta tómen kontsentratsiyada 
bolıwı ) usı metabolitik jol arqalı anıq bir elementtıń sintezlanish tezligin azaytadı. 
Basqa tárepden, substrat kontsentratsiyasınıń asıwı, metabolitik joldıń 
turaqlılasıwına alıp keledi. 
Tap sonday nátiyje, ferment kontsentratsiyasın asırıw nátiyjesinde de júz 
beredi. 
Mısalı, 
tiyisli 
ferment 
sintezini 
qadaǵalaw 
etiwshi 
genlerdi 
amplifikatsiyalash menen ámelge asıriladı. Kletkada metabolitik reakciyalar 
aktivligin basqarıwdıń eń keń tarqalǵan usılı retroingibirlash tipi boyınsha 
basqarıw esaplanadı. 
Ósip atırǵan kletkalar sintezlaydigan mińlaǵan fermentlerdiń bazilari 
mudami hám azıq ortalıǵına baylanıslı bolmaǵan halda payda boladı, basqaları 
bolsa olarǵa tasir etiwshi substrat ámeldegi bolǵandaǵana payda boladı. 
Birinshilerine konstitutiv fermentler (gidroliz fermentleri hám b.) ekinshilerine 
bolsa adaptiv yamasa indutsibel fermentler kiredi. Mısalı, glyukozalı ortalıqta ósip 

---

atırǵan E. coli kletkaları az muǵdardaǵı laktozaning metabolizmida qatnasıw 
etiwshi fermentlerdiń, hám de bul mikroorganizm kletkaları ózlestira alatuǵın 
ugleroddıń basqa dáreklerin metobolizmda qatnasıw etiwshi fermentler saqlaydı. 
Bul mikroorganizm laktozali ortalıqqa ótkerilse, 1-2 minuttan keyin laktoza 
utilizaciyasınıń tiykarǵı fermenti β-galaktozidazaning aktivligi asadı. Bul ferment 
laktozani glyukoza hám galaktozagacha gidrolizlaydi. Keyingi qısqa waqıt ishinde 
β-galaktozidazaning aktivligi baslanǵısh dárejege salıstırǵanda 1000 ret artadı. 
Basqasha aytqanda, bul jerde ferment sintezining induktsiyası júz boladı. 
Ferment induktsiyası - kul'tural ortalıqta malum bir ximiyalıq birikpediń 
(induktor) dıń payda bolıwına, ferment sintezining juwabı bolıp tabıladı. Kóbinese 
substratlarning sarplanbaǵan analoglari induktor bolıp esaplanadı. Mısalı, β-
galaktozidaza ushın laktozaning metabolizmida qatnaspaytuǵın analogi-izopropil 
β-D-tiogalaktopiranozid (IPTG) induktor esaplanadi. Basqa tárepden, substrat 
mudamı da ózine tiyisli ferment sintezining induktori esaplanavermaydi. Laktoza, 
induktor bolıwı ushın aldın óziniń izomeri allolaktozaga aylanıwı kerek. 
1961 jılı F. Jacob hám J. Monod, E. coli bakteriyaları tárepinen laktozaning 
utilizaciya procesin genetikalıq hám bioximiyalıq úyreniwleri nátiyjesinde “operon 
modeli” atlı kontseptsiyanı islep shıqqanlar. Bul modelge kóre, basqarıwdıń bul 
sisteması 4 komponentten ibarat esaplanadi: strukturalı genler, gen-regulyator, 
operator hám promotor. Gen-regulyator operator menen baylanıstırna alatuǵın 
belok -repressorni strukturasın anıqlaydı. Bul óz gezeginde onıń janındaǵı 
strukturalı genler iskerligin qadaǵalaw etedi. Promotor transkriptsiya fermenti - 
RNK-polimeraza menen baylanısatuǵın bólekti quraydı. Eger, belok -repressor 
operator menen baylanısqan bolsa, ol halda RNK-polimeraza promotorga jaylawa 
almaydı hám informatsion RNK sintezlanmaydi. Bunıń nátiyjesi bolsa, tiyisli 
fermentler sintezining júz bermasligi bolıp tabıladı. Birinshi ret qamtılǵan 
úyrenilgen operon, ishek tayaqchasining laktozali operoni bolıp tabıladı. 
Avtorlardıń pikrine qaraǵanda, repressor 2 ayriqsha orayǵa iye bolǵan allosterik 
beloktan shólkemlesken. Olardan biri operatordıń nukleotid izbe-izligine, ekinshisi 
bolsa induktor molekulasına uqsas bolıp tabıladı. Induktor menen repressorning 

---

óz-ara tasiri repressorni operatorǵa uqsaslıǵın azaytadı, nátiyjede operator 
ajraladi`. Lac-operoni repressori taza halda ajıratıp alınǵan jáne onı 4 birdey 
subbirlikdan dúzilgenligi anqlangan (ulıwma buyım. massası 150 000 D). Hár bir 
subbirlik induktorning 1 molekulası menen óz-ara munasábetke kirisiwedi, yaǵniy 
repressorni tolıq inaktivatsiyaga ushıratıw ushın induktorning 4 molekulası kerek 
boladı. Taza haldaǵı reprossor operatorǵa júdá uqsaydı hám ın vitro sharayatında 
Lac-operatordıń nukleotid izbe-izligi menen baylanıstırna aladı. Induktor bolsa, bul 
baylanısıwdı buzadı. Bul nátiyjeler F. Jacob hám J. Monod gipotezasini tolıq 
tastıyıqlaydı. 
Qálegen operonning basqarıwshı elementi bolıp, DNK dıń promotor dep 
atalıwshi bólegi esaplanadı. Operonning bul bólegi transkriptsiya procesin baslaw 
ushın RNK-polimeraza menen birlesedi. Transkriptsiyaning barıwı promotorning 
ózgeshelikine baylanıslı. Promotor bólegindegi mutatsiya onıń aktivligin ózgertirip 
operon ekspressiyasini asırıwı yamasa kemeytiwi múmkin. Promotorning bul 
ózgeshelikinen salıstırǵanda aktiv produtsentlarni jaratıwda paydalanıladı. 
Qadaǵalaw ushın sorawlar
1. Ósma keselliklerine qarsı elementlar? 
2. Transkriptsiyanıń barıwı promotorning áhmiyeti? 
3. Ferment induktsiyası procesi?