Дәріс №1

ЭКОБИОТЕХНОЛОГИЯ» ПӘ НІНЕН

ДӘ РІС КОНСПЕКТІЛЕРІ (ТЕЗИСТЕРІ)

Жетісай, 2015

Қ ұ растырғ ан:

Дә ріс тезистері «Биология» кафедрасының

«____»_____________2015 ж мә жілісінде талқ ыланды жә не №___ бекітілді

Кафедра мең герушісі: _____________ б.ғ.к., доцент Искакова Д.Т.

Дә ріс №1

Тақ ырыбы: Экологиялық биотехнологияның қ алыптасуы

Жоспар:

1. Биотехнологияның қ алыптасуының алғ ы тарихы

2.Табиғ ат қ орғ ау шараларының классификациясы жә не негізгі бағ ыттары

Дә ріс мақ саты: Экологиялық биотехнологияның қ алыптасуын қ арастыру

1. Ө зінің қ алыптасуын микробиология ө неркә сібінің сол кезде болғ ан салаларының негізінде бастағ ан қ азіргі биотехнологияның пайда болуын XX ғ асырдың 50-ші жылдарының басына жатқ ызғ анымыз, ал аталғ ан кезең нің алдындағ ы бү кіл кезең ді ежелгі ө ркениеттерден бастау алатын биотехнологияның қ алыптасуының алғ ы тарихы деп атағ анымыз орынды болмақ.

- Биотехнологияның қ алыптасуының алғ ы тарихын бірқ атар кезең дерге бө луімізге болады:

- біздің дә уірімізге дейінгі 6-шы мың жылдық та эмпирикалық технологияның пайда болуы;

- XV-XVII ғ асырларда іргелі биологиялық ғ ылымдардың пайда болуы жә не микробиоло-гиялық ө ндірістердің қ алыптасуы;

- XIX ғ асырдың аяғ ында - XX ғ асырдың 10-шы жылдарында микробиология ө ндірістері-нің революциялық ө згерістерін тудырғ ан, ғ ылым мен микробиологиялық ө ндірістердің ө зара ә рекеттесе бастауы;

- қ азіргі биотехнологияның пайда болуы ү шін ғ ылыми- техникалық алгышарттардың жасалуы.

1) Адам атам заманнан бері ө зінің шаруашылық іс-ә рекеттерінде биологиялық организм-дерді, оның ішінде бұ лардың бар екендігін білмей, микроорганизмдерді пайдалана бастағ ан болатын. Тә жірибеде пайдаланылғ ан алғ ашқ ы микробиологиялық ү дерістері ашыту - осының кезінде органикалық субстратта микроб ферменттерінің ә серімен ө згерістер жү ріп жататын зат алмасу ү дерісі болғ ан. Микроб ү дерістерін қ оздырушылар саң ырауқ ү лақ тар, бактериялар, ашытқ ылар.Аталғ ан организмдер оң ай култивацияланады, салыстырмалы тү рдегі қ арапайым жағ дайларда жылдам дамиды жә не органикалық заттардың ыдырауын тудыратын ферменттерді синтездейді. Ежелгі дә уірлерден бері ашытуды наубайханада, сыра қ айнатуда жә не шарап жасауда қ олданып келген. Атам замандардан бері адамзат микроорганизмдердің іс-ә рекетінің теріс зардаптарымен де ұ шырасып келеді (ө німдердің бұ зылуы, адамдар мен ү й жануарларының инфекциялық аурулары). Осының нә тижесі алғ ашқ ы кезең дерде бұ л қ ұ былыстармен кү ресудің ә дістері мен тә сілдерін жасап шығ арудың эмпирикалық ә рекеттері болды. Ө німдерді консервациялау ә дістері осылайша пайда бола бастады.

2) XV ғ асырдың екінші жартысында қ азіргі жаратылыстанудың дамуы басталды. Биоло-гияның қ алыптасуына жэне дамуына осы кезең де сипаттаушы ғ ылымнан аналитикалық ғ ылымғ а айнала бастағ ан химияның табыстары елеулі ә серін тигізді. Ашыту ү дерістерінің мә нісін зерттеуде алғ а басулар орын алды; «ферменттеу» термині пайда болды, ал ашыту ү дерісі ортада ашытқ ылар мен ферменттердің бар болуымен байланыстырыла бастады. ХҮ І-ХҮ ІІ ғ асырларда алдымен Францияда, ал одан соң жер-жерде қ амырды қ опсыту ү шін сыра ашытқ ылары пайдаланыла бастады; кейініректе, сыра қ айнату технологиясының ө згеруімен жә не жетілдірілуімен, бұ л мақ саттар ү шін спирт ө ндірістерінің ашытқ ысы пайдаланыла бастады. Еуропада бактериялық сілтіден айыру ү дерістерінде мыс ө ндіріле бастады.

XVIII ғ асырдың екінші жартысында бір заттың екінші затты ыдыратуғ а қ абілетті екендігі дә лелденді. Бұ л ферменттердің спецификалы химиялық реакцияларды катализдеуге бірегей қ абілеттілігі эксперименттік зерттеуге бастау болып қ ызмет етті. Осылайша, сипаттаушы микробиологияның дамуы жә не химиялық ө згерістерді зерттеу микробиологияның жә не химияның қ алыптасуы ү шін маң ызды алғ ышарт болып шық ты.

3) XIX ғ асырда химия ғ ылымдарының дамуымен органикалық химияның негіздері қ аланды. Осы кезең де кө птеген органикалық қ ышқ ылдар, глицерин, холестерин, глюкоза, алғ ашқ ы амин қ ышқ ыдары ашылды, мочевинаны синтездеу іске асырылды. Микробиоло-гиялық ө ндірістердің ғ ылыми негіздерін жасауғ а орасан зор ә серін Франция ү кіметінің ө ті-ніші бойынша бірқ атар ө ндірістердегі технологиялық ү дерістердің бұ зылу себептерін зерттеген Луи Пастердің жұ мыстары тигізді. Қ олданбалы микробиология саласында жұ мыс істей отырып, Пастер осылар қ азіргі техникалық микробиологияның негіздерін қ алағ ан бірқ атар аса ірі іргелі жаң алық тар ашты. Пастер ауруларды, ө німдердің бұ зылуын, ашуды жә не шіруді микроорганизмдер тудыратындығ ын бұ лтартпастан дә лелдеді жә не осы органи-змдердің ортағ а келіп тү суінің экзогенділігі туралы теорияны жасап шығ арды. Сол кезде болғ ан, микроорганизмдердің ө здігінен пайда болатындығ ы туралы теорияның дә лелсіздігі осымен дә лелденді. Пастердің жұ мыстары шарап жасаудың, сыра қ айнатудың, спирт пен сірке ө ндірудің, инфекциялық аурулармен кү рестің, оны медицинада пайдаланудың ғ ылыми негіздерін қ алады. Мечников микробтардың антагонизмі туралы ілім жасады жә не осы ілімді іс-тә жірибеде пайдалану ү шін ұ сыныстарды ғ ылыми негіздеп берді. Осы кезең де азотбекіту белсенді зерттелді. Неміс зерттеушілері Гелригел мен Вилфарт бұ ршақ дақ ылдарының азот бекітуінің биологиялық табиғ атын анық тады, ал Бейеринк болса тү йнек бактерияларының таза културасын бө ліп шығ арды жэне олардың ө сімдіктердің ризосферасында кездесетіндігін дә лелдеді. Дә л сол кезде Виноградскийдің, Омелянскийдің, Надсонның, Исаченконың тамаша жұ мыстарымен геологиялық микробиологияның негіздері қ аланды; микроорганизм- дердің темірдің, калцийдің, кү кірттің ө згерістеріндегі, балшық тү зудегі рө лін зерттеу бастал-ып кетті. Тө гінді суларды биологиялық оң деудің жә не зарарсыздандырудың ғ ылыми негіздері қ аланды. Ежелгі Ү ндістан жә не Рим империясы заманынан белгілі жә не орта ғ асырларда қ ұ лдырауғ а ү шырағ ан тазарту қ ондырғ ылары ХІХ-ХХ ғ асырлардың тоғ ысында ө неркә сіптің қ ауырт дамуымен қ айтадан жіті зерттеулердің аясы бола бастады.

Осылайша, осы кезең де ғ ылыми білімдердің енгізілуі кө птеген ө ндіріс ү дерістерінің ғ ылыми негізделген биотехнологияларын жасап шығ уғ а кірісуге мү мкіндік берді.

4) Қ азіргі биотехнологияның алдың ғ ы тарихының соң ғ ы кезең ін (XX ғ асырдың 10-40-шы жылдары) шартты тү рде екі кезең ге бө луге болады. Бірінші кезең де, оның басында, негі-зінен алғ анда қ олданыстағ ы ө ндірістердің технологияларын жетілдіру жү ріп жатты, ал одан соң, микробиологияның, биохимияның жә не сол кезең дегі басқ а ғ ылымдардың жетістік-терінің арқ асында, аппаратура мен технологияларды тү пкілікті жетілдірудің нә тижесінде жаң а ө ндірістерді ұ йымдастыру ү шін негіз пайда болды. Бұ л кезең де жаң а, экологиялық таза биотың айтқ ыштар жә не ауылшаруашылық ө сімдіктерінің зиянкестерімен жә не ауруларымен кү ресуге арналғ ан биологиялық препараттар шығ арыла бастады, бірқ атар мақ сатты ө німдердің (органикалық еріткіштердің, спирттердің) ө ндірістері пайда болды, ө сімдік қ алдық тарын қ айта ө ң деудің жә не пайдаланудың биотехнологиялық ү дерістерін ө неркә сіптік сынаулар басталып кетті. Аталғ ан кезең нің екінші бір кезең і бірқ атар кү рделі заттарды - антибиотиктерді, ферменттерді, витаминдерді алудың биотехнологиялық ә дістерімен тығ ыз байланысты.

Экологиялық биотехнология - бұ л биологиялық жү йелер_Ді жә не ү дерістерді қ оршағ ан ортаны қ орғ ау жә не табиғ атты ұ тымды пайдалану міндеттерін шешу ү шін арнайы қ олдану.

Бұ л ү дерістер ауылшаруашылық, тұ рмыстық жә не ө неркә сіптік қ алдық тарды іске асыруды су ағ ыстарын жә не газ-ауа лақ тыруларын тазартуды, ксенобиотиктердің деградациясын, мә дени ө сімдіктердің жә не ү й жануарларының ауруларымен жә не зиянкестерімен кү ресу ү шін тиімді жә не улы емес _Препараттар алуды, сонымен қ атар қ уат таратқ ыштардың жә не пайдалы қ азбаларды шығ арудың баламалы жә не қ оршағ ан орта ү шін зиянсыз тә сілдерін жасауды қ осады.

Қ оршағ ан орта ө неркә сіп кә сіпорындарының зиянды ә сер етуінен қ орғ аудың тиімді тү рі аз қ алдық ты жә не қ алдық сыз технологияларғ а кө шу болып табылатындығ ын атай кетуіміз керек. Ө ндірісті экологияландыру табиғ и отағ а техногенді эмиссияларды жалпы енгізуді қ ысқ артуды ойластырады. Ө ндірісті толығ ымен қ алдық сыз ету мү мкін емес. Ө ндірістің технологиялық циклының тек жекелеген сатылары ғ ана шартты тү рде қ алдық еыз болуы мү мкін. Қ алдық сыз технология - бұ л ө нім ө ндірудің осы кезде «шикізат ресурстары ө ндіру - тұ тыну - екінші реттік шикізат ресурстары» циклында шикізат пен қ уат қ оршағ ан ортағ а кез келген ә сер етулер оның қ алыпты міндет атқ аруын бұ збайтындай етіп ең ұ тымды жә не кешенді пайдаланылатын тә сілі.

Шетел ә дебиетінде «таза ө ндіріс» термині пайдаланылады, бұ л терминмен қ оршағ ан ортаның ластануының алдын алатын жә не адамдар мен қ оршағ ан орта ү шін тә уекелді мейлінше тө мендететін технологиялық стратегия тү сініледі. Ү дерістерге қ атысты алғ анда - бұ л шикізатты жә не қ уатты ұ тымды пайдалану, улы шикізат материалдарының пайдаланылуын болдырмау, ө ндіріс барысында тү зілетін барлық лақ тырылымдар мен қ алдық тардың мө лшерін жә не улылық дә режесін азайту. Ө нім тұ рғ ысынан алғ анда таза ө ндіріс оның ө німнің шикізат ө ндіруден бастап пайдаланғ аннан кейін іске асыруғ а немесе зарарсыздандыруга дейінгі бү кіл ө мірлік циклының бойында қ оршағ ан ортағ а эсер етуін азайтуды білдіреді. Таза ө ндіріске технологияны жақ сарту, ноу-хауды қ олдану немесе ө ндірісті ұ йымдастыруды жақ сарту арқ ылы қ олжеткізіледі. Бұ л анық тамалардың ө ндірістің толық тай қ алдық сыздығ ы мү мкіндігін білдірмейтіндігін атай кеткеніміз жө н.

Қ алдығ ы аз, ресурс ү немдейтін технологияларды жасау ө ндірісті сапалық тұ рғ ыдан ө згертуге багытталғ ан бірқ атар жалпы талаптарды алғ а тартады. Оларғ а:

- барлық қ ұ рамдас бө ліктерін пайдалана отырып, шикізатты кешенді ө ң деу;

- ө ндірістік ү дерістерді оларды автоматтандырудың; электрондандырудың жә не роботтандырудың негізінде қ арқ ынды ету;

- ғ ылымды кө п қ ажет ететін, жоғ ары технологиялы автоматтандырылғ ан жү йелерді енгізу;

- ө ндірістік ү дерістерді минималдандыру кезіндегі материал агындарының циклдылығ ы жә не тұ йық тығ ы;

-технологиялық ү дерістертің жекелеген операцияларғ а бө лінуін азайту, шикізаттың ақ ыргы ө німге ө туінің аралық сатыларының санын қ ысқ арту; ү здіксіз ү дерістерді қ олдану жә не технологиялық циклдардың уақ ытын қ ысқ арту;

-табиғ и ресурстардың жә не қ уаттың ү лестік тұ тынылуын қ ысқ арту, бастапқ ы ресурстарды екінші реттік ресурстармен максималды алмастыру, жанама ө німдерді жә не қ алдық тарды негізгі ү деріске рециркуляциялау, артық қ уатты регенерациялау;

-қ уат ресурстарының бү кіл потенциалының максималды пайдаланылуын қ амтамасыз ететін комбинацияланғ ан энерготехникалық ү дерістерді қ олдану;

-оларды табиғ и кү йіне жеткізу арқ ылы қ алдық тарды пайдалану немесе зарарсыз-дандыру мү мкіндігін қ амтамасыз ететін физикалық - химиялық жә не биологиялық ү дерістерідің негізіндегі экологиялық биотехнологияларды енгізу;

-табиғ атты пайдалану, ө ндіріс жә не тұ тыну салаларын қ амтитын интеграцияланғ ан технологияларды жасау жатады.

Ө ндірістік ү дерістерді осы позициялардан жү йелі талдау жаң а буынның техно-логияларын жасау жолдарын анық тап алуғ а мү мкіндік береді.

Қ оршағ ан ортаны қ орғ ау мә селелерін шешуде маң ызды рө лді осылар қ андай да бір ө ндірістің жұ мыс істеуі барысында табиғ и ресурстарды тиімді пайдалануды жә не қ орғ ауды қ амтамасыз етуге мү мкіндік беретін табиғ и-ө неркә сіп жү йесін қ ұ руды ойластыратын инженерлік-экологиялық шаралар ойнайды.