Микрооганизм клеткаларының иммобилизациясы биотехнологиялық аспектілер

Микрооганизм  клеткаларының иммобилизациясы  биотехнологиялық аспектілер. 

     Өндіріс жағдайда микроорганизм клеткасының  иммобилизациясы осыдан 150 жыл бұрын  пайдаланылған.Бірақ тірі клеткаларды  иммобилизациялау  ХХ  ғасырдың 70-ші жылдарынан басталды. тБұл негізінде  биохимия,малекулалы биология,микроорганизмдер физиологиясы аймағындағы зерттеулерге байланысты 70 жылдардың басында  Россияда К.Г.Скрябин және К.А.кощенко  және  басқада әріптестерінің көмегімен  алғаш рет микроорганизм клеткасын  иммобилизациялау тәжірибелерін жасады.70 жылдарының басында  Жапония зерттушілер  тобы Chibata басқаруымен бірге иммобилизацияланған клеткалар көмегімен  £-аспартат биосинтезін табысты жүргізді,осыдан кейін иммобилезденген клеткаларымен көптеген органикалық заттардың  биосинтезі мен трансформациясы жүргізілді. Иммобилизденген клеткаларды пайдаланып қоршаған ортаны тазалау қазірде де қолданылады. 

     Иммобилизация процесіне жалпы  сипаттама. 

Биокатализ  және биотрансформация- бұл бір немесе бірнеше заттардың химиялық өзгеру процессі бұл микроб, жануар, өсімдік  клеткаларының фермент катализатор  әсерімен жүреді. Егер фермент клеткаішілік болса, онда биокатализатор ретінде  бос немесе иммобилизацияланған  клетка болып келеді. Ең алғаш анықтауы бойынша биокатализатордың иммобилизациясы  бұл фермент немесе клеткалардың кейбір фазаларада фиксерленуі, көбінесе ерімеген, басқа фазадан ажыратылған.

     Микрооганизм  клеткасының иммобилизациясы үшін органикалық бейорганикалык адсорбенттер пайдаланады (хитин, целлюлоза, ағаш  жауқалары), жасанды бейорганикалык тасымалдаушылар (көмірсулы материалдар, металды ерітінділер, керамика) және синтететикалык полимерлер ( полиэтилен, нейлон, полиуретан ).

Клеткаларды иммобилиздеу әдістерін  үш топқа, бөліп  қарауға болады; қатты тасымалдаушыға байланыстыру; тасымалдау шығын кеңестік құрылымына енгізу және мембранды технологияны пайдаланып иммобилиздеу. Материалдың  беткі қабатына байланыстыру адсорбция  және ковалентті байланыстыру арқылы жүреді. Кеңестікке фиксирлеу әдісінде микрокапсула структурасына енгізуді қарастырады және мембрантехнологияны  пайдаланып иммобилизациялау әдістеріне жеке баға берілген ,  сонымен бірге  иммобилиздеуге негізделген кейбір  процесстер қарастырылған.

Ерімейтін тасымалдаушының беткі қабаттарына  микрооганизм клеткасын байланыстыру адсорбция жолымен иммобилизациялау – органикалық полимерлерге енгізуге қарағанда тірі клеткаларды фиксациялаушы  әдістердің  ең тиімдісі. Ол биокатализ және биодеградация тиімділігін  арттырады.

     Иммобилизденген клеткаларды ағынды суларды биологиялық  тазалауда пайдаланады, поллютанттар мен ксенобионттардың бидеструкциясында аэронттерде функцияланатын белсенді лай, қатты тасымалдаушыға адсорбцияланған түрлі микроорганизмдер жиналатын жер. Белсенді лайды пайдаланудың өндірістік әдістері бар. Бұл жағдайда биофильтрлерді пайдаланады- белсенді лайдағы клетка консорциумы бар ағынды. Бұл жағдайда тасымалдаушы ретінде керамика, топырақ, компос болуы мүмкін.

     Химиялық  өндірістердегі ағындар биологиялық  тазалау үшін түрлі химиялық қосылыстарды ыдырататын гранулды белсенді көмірге  колонизацияланған бактериялар  пайдаланады.

Микрооганизм  –деструкторлардың иммобилиздеуі  үшін сонымен бірге сақылаулы  керамикалық материалдар қолданылады. М.Мартин авторлармен бірге атап өткендегі, Psedomonas.sp клеткаларының тіршілік қабілеті гранулды  керамикалық тасымалдаушыларға иммобилизденген кезде де жоғары болды , сонымен бірге олардың теронохлор гербицидін ыдырату қабілеті артқан. Мұндай әдіспен иммобилизацияланған биомассаны үлкен көлемдегі ағын суды органохлоридтерден тазалау үшін пайдаланады.

Микроорганизмдердің адсорбциясы олардың әртүрлі  органикалық қосылыстарға толераннттылығын жоғарылатады. Мысалы, фенол төмен  деңгейде субстальды коцентрацияда  иммобилизденген микроорганизмдерді ингибрлейді,бос түрлеріне қарағанда  иммобилизденген бактерия клеткалары нафтелиннің жоғары концентрациясына тұрақты және бос клеткаларға  қарағанда нафтилинді ыдырату жылдамдығы жоғары .S.Monohat автормен бірге түрлі тасымалдаушыларға авторлармен бірге түрлі тасымалдаушыларға адсорбцияланған Pseudomons.ssp нафталинді ыдырату қабілетін зерттеді. Полиакриламид агар және алгинат гелдерінің құрамына енгізіп иммобилиздеу әдісімен салыстырғанда полуретанды беткейлерге клеткаларда адсорбциялау клетканың каталитикалық белсенділігін жоғары деңгейде ұстап тұруға мүмкіндік береді.Микроорганизмдер реакцияның айналымын ұстап тұруға қабілеті болады,нәтижесінде нафталин дегредациясы тиімдірек жүреді.

     Полеуретанды  бетке иммобилизденген Yarrowia lipolytica ашытқы клеткасы судың бетіндегі мұнай ағындарын дигредациялауға қабілетті болады.

     Жоғарыда  аталған адсорбенттерден басқа  целлюлозды қабықтар және хитозонды  шарлар пайдаланылады. Бұл тасымалдаушыларды  салыстырғанда, клостридияны целлюлозды қабыққа иммобилиздеген кезде полисахаридтерден  олигосахаридтерді өнімдеуі тиімді болды қалған екі әдіске иммобилиздеуге қарағанда.

     Бүкіл клетканы иммобилиздеу үшін диатомды және балшық гронулалары пайдалануы мүмкін. Этилентотықтырушы бактериялар  иммобилизденген трофты биофильтрлер этиленді тұту мақсатында көкеніс сақтайтын  жерлерде пайдаланылуы мүмкін, бұл  өңдеуді талап ететін альтернативті  химиялық тұтушы агент болып табылады.

      Перспективті  тасымалдаушы ретінде саңылаулы  көмір материалдар негізінен  белсенді көмірсу болып табылады. Кристал бетіндегі көміртек