2-БӨЛІМ. БИОТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ НЫСАНДАР
§ 4. Биожүйелер және биотехнологиялық нысандардың ғылыми жіктелуі
Биотехнология ғылымының теориялық және қолданбалы негіздерін түсіну үшін биожүйелер ұғымын және биотехнологиялық нысандардың ғылыми жіктелуін кешенді түрде қарастыру қажет. Бұл ұғымдар биотехнологиялық процестердің құрылымын, ұйымдасу деңгейін және қолданылу аясын анықтайтын негізгі категориялар болып табылады.
Биожүйе - тірі табиғаттың әртүрлі ұйымдасу деңгейлерінде (молекулалық, жасушалық, ұлпалық, ағзалық және экожүйелік) өзара байланысқан элементтерден тұратын күрделі жүйе. Биожүйелердің басты ерекшелігі - олардың ашық жүйе болуы, яғни сыртқы ортамен зат және энергия алмасуы арқылы тұрақтылығын сақтауы. Биотехнологияда дәл осы биожүйелер зерттеу және басқару нысаны ретінде қарастырылады.
Биожүйелерді ұйымдасу деңгейіне қарай бірнеше топқа бөлуге болады (3-сурет).
Сурет 3. Биожүйелердің ұйымдасу деңгейлері
1. Молекулалық деңгей
Мұнда ДНҚ, РНҚ, ақуыздар және ферменттер сияқты биомолекулалар қарастырылады. Бұл деңгей гендік инженерия мен биохимиялық технологиялардың негізін құрайды.
2. Жасушалық деңгей
Мұнда жасуша негізгі құрылымдық және функционалдық бірлік ретінде қарастырылады. Жасушалық биотехнологияда жасушаларды өсіру, клондау және модификациялау жүзеге асырылады.
3. Ағзалық деңгей
Мұнда тұтас организмдер (өсімдіктер, жануарлар, микроорганизмдер) зерттеледі. Бұл деңгей ауыл шаруашылығы және медицина салаларында кеңінен қолданылады.
4. Экожүйелік деңгей
Мұнда биологиялық қауымдастықтар мен олардың қоршаған ортамен байланысы қарастырылады. Бұл бағыт экологиялық биотехнологияның негізін құрайды.
Биотехнологиялық нысандар
Биотехнологиялық нысандар деп биотехнологиялық процестерде қолданылатын тірі жүйелер немесе олардың компоненттері аталады. Бұл нысандар әртүрлі критерийлер бойынша жіктеледі. Ең кең таралған жіктеу олардың табиғатына байланысты жүзеге асырылады.
Сурет 4. Биотехнологиялық нысандар
Микроорганизмдер
Оларға бактериялар, ашытқылар және микроскопиялық саңырауқұлақтар жатады. Бұл нысандар биотехнологияда ең жиі қолданылады, себебі олар тез көбейеді, генетикалық тұрғыдан оңай өзгертіледі және өндірістік процестерге бейімделген. Мысалы, ашытқы саңырауқұлақтары ферментация процесінде кеңінен қолданылады.
Өсімдік жасушалары мен ұлпалары
Өсімдік биотехнологиясында жасуша культурасын өсіру, клондау және генетикалық модификациялау әдістері қолданылады. Бұл ауыл шаруашылығында өнімділігі жоғары және ауруларға төзімді сорттарды алуға мүмкіндік береді.
Жануар жасушалары
Бұл нысандар медицина және фармацевтика саласында маңызды орын алады. Жануар жасушалары негізінде вакциналар, гормондар және басқа да биологиялық белсенді заттар өндіріледі.
Ферменттер мен биомолекулалар
Бұл нысандар биохимиялық реакцияларды жеделдететін катализаторлар ретінде қолданылады. Мысалы, ферменттер тағам өнеркәсібінде, медицинада және экологияда кеңінен пайдаланылады.
Биотехнологиялық нысандарды сондай-ақ олардың қолданылу саласына қарай да жіктеуге болады. Өнеркәсіптік биотехнологияда микроорганизмдер мен ферменттер өндірістік өнім алу үшін пайдаланылады. Медициналық биотехнологияда жасушалар мен генетикалық материалдар дәрілік препараттар жасауға қолданылады. Ауыл шаруашылығы биотехнологиясында өсімдіктер мен жануарларды жақсарту мақсатында гендік және жасушалық технологиялар қолданылады. Экологиялық биотехнологияда биожүйелер қоршаған ортаны тазарту және қалпына келтіру үшін пайдаланылады.
Ғылыми жіктеудің тағы бір маңызды бағыты - биотехнологиялық процестердің типіне байланысты. Бұл тұрғыда биотехнология дәстүрлі (ферментация, ашыту), классикалық (микроорганизмдерді мақсатты қолдану) және заманауи (гендік инженерия, биоинформатика) кезеңдерге бөлінеді. Әрбір кезеңде қолданылатын нысандар мен әдістердің ерекшеліктері өзгеше болады.
Биожүйелер мен биотехнологиялық нысандардың өзара байланысы ерекше маңызға ие. Мысалы, молекулалық деңгейдегі өзгерістер (гендік мутациялар) жасушалық деңгейдегі процестерге әсер етеді, ал бұл өз кезегінде ағзалық және экожүйелік деңгейдегі өзгерістерге алып келуі мүмкін. Сондықтан биотехнологияда жүйелік көзқарас маңызды орын алады.
Қорытындылай келе, биожүйелер мен биотехнологиялық нысандардың ғылыми жіктелуі биотехнологияның теориялық негізін құрайды. Бұл жіктеу биотехнологиялық процестерді түсінуге, оларды тиімді басқаруға және әртүрлі салаларда қолдануға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, бұл білім білім алушылардың ғылыми дүниетанымын қалыптастырып, олардың пәнаралық ойлау қабілетін дамытуға ықпал етеді.