Дәріс № 2. Биотехнологияда мембраналық құрылымдарды зерделеу және қолдану әдістері.

Мембраналық бөлу әдістеріне жатады:

1. Диализ және электродиализ.

2. Қайтымды осмос.

3. Микрофильтрация.

4. Ультрафильтрация.

Бұл әдістердің негізінде осмос құбылысы жатыр – еріген заттардың диффузиясы көп мөлшердегі (10¹⁰ – 10¹¹ 1 м²) ұсақ саңылаулы – шел, диаметрі 0,5 мкм аспайтын мембраналы жартылай өткізгішті айдау арқылы жүреді.

Мембарана түсінігіне әдетте полимерлі немесе неорганикалық материалдардан жасалған және қоспа немесе ерітіндідегі әр түрлі бөлшектерді бөлуге қабілетті, көп қуысты және қуыссыз тегіс немесе түтікті айдауды жатқызамыз. Мембраналарды қолдану экономикалық жоғары үнемді және аз қалдықты технологияларды жасап шығаруға мүмкіндік туғызады.

Мембраналық процестердің ішінен интенсивті дамып келетін баромембаналы процестер. Егер қайтымды осмос айтарлықтай дамыса, бұл микрофильтрация мен ультрафильтрацияға қатысты. Баромембараналық бөлу әдістерінің шекарасы белгіленбеген және белгіленуі мүмкін емес деп есептеледі, себебі микро және ультрафильтрация мен қайтымды осмос кең көлемде физико – химиялық сипаттамалар сияқты асып түседі. Айтылған әр әдістің ерекшеліктері бар, осыған байланысты олардың бірнеше классификациясы ұсынылған.

Микрофильтрация негізінен қарапайым фильтрацияға жақын гидродинамикалық процесс болып табылады. Микрофильтрация спецификалық ерекшелігі қатты фазаның ұсақ бөлшектерін бөліп алу үшін шел диаметрі 0,1/10 мкм дейін мембраналарды сонымен қатар микроағзаларды қолдану, бұл жағдайда оны стерилді фильтрация деп атайды. Сондықтан фильтрация процессіне қарағанда микрофильтрациядағы диффузия белгілі бір рөлді атқарады.

Ультрафильтрация негізінде шелдерінің диаметрі 0,001 – 0,01 мкм дейін мембраналарды қолдану жатыр. Ультрафильтрация жасушалар мен молекулаларды бөліп алу үшін қолданылады.

Бөлудің мембраналық әдістері биологиялық суспензияларға қолданады, бірқатар артықшылыұтары бар:

1. Концентрлеу мен тазалау агрегаттық күйімен фазалық айналуларсыз жүзеге асырылады.

2. Өндірілетін өнім жылулық және химиялық өндеулерден өтпейді.

3. Биологиялық материалға механикалық және аэродинамикалық әсер ету маңызды емес.

4. Герметикалық және асептикалық шарттар оңай қамтамасыз етіледі.

5. Аппаратуралық жаюдықталуы конструкцияға сәйкес,

6. Процесс жоғары энергияны қажет етпейді, көбінесе энергия ерітінділерге жұмсалады.

Әр түрлі заттардың молекулаларын, атомдарын немесе иондарын жартылай өткізгіш мембрана арқылы тасымалдау механизмі келесі теориялардың біреуімен сипатталады.

Себу теориясы жартылай өткізгіш мембранада еріткіштерді өткізуге жеткілікті шелдер бар екенін көрсетеді. Бірақ олар еріген заттардың молекулалары мен иондарын өткізуге кішкентай.

Молекулалық диффузия теориясы полимерлі мембранадағы бөлінетін компоненттердің бірдей емес ерігіштігі мен диффузия коэфицентінің әр түрлілігіне негізделген.

Капиллярлы – фильтрациялық теория мембрана бетіндегі және ерітінді көлеміндегі сұйықтық қабатының физико – химиялық құрылымына негізделген.

Ұсынылған теориялардың ішінен кең тарағаны капиллярлы – фильтрациялық моделі.

Мембраналық аппараттардың негізгі жұмыс органы – жартылай өткізгіш мембраналары болып табылады.

Мембраналар жоғары бөлгіш қабілетке ие, селективті, химиялық тұрақты, механикалық мықты, қымбат емес болуы қажет. Селективтігі – мембраналық аппараттың басты технологиялық көрсеткіші.

Мембрананың селективтігі еріген заттың молекуласының өлшемі мен формасына байланысты. Мембраналарды әр түрлі материалдардан жасайды: полимерлі пленкалардан, шыныдан, керамикадан т.с.с.

Жартылай өткізгіш мембраналар ұсақ тесіктері бар және тесіктері жоқ түрлерге бөлінеді. Тесіктері жоқ мембраналар арқылы процесс молекулярлы диффузия есебінен жүзеге асырылады. Мұндай мембраналар диффузионды деп аталып, компоненттері бір – біріне ұқсас заттарды бөлу үшін қолданылады. Тесіктері бар мембраналар негізінен полимерлі материалдардан жасалады, анизотропты және изотропты болып бөлінеді.

Тесіктері бар мембраналарды әдетте еріткіштерді жою жолымен немесе алдын – ала қосылған полимерлі еріткіштерден түзілген қосылғыштарды жуу арқылы алады.

Мұндай әдіспен алынған мембраналардың жұқа беттік қабаты бар 0,25 – 0,5 мкм. Мембраналық бөлу процесі беттің активті қабатында жүзеге асады.

Кең таралған ядерлі мембраналар немесе нуклеопоралар. Бұл мембраналар жұқа полимерлі қабықшаны зарядталған альфа – бөлшектерді сәулелендіру арқылы алады.

Ядролы мембрананың басты ерекшеліктері:

• тесіктердің дұрыс домалақ формасы;

• мембраналарды тесіктердің мөлшері мен санын алдын – ала белгілеп алу;

• тесіктердің бірдей мөлшері;

• химиялық тұрақтылығы.

Ядролы мембараналар карбонарлы қабықшалардың негізінде алады, тесіктерінің диаметрі 01, - 0,8 мкм дейін.

Полимерлі мембраналармен қатар қатты құрылымды мембраналар да бар: металды, кеуекті шыныдан жасалған, керамикалық.

Металды мембраналар фольганың балқытылғаннан алынған компоненттердің біреуін сілтісіздендіру немесе айдау арқылы жасалады. Нәтижесінде бірдей мөлшерлі 5 – 0,1 мкм жоғары сапалы кеуекті мембраналар алады.

Металды мембраналарды алудың келесі әдісі – жоғары температурада ұнтақты металлургия тәсілімен алу.

Мембраналық бөлу әдістерінің кемшіліктері:

1. Мембраналарды дайындайтын кейбір материалдар тез тозады.

2. Қатты фазада ерітінділерді өңдеуде қиындықтар туындайды.

Борпылдақ мембранадағы биологиялық ерітінділер мен суспензияны селективті бөлудің басты заңдылықтары.

Сұйықтары бөлудің негізгі мембраналық әдістеріне кері осмос, ультра – микрофильтрация жатады. Бұл әдістердің ортақ сипаттамалары – ерітінділер мен суспензиялардың компонеттерін әр түрлі өткізгіштігі, қозғалтқыш күш ретінде артық қысымды қолдануы, концентрлі поляризациямен күресу әдістері.

Микрофильтрацияны бөлінуші жүйенің фазалық күйіне байланысты, ал ультрафильтрация мен кері осмосты өткізгіштік механизмі бойынша шектеу керек.

Кері осмостық мембраналар 1 - 10 – 4 мкм артық бөлшектерді ұстауға, ал ультрафильтрация мөлшері 1 – 10 – 3 мкм бөлшектерді ұстауға, яғни бұл мембраналар органикалық иондар мен молекулаларды ұстауға қабілетті. Сәйкесінше микрофильтрация 5 – 10 – 2 – ден 10 мкм дейінгі бөлшектерді ұстайды.

Дегенмен әр түрллі мембраналық әдістердің шегін табу мүмкін емес.

Микрофильтрацияның физикалық негіздері

Ерітінділер мен суспензияларды микрофильтрация әдісімен бөлу бөлінетін молекулалар мен бөлшектердің гидродинамикалық мөлшеріне негізделген. Бөлу процесі жартылай өткізгіштік теория мен механизмі мембрана арқылы өтетін бөлшектердің физико – химиялық, молекулааралық факторларына байланысты сипатталады.

Процестің анализі мен есептеулері бірыңғай позицияда жүргізіледі. Бұл процестердің барысында мембаранада әдетте тұнба қабаты түзіледі де бөлу кезінде қиындықтар туғызады.

Ерітіндінің және еріген заттың құрылымы ультра – микрофильтрация процесіне маңызды әсер етеді.

Микрофильтрацияның қолдану обьектісі – дисперсиялық ортасы мен дисперсті фазасы бар коллоидты жүйелер. Бұл фазаларды бөлуде көбінесе сұйықтықты микрофильтрациялау мақсаты тұрады.

Бөлудің барлық процестерінде басты рөлді бөлшектердің адгезиялық және электростатикалық әрекеттестігі алады.

Биологиялық жасушалық обьектілер лиофильді жүйені көрсетеді. Олар үшін лиофобты жүйеге қарағанда дисперсті фазаның заттарының дисперсті ортамен молеклааралық әрекеттесуі тән. Мұндай әрекеттесу дисперсті фаза бөлшектерінің айналасына гидратты қабықшаның түзілуіне әкеледі. Сонымен қатар микроағзалар жасушасының заряды болады. Зарядтың көлемі әр түрлі болады. Бір түрлі микроағза үшін ортаның жағдайына байланысты зарядтың көлемі өзгеріп отырады. Жасушада зарядтың болуы биологиялық суспензияны электролиттердің ерітіндісі ретінде қарастыруға мүмкіндік береді.

Концентрлі поляризация

Ерітінділер мен суспензияны жартылай өткізгіш мембрана арқылы бөлген кезде еріткіш жақсы өтеді. Осыған байланысты мембрнан бетіндегі еріген заттың концентрациясы өседі.

Мембрана бетінде еріген заттың концентрациясы жалпы көлемінен жоғары қабаттың пайда болуы, концентрлі поляризация атауын иеленді. Концентрлі поляризацияның фильтрацияға әсерінің теріс жақтары бар, олар:

- Ерітіндінің осмостық қысымының өсуіне байланысты тиімді қысымның төмендеуі. Бұл процестің және селективтіліктің төмендеуіне әкеліп соғады, сонымен қатар мембраналардың жұмыс істеу мерзімі қысқарады, ал бұл еріген заттың концентрациясына байланысты.

- Концентрлі поляризация мембрана бетін ерітіндіден бөліп тұратын шекаралық қабаттың түзілуіне байланысты. Бұл қабаттың қалыңдығы орнатудың гидродинамикалық шарттарымен анықталады. Бұл қабаттың концентрациясы ерітіндінің қозғалу режиміне байланысты.

Концентрлі поляризацияның екі режимі ажыратылады:

• гел түзілмей тұрып, мембрана бетіндегі концентрация Cw гел түзілгендегі Cg концентрациядан төмен;

• гелді поляризация режимі, Cw – Cg мембранада гель қабаты түзіледі.

_{Мембрананың жоғары бөлігінде гельдің бөлінуі микрофильтрациялы мембрананың өсуіне және өтімділігінің төмендеуіне әкеледі. Бірақ жорамалға сәйкес, мембрананың шоғырлану поляризациясы кезіндегі өтімділіктің төмендеуі гель қабатымен емес модификациясымен жүреді, осылайша оның мөлшері R шамасына дейін азаяды. Осыдан динамикалық, гельдік мембрана түзіледі. Осы кезде мембранада ажыратудың классикалық, капиллярлық-фильтрациялық механизмі жүзеге асады.}

_{Концентрациялы поляризацияның микрофильтрация процесіне зиянды әсерін төмендету үшін бірнеше тәсілдерді қолдануға болады: температураны жоғарылату (нәтижесінде тұтқырлық төмендеп, гель жасау концентрациясы жоғарылайды), электр өрісі қолданылады, тангенс ағынының жоғары жылдамдығы және фильтрацияның пульсациялық режимі қолданылады.}

_{АЖЫРАТУ СИПАТЫНА СЫРТҚЫ ФАКТОРЛАРДЫҢ ӘСЕРІ}

_{Жұмыс қысымын таңдау процес түріне, бөлінетін ерітіндінің табиғаты мен концентрациясына, мембрананы қолдану типіне, аппарат нұсқасына,гидравликалық кедергіге және т.с.с байланысты. Микрофильтрация үшін жұмыс қысымы 0,003-0,1 МПа құрайды және әрбір ерітінді үшін экспериментальды жолмен анықталады.}

_{Жұмыс қысымының жоғарылауы фильтрация жылдамдығының ұлғаюына әкеледі.}

_{Мембранаға жоғары қысымның түсуі нәтижесінде қалдық деформациялар түзіледі: қысымды төмендеткен жағдайда мембрана құрылымы бастапқы жағдайға оралмайды.}

_{Микрофильтрация кезіндегі температураның мембрананың өтімділігі мен сұрыпталуына әсері туралы талдау мынаны көрсетеді: температураның жоғарылауы өтімділіктің де, сұрыпталудың да жоғарылауына әкеледі. Осыдан пермеата тұтқырлығы, сонымен қатар мембрананың концентрациялы поляризациясының әсері төмендейді.}

_{Еріген заттардың шоғырлануын төмендету кезінде мембрананың жұмыс сипаты меншікті өнімділігі және таңдаулылығы өзгереді}

_{№ 3 ДӘРІС. БИОТЕХНОЛОГИЯДА ҚОЛДАНЫЛАТЫН ФИЗИКАЛЫҚ ЖӘНЕ БИОФИЗИКАЛЫҚ ӘДІСТЕР.}

_{Ферментация процесінің аяқталуынан кейін культуральды сұйықтықта олардың тіршілік әрекеттерінің өнімдері, қоректену ортасының қалдықтары, көбікті өшіргіш, еритін және ерімейтін заттар болады. Биосинтездің негізгі өнімі ретінде микроорганизмдердің өзі немесе культуральды сұйықта еріген немесе микроорганизмдердің торындағы метаболиттер болуы мүмкін.}

_{Тұтас өнімді алу үшін барлық жағдайда микроорганизмдердің мөлшерін культуральды сұйықтықтан алып тастау керек.}

_{Культуральды сұйықтық әдетте өте күрделі қоспа болып табылады және олардың құрамында физика-химиялық қасиеттері бар компоненттері болады. Еріген минералды тұздарға, көмірсуларға, ақуыздарға және басқа да органикалық заттарға қарағанда культуральды сұйықтықтардың құрамында полидисперлі коллоидті бөлшектер көп кездеседі. Олар осыған сәйкес көпқұрамды ерітінді ғана емес, сонымен қатар суспензиялар болып табылады. Осы суспензиялардың дисперлі фазасы микроорганизмдердің торларынан және құрамында ұн, жүгері қоспалары бар қатты бөлшектерден тұрады. Культуралды сұйықтықтың құрамындағы микроорганизмдердің мөлшері өте төмен. Әдетте, 1 литрде 5-10 г құрғақ биомасса болады.}

_{Өндіріс жағдайында күрделі фильтрленетін суспензиялардың көп мөлшерін өңдеу үшін көп энергия жұмсау қажет.}

_{Микроорганизмдердің торлы биомассасын культуральды сұйықтықтан ажырату тәсілдерін былайша бөлуге болады:}

_{- механикалық (қорғау, фильтрлеу, центрифугалау)}

_{- жылытехникалық (сушка).}

_{Микробиологиялық синтездің көптеген тұтас өнімдері тұрақты емес және оларға көптеген факторлар әсер етуі мүмкін. Мысалы, ақуыздар қыздыруға өте рН ортасының өзгеруіне, көптеген физикалық және химиялық әсерлерге сезімтал болып келеді.}

_{Көп жағдайда тұтас өнімді бір ғана тәсіл арқылы анықтау мүмкін емес. Сол себептен бірнеше тәсілдер қолданылады.}

_{МИКРОБИОЛОГИЯЛЫҚ СИНТЕЗДЕГІ ӨНІМДЕРДІ ШОҒЫРЛАНДЫРУ ЖӘНЕ АНЫҚТАУ ТӘСІЛДЕРІ.}

_{Бұл тәсілдерді таңдауда келесі факторларды ескеру қажет:}

_{1. Культуральды сұйықтықтың физикалық-химиялық қасиеттері.}

_{2. Өнімнің қасиеттері (термолабильді, әртүрлі химиялық әсерлерге тұрақтылығы және т.б.).}

_{3. Өнімнің соңғы формасына талаптар (тазалық және шоғырландыру деңгейі).}

_{4. Технологиялық және технико-экономикалық көрсеткіштері показатели (өнімнің шығуы, выход продукта, жабдықтар өнімділігі, одан әрі өңдеудің қажеттілігі және т.б.).}

_{Культуральды сұйықтықтан микробиологиялық синтез өнімдерін бөліп алудың барлық тәсілдерін екі топқа бөлуге болады:}

_{1. Экстракция, ионды алмасу, адсорбция, кристаллизация –егер өнім ерітіндіде болса.}

_{2. Тұндыру, фильтрлеу, центрифугалау, сепарирлеу– егер өнім қатты болса.}

_{Көп жағдайда тұтас өнімді бір ғана тәсіл арқылы анықтау мүмкін емес, сол кезде бірнеше тәсілдер қолданылады, нәтижесінде өнімді еритін формадан ерімейтін формаға ауыстырады (немесе керісінше). Бұл жағдайда осаждение, фильтрлеу, центрифугалау, сепарирлеу және мембрана тәсілдері (электродиализ, ультра және микрофильтрация)арқылы өңдеуге және тазартуға болады.}

_{Тұндыру (седиментация) –ауырлық күші әсері арқылы дисперлік жүйелердің қабыршақтану және дисперлік фазаны тұнба ретінде бөліп алу процесі.}

_{Седиментацияның қарапайым тәсілін–қорғауды келесі жағдайларда қолданады:}

_{1. Диаметрі 3 мкм астам болғанда және броун қозғалысы қорғау тәсіліне әсер етпеген жағдайда.}

_{2. Тұрақты өнімдер болған жағдайда.}

_{3. Басқа тәсілдерге қарағанда, шығынның аз болуы.}

_{4. Бөлшектерді мөлшері бойынша фракцияларға бөлген жағдайда.}

_{5. Егер суспензияны екі фракцияға бөлген жағдайда –тұнба және тұнбаасты сұйыққа.}

_{Биомасса тұндырудың жылдамдығы секундына 10-6 – 10-7 м құрайды. Процесті жылдамдату үшін мыналарды қолданады:}

_{1. Коагулянты – бөлшектерді агрегатты-тұрақсыз жағдайға ауыстыратын заттар.}

_{2. Флокулянты – коллоидты құрылымдарды жоюға және ірі қауыздардың тұзілуіне әкелетін заттар.}

_{Коагулянттар орнына әдетте желатинді, балық желімін, казеинді, ал флокуляттар орнына - метилцеллюлозаны, пектинді, натрийальгинатын және т.б. қолданады.}

_{ЦЕНТРИФУГАЛАУ}

_{Центрифугалау–орталық күштің әсері арқылы біртекті емес жүйелерді бөлу. Ол үшін әртүрлі конструкциялардың центрофугасы қолданылады.}

_{Бөлуге жоғары әсері бар және тарельчатты барабаны бар центрофугалар сепаратор деп аталады. Микробиологиялық өндірісте сепараторлар кеңінен таралған. Сепараторлар тұнбаның 60-90% дейін ылғалдылығын ұстап тұра алады.}

_{Соңғы жылдары сепаратордың сепарирлеу процесін автоматты режимде жүргізетін арнайы герметикалық түрлері шыққан.}

_{Центрифугалауды қолдану салалары:}

_{1. Биомассаны культуральды сұйықтықтан бөліп алу (ашытқылар, бактериялар, саңырауқұлақтар).}

_{2. Микробиологиялық синтездегі кейбір тұтас өнімдерді бөліп алу (антибиотиктер, ферменттер, витаминдер және т.б.),}

_{3. Экстракция кезінде түзілетін эмульсияны бөлу.}

_{Центрифугалаудың кемшіліктері:}

_{1. конструкция күрделілігі, энергия сыйымдылығының жоғарылығы және құны.}

_{2. Пайдалану күрделілігі (тұрақсыздық, вибрация, шу, үнемі тазалаудың қажеттілігі).}

_{3. Орталық күштің торына әсер ету, Воздействие на клетку центробежной силы, қыздыру.}

_{Центрифугалаудың және сперирлеудің басты артықшылықтары – жоғары өнімділік және шоғырлану.}

_{ФИЛЬТРЛЕУ}

_{Фильтрлеу–кеуекті қалқа арқылы суспензияның қатты және сұйық фазасын өткізу арқылы бөлу.}

_{Фильтрлеудің соңғы мақсаты–қатты және сұйық фазаны алу (оның біреуі қалдық зат).}

_{Фильтрлеу - фильтрлі қабырғаның екі жағынан құрылатын жылдамдығы қысымға пропорционал болып келетін гидродинамикалық процесс.}

_{Фильтрлеу процесіне әсер ететін факторларды екі топқа бөлуге болады:}

_{1. Макрофакторлар–қысым айырымы, тұнба қабығының қалыңдығы, сұйық фазаның тұтқырлығы және т.б. Бұл факторлар танымал және құралдар арқылы бақыланып отырады.}

_{2. Микрофакторлар–фильтрлі қабырғаның, тұнба бөлшектерінің мөлшері және формасы, бөлшектердің жоғарғы жағындағы электрлік қабаттың қалыңдығы. Бұл факторлар көп зерттелмеген және оларды тек қосымша әдістер арқылы сипаттайды. Дәл осы микрофакторлар фильтрлеу процесіне әсер етіп, оларды масштабтауды қиындатады.}

_{Культуральды сұйықтықты фильтрлеу кезінде қарсылық көрсете білетін қауыз тәрізді сілікпелер немесе майда дәнді тұнбалар түзіледі. Фильтрлеудің орташа жылдамдығы сағатына 50 л/м2 құрайды.}

_{Фильтрлеу жылдамдығын арттыру үшін әдетте мына екі тәсілді қолданады.}

_{1. Суспензияларды алдын-ала өңдеу.}

_{2. Қосымша фильтрлі материалды қолдану. Культуральды сұйықтықты алдын-ала өңдеу тұтас өнімді сұйық немесе қатты фазаға аударуға, фазаларды бөлуге және одан әрі тазартуға жарамды өнімді алуға мүмкіндік береді. Алдын-ала өңдеудің нәтижесінде бөлшектердің коагуляциясы жүреді.}

_{Алдын-ала өңдеудің келесі тәсілдері кеңінен дамыған:}

_{1. Қышқыл коагуляция (төмен рН-қа тұрақты антибиотиктерді анықтау үшін қолданылады).}

_{2. Электролиттермен өңдеу.}

_{3. Жылы коагуляция (өнімді 70-80°С дейін қыздырған жағдайда ықтимал).}

_{4. Химиялық агенттердің қысымы кезіндегі толықтырғыштардың пайда толуы. Қосымша фильтрлі материал ретінде фильтрлі сұйыққа толықтырғыш болып келетін немесе жерасты қабат ретінде фильтрдің жоғары жағына қойылатын фильтрлі ұнтақ қолданылады.}

_{ЭКСТРАКЦИЯ}

_{Экстракция — қатты және сұйық қоспаларды таңдау (селективті) еріткіштері (экстрагенттер) арқылы бөлу процессі.}

_{Экстракцияның физикалық мәнібайланысқан кезінде бір фаза компоненттерінің (сұйық немес қатты) сұйық экстрагент фазасына ауысу болып табылады.}

_{Экстракцияпроцессі әдетте екі фазалы жүйеде жүреді:}

_{«қатты дене-сұйық» немесе «сұйық-сұйық».}

_{Экстракцияның қолданылу саласы: антибиотиктерді, витаминдерді және аминқышқылдарын анықтап тазарту.}

_{Әдістің артықшылығы:}

_{1. шығынның аз болуы.}

_{2. экстракциялы процесстердің жоғары жылдамдығы.}

_{Әдістің кемшілігі: зиянды, жарылғыш органикалық ерітінділерді қолдану}

_{ИОН АЛМАСУ}

_{Ион алмасу өз алды сорбционды процесс болып табылады.}

_{Адсорбция –газ қоспасынан немесе ерітіндіден адсорбент қатты заты арқылы тұтас өнімнің бір немесе бірнеше компоненттерін жою процесі.}

_{Адсорбция процестері (масса тапсырудың басқа да процестері сияқты) таңдаулы болып келеді. Осының негізінде десорбция процесін жүргізуге болады.}

_{Алғаш биологиялық белсенді заттар мен антибиотиктердің сорбционды әдістері молекулярлық сорбенттерді (белсендірілген көмірлер, алюминий тотығы және т.б.)қолдануға негізделген.}

_{Қазіргі таңда таңдаулығымен және жоғары ерекшелігімен сипатталатын ионалмасу сорбенттері (иониттер) жасалған.}

_{Иониттер–құрамында белсенді иондары бар және осы иондарды электролиттердің иондарымен алмастыруға қабілетті, суда немесе еріткіштерде ерімейтін органикалық және органикалық емес заттар.}

_{Көбінесе синтетикалық ионалмасу смолдары (КУ-2, КБ-4, КБ-ЧП-2, КМД, АВ-17, ЭДЭ-10 және т.б.)}

_{Ионогенді топтардың болуына байланысты иониттерді 2 негізгі класқа бөлуге болады:}

_{1.Құрамында – катиониттер (ерімейтін қышқылдар) қышқыл топтары бар ионалмасу сорбенттері.}

_{2. Құрамында аниониттер (ерімейтін негіздер) негізгі топтары бар ионалмасу сорбенттері.}

_{Иониттер антибиотиктерді өңдеу технологиясында кеңінен қолданылады.}

_{КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ}

_{Кристаллизация – ерітінділер мен балқытпалардан қатты фазаны крисстал түрінде шығару.}

_{Антибиотиктердің және басқа да биологиялық белсенді заттардың кристализациясы ерітінді температурасын өзгерту нәтижесінде немесе оларды аз еритін химиялық формаға ауыстыру негізінде ерітіндіні азайтуға негізделген. Соңғысы рН ерітіндісінің өзгеруімен немесе соған сәйкес реагенттің қосылуымен жүреді.}

_{Кристаллизация антибиотиктерді қатты күйінде алу ғана емес, сонымен қатар қоспаларды тазартудың маңызды құралы болып табылады.}

_{Кристаллизация әдісі антибиотиктерді (тетрациклин, эритромицин және т.б.), витаминдерді, полисахаридтерді өнім алу технологиясында қолданылады.}

_БУЛАНУ

_{Булану–сұйықтықты жылыту кезде еріткішті буландыру арқылы сұйық ерітіндіні шоғырландыру процесі. Көп жағдайда булану ерітіндісі кристализацияға ұшырап жатады.}

_{Булану нәтижесінде алынатын қоюланған ерітінділер мен қатты заттар тез өңделіп, сақтауға және көшіруге ыңғайлы болып келеді.}

_{Әдетте антибиотиктерді өндірістерде буландыру вакуум ішінде 60-70°С температурада жүзеге асады, сол себептен бұл әдіспен термолабильді биологиялық белсенді заттарды өңдеуге болмайды.}

_{ДӘРІС № 4. БИОПОЛИМЕРЛЕРДІ ЗЕРДЕЛЕУДІҢ ӘДІСТЕРІ.}

_{Биополимерлер — бұл тірі организмдермен синтезделетін жоғарымолекулярлы қоспалар. Олардың кейбіреуінің физикалық және химиялық қасиеттері бар және азық-түлік, қайта өңдейтін және фармацевтикалық өнеркәсіпте қолданылады. Рекомбинатты ДНК технологияларының пайда болуынан жаңа биополимерлер құруға, синтетикалық өнімдерді олардың биологиялық заттарымен ауыстыруға, физикалық және құрылымдық сипатын жақсарту мақсатында биополимерлерді түрлендіруге, өнеркәсіп процестерінің тиімділігін жоғарылатуға, олардың бағасын төмендетуге мүмкіндік туды.}

_{Кстантты шырышты алу мақсатында Xanthomonascampestris рекомбинантты бактерияларды жасау.}

_{Xanthomonascampestris — құнды коммерциялық биополимер, ксант шырышын, жоғары молекулярлы экзополисахаридті синтездейтін грамотеріс ауалы топырақты бактерия. Оның құрылымдық қаңқасы глюкоза молекуласынан құралған сызықтық полимерлі шынжырдан тұрады. Әрбір екінші глюкоза қалдығынаглюкоза қышқылының бір қалдығынан және маннозаның екі қалдығынан тұратын үшсахаридті бүйірлі шынжыр қосылған. Ксантты шырыш жабысқақ болып келеді, агрессивті физикалық және химиялық ортада бұзылмайды және физикалық, химиялық қасиеттері бойынша пластикке ұқсайды. Оны негізінде тұрақтанған, эмульгивті, суспендиялы агент ретінде қолдануға болады. Ксантты шырыштың жақсы коммерциялық өндірісі үшін X. campestris арзан және қолжетімді көміртекте өсіру керек. X. campestris лактозадан басқа глюкозаны, сахарозаны және крахмалды пайдаға асырып жатыр. Ірімшікті өндірген кезде сарысу көп бөлінеді. Оның құрамында су (94—95%), лактоза (3,5—4%), ақуыз, минералды заттар және төменмолекулярлы органикалық қоспалар бар. Сарысудың көп мөлшерін сүт өнімі береді, ал оның утилизациясы бұл үлкен мәселе. Көп жағдайда сарысуды өзен мен көлдерге құяды, соның салдарынан қажетті ауа азаяды және көптеген су организмдері жойылып кетеді. Қоқыс тастайтын жерге сарысуды апарып төгу өте қымбатқа түседі және грунт суларының ластауы мүмкін. Қаржының көбі сарысудың қатты компоненттерін жоюға жұмсалады. Осының барлығы сарысуды тиімді өңдеудің тәсілдерін табуға мәжбүрледі.}

_{Сарысуды құнды өндірістік микроорганизмдерді өсіргенде көміртек көзі ретінде қолдануға болады. X. campestris сарысуда өсу қабілетіне ие болу үшін келесі тәсіл жүргізілген. lacZY E. Coli гендерін, галактозидаза мен лактозопермеазаны, X. Campestris бір бактериофагасының бақылауында болатындай плазмидаға енгізген. Бұл конструкцияныE. Coli, содан кейін X. Campestris ауыстырған. Плазмидасы бар трансформанттарды көміртектің негізгі көзі ретінде глактозаны қолдана отырып синтездеген, сонымен қатар көміртекті, глюкозаны, лактозаны және сарысуды қолдана отырып, көп мөлшерде ксант шырын шығарған. X. Campestris глюкозада өскен жағдайда ғана көп мөлшерде ксант шырын шығаратынын атап өту керек.}

_{Меланин биосинтезінің гендерін шығару}

_{Меланиндерсорып алатын биополимерлердің көптеген түрлерін жасайды, оларды жануарлар, өсімдіктер, бактериялар және саңырауқұлақтар синтездейді. Бұл пигменттерді күннен қорғайтын экран мен жамылғыларды жасауда, косметикалық құралдарға қосымша ретінде қолдануға болар еді. Қазіргі таңда меланиндерді табиғи көздердің экстракциясынан немесе химиялық синтез арқылы алады. Рекомбинантты ДНҚ технологиялары арқылы әртүрлі физикалық қасиеттері бар арзан ірі масштабты меланин өндірісін жасауға болады.}

_{Меланиндер — бл индол, бензотиазол және аминқышқылы қалдығынан тұратын жүйесіз жүйелер. Олардың биосинтезінің бірінші кезеңі мыс құрамды ферментмонооксигеназойтирозиназбен катализденіп, тирозинді дигидроксифенилаланинхинонға дейін қышқылдандырады. Полимеризацияның соңғы кезеңі каталитикалық реакция емес, нехинонды қоспалардың химиялы табиғатына сәйкес әр түсті өнімдер береді: қара, қоңыр, сары, қызыл және күлгін.}

_{Streptomycesantibioticus бактериалды клеткаларында меланин биосинтезінің гендері табылған. Оның құрамында екі ашық санау шеңбері (ORF) бар, оның біріншісі тирозиназаны (мол.массасы 30 600), ал екіншісі белгісіз функциялар арқылы ақуызды (мол.массасы 14 800) кодтайды. Осы екі геннің меланин синтезіне қажет екендігін анықтау үшін гендерді алдымен Е. соli векторына ауыстырады, мұнда бір конструкцияда тек қана тирозиназдың гендері ғана, ал екіншісінде тирозиназ және ORF43 гендері бар. Тирозиназ деңгейі маңызды емсе, ал меланин биосинтезі үшін екі геннің де өнімдері қажет. Табиғи жағдайда дигидроксифенилаланинхинон түзілгеннен кейін полимерге әртүрлі төмен молекулярлы қоспалар (нехинондар) кіреді. Осыны ескере отырып, әртүрлі көлемде төменмолекулярлы қоспаларды қоса отырып, меланиннің физикалық және химиялық қасиеттерін өзгертуге болады.}

_{Адгезивті қасиеттері бар жануар биополимерлерінің микробиологиялық синтезі.}

_{Mytilusedulis алғаш көрсетілген ақуызды алу әдісі анықталды. Бұл суға төзімді ақуыз өте мықты желілерді түзеді, сол арқылы моллюскалар әртүрлі жоғарғы қабатқа бекиді. Биополимер секрециясынан кейін полимерлік шынжырлар арасында көптеген көлденең сшивкалар түзіледі. Бұл гендердің нуклеотидті тізбегін құруға және гибридизациялы зондтарды жүйелеуге мүмкіндік бермейді. Осының негізінде адгезивті ақуыздың клетка ішіндегі негізгі көзін анықталды. Биохимиялық зерттеулер көрсеткендей ол серинге, треонинге, лизинге, пролинге және тирозинге бай болып келеді. 60-тан 70%-ға дейін аминқышқылдарының құрамында гилроксильді топтары бар, бірақ пролин мен тирозиннің көпшілігі 3 немесе 4 гидроксипролинге, 3,4 дигидроксипролинге гидроксилденген. Аминқышқылдарының тізбегі анықталғаннан кейін, оның негізі Ala-Lys-(Pro немесе Hyp)-Ser-(Tyr немесе DOPA)-Hyp-Hyp-Thr-DOPA-Lys декапептидтерінен тұратындығы анықталды.}

_{Биссалды темір негізінде мРНК-н алынған кДНК қорынан адгезивті ақуыздың кДНК 130 кДа оқшауланған. Адгезивті ақуыз және кДНҚ ерекше қасиеттерге ие. Біріншіден, кДНК құрамында гомологинді рекомбинацияны көтеретін және тізбек бөліктерін жоғалтатын көптеген қайталаудан тұрады. Екіншіден, ақуыздың аминқышқылдарының 70%-ға жуығы пролиннің, лизиннің және тирозиннің еншісінде, сол себептен тРНК аминоацилдің көп мөлшерін алуға мүмкіндік жок.}

_{Осы қиындықтарды жеңу үшін адгезивті ақуыздың немесе оның фрагменттері ашытқылы экспрессивті қатарға тұрып, осы векторларды ашытқылы клеткаға енгізген. Экспрессиядан кейін мол.массасы 20-100 кДа болатын адгезивті ақуыздың белсенді формалары алынған, бірақ олардың еншісінде 2-н 5 %-ға дейін клеткалы ақуыздың мөлшері бар. Адгезивті ақуыздың гені химиялық жүйеленгеннен кейін, экспрессия жоғары деңгейге жетті. Адгезивті ақуыздың декапептиді ДНҚ түрін қолдана отырып, ақуызды 25 кДа кодтаған ұзындығы 600 п.н. жететін синтетикалық генді жасады. Оның негізгі қайталанатын ұзындығы 30 п.н. болып келетін бірлігі Е. coli экспрессиясы үшін кодондардан құралған, ал маңыздысы Т7 фагасының бақылауында болған. Көптеген микроорганизмдер тек посттрансляциялықегидроксилирді аминқышқылды жүзеге асыруға қабілетті, сол себептен ақуыз соңына дейін гидроксилді болмайды. Оның кейбір тирозинді қалдықтары DOPAкөшірілмейді. Осы мәселені шешу үшін invitro гидроксилді жүйе құрылған, онда бактериалды тирозиназ аскорбин қышқылының негізінде тирозиннің қалдығын гидроксилдендірді. Охинондағы DOPAқалдығының қышқылдануын тоқтату үшін аскорбин қышқылын реакциялық қоспаға қосқан. Бұл процесс қатаң қадағалну керек, өйткені ол адгезивті ақуыздың бірліктерін қосуға әкеледі. Көптеген басқа да желімдер немесе адгезивтер сияқты, адгезивті ақуызды қолданар алдында активтендіру қажет.}

_{Қышқылдану кезінде адгезивті ақуыз шынының, полистиролдың және коллагеннің жоғары қабатымен байланысты. Байланыс беріктілігі мен ерекшелігі адгезивті ақуыздың қоспасына басқа ақуыздарды қосып өзгертуге болады. Бұл ерекше қасиеті бар желімдерді және медицинада соның ішінде стоматологияда қолдануға болатын түрлерін шығаруға мүмкіндік береді.}

_{Каучуктың микробиологиялық синтезі}

_{Цис-1,4-полиизопрен табиғи каучугі – әртүрлі өсімдіктерден алынатын кеңінен қолданылатын биополимер. Оның биосинтезі қарапайым қанттың айналуынан басталады және құрамында 17 ферментативті реакциялары бар. Соның соңғысында аллилпирофосфат түзілетін изопентенилпирофосфаттың полимеризациясы жүреді. ORF438 кодтайтын белок мыс иондарын белсенді емес негізін салушы тирозиназыапотирозиназаға жеткізуі мүмкін. Ол мыс иондары болған жағдайда активтенеді. Табиғи шарттар бойынша дигидроксифенилаланинхинонның тирозиназа қатысымен түзілуінен кейін полимерге әртүрлі төменмолекулалы қосылыстар (незинондар) қосылады. Осының есебінен осы полимер биосинтезінің негізгі гендері енгізілген Е. coli жасушаларында синтезделетін меланиннің химиялық және физикалық қасиеттерін өзгертуге болады.}

_{Адгезивті қасиеттері бар жануар биополимерінің микробиологиялық синтезі.}

_{Алғаш рет Mytilusedulis мидийден бөлініп алынған адгезивті қасиеттері бар ақуыз алудың қымбат емес тәсілдерін жобалау әлдеқайда перспективті болып саналады. Бұл суда ерімейтін ақуыз өте мықты жіпшелер түзеді. Солардың көмегімен малюскалар әртүрлі беттергі жабысады. Бірден биополимер секрециясынан кейін биссаловоя железа деп аталатын полимерлі тізбектің арасында көптеген көлденең тігістер түзіледі. Сол тігістер олардың аминқышқылдарының реттілігін анықтауды қиындатады. Бұл өз кезегінде гибридизационды зондтарды синтездеуге және олардың гендерін кодтайтын нуклеотидті реттілікті орнатуға мүмкіндік бермейді. Адгезивті ақуыздың жасушаішілік негізін салушыны (130 кДа- негіз салушы (предшественник))бөліп алуға мүмкіндік туды. Биохимиялық зерттеулер көрсеткендей, оның құрамында бағалы серин, треонин, лизин, пролин және тирозин бар. Осы аминқышқылдарының 60-70%-ын гидроксильдік топ құрайды, сонымен қатар көптеген пролин мен тирозиннің қалдықтары 3- немесе 4- гидроксипролинге (Hyp) және сәйкесінше 3,4-дигидроксифенилаланинге (DOPA) гидроксилденген. Одан басқа аминқышқылдарының реттілігі анықталған соң, негіз салушы көбінесе қайталанатын декапептидтерден тұратыны белгілі болды ( Ala-Lys-(Pro немесе Hyp)-Ser-(Tyr немесе DOPA)-Hyp-Hyp-Thr-DOPA-Lys )}

_{Биссальді темірден бөлініп шығарылған, мРНК негізінде алынған кДНК кітапханасынан адгезивті ақуыздың негізін салушы - кДНК 130 кДа изолирленді, және оның кДНК-сы клондауды күрделендіретін, сәйкес гендерлің экспрессиясы және функционалды адгезивті ақуыз алу сияқты ерекше қасиеттерге ие. Біріншіден, кДНК-да қайталаудың саны көп, ол өз кезегінде гомологы рекомбинация мен клондалған реттілік бөлігінің жоғалу мүмкіндігін жиілетеді. Екіншіден, ақуыз аминқышқылдарының 70%-ы пролин, лизин және тирозиннің үлесіне тиетіндіктен, көп мөлшерде жасушаішілік аминоацил-тРНК пулын алу екіталай.}

_{Осы қиындықтарды өткеру үшін адгезивті ақуыздың толықөлшемді кДНК-сын немесе оның фрагментін ашытқылы экспрессирлеуші векторларға құрастырды және осы векторларды ашытқылы жасушаларға енгізді. Экспрессиядан кейін мол.массасы 20-дан 100кДа болатын адгезивті ақуыздың жаңа белсенді формалары алынды, жасушалық ақуыздардың суммарлы мөлшерінің 2-ден 5% дейінгі үлесі олардың еншісінде болды. Адгезивті ақуыз генінің химиялық синтезінен кейін ғана экспрессия өзінің айтарлықтай жоғарғы деңгейіне жетті.}

_{Адгезивті ақуыздың декапептидті кодтайтын ДНК қайтамаларын қолдана отырып, мол.массасы шамамен 25кДа болатын ақуызды кодтайтын, ұзындығы 600п.н. болатын синтетикалық генді шығарды. Оның 30п.н. ұзындықтағы негізгі қайталанатын бірлігі Е. coli экспрессиясында оптимальды кодондардан тұратын, ал эффективті экспрессия ол Т7 фаг промоторының бақылауында болған кезде жүзеге асқан. Микроорганизмдердің басым көпшілігі аминқышқылдарын посттрансляционноегидроксилдеуді жүзеге асыру қасиеті шектелген, сондықтан түзілетін ақуыз соңына дейін гидроксилденбеген болады. Осылай оның тирозин қалдықтарының кейбірі DOPA-ға айналмайды, бұл түзілетін көлденең тігістердің түзілу мөлшерін азайтады. Бұл мәселені шешу үшін, құрамында аскорбин қышқылы болғанда тирозин қалдықтарын гидроксилдейтін бактериалды тирозиназасы бар invitroгидроксилдеу жүйесі құрылған. Аскорбин қышқылын DOPA қалдықтарын охинонға дейін тотығуын алдын алу үшін қосады. Бұл процесс адгезивті ақуыздардың суббірліктерінің құрастырылуына әкелетіндіктен(сшивание) қатаң бақылауда болуы керек. Өзге желімдер немесе адгезивтер сияқты адгезивті ақуыздарды қолданар алдыда міндетті түрде активтендіру қажет.}

_{Адгезивті ақуыздың негізін салушы тотыққан кезде және тігістер түзілу барысында ақуыз әртүрлі беттік аудандармен байланысуы мүмкін (мысалы, шыны, полистирол, коллаген және т.б.). Байланысу мықтылығы мен ерекшелігін қоспаға тотығуға дейін және басқа ақуыздардың тігісі түзілгенге дейін адгезивті ақуыздарды қосу арқылы өзгертуге болады. Бұл әрекет арқылы медицинада, стоматологияда қолдануға болатын, бірегей қасиеттерге ие желімдерді шығаруға мүмкіндік береді.}

_{Каучуктың микробиологиялық синтезі.}

_{Табиғи каучук, цис-1,4-полиизопрен, - бұл әртүрлі өсімдіктерден алынатын, кең қолданылатын биополимер. Оның биосинтезі қарапайым қанттардың түзілуінен басталады, сондай-ақ 17 ферментативтік реакциялардан тұрады. Соңғы реакциялар жүзеге асу барысында изопентенилпирофосфаттың аллилпирофосфат түзуімен жүретін полимеризация реакциясы жүреді.}

_{Каучуктың үлкен коммерциялық құндылығына орай зерттеулер жүргізілген. Бұл зерттеулер каучукты алу үшін рекомбинантты микроорганизмдерді қолдануға болатынын немесе болмайтындығын анықтауға бағытталған. Ең алдымен каучук синтезделетін Heveabrasiliensis өсімдігінен алынған мРНК көмегімен кДНК-кітапханасы шығарылды. Сосын қысқа ДНК-зондпен гибридизация жүргізілді. Клондалған кДНК шынымен де осы ферментті кодтайтынын дәлелдеу үшін, тазаланған ферментке антиденелер қолданылған. Сонымен, осы кДНК клонын және мүмкіндігінше каучук биосинтезінің өзге гендерін қолданып, микробиологиялық әдістермен табиғи каучук синтездеуге тырысып көруге болады. Бір жағынан, осы кДНК көмегімен каучук полимеразасын алуға және invitro-ның каталитикалық жүйесін құрастыруға мүмкіндік болар еді. Каучук биосинтезінің жаңа жолдарын жобалауға әкелетін кез келген зерттеулерді жалғастырудың мағынасы зор, басқаша айтқанда жақсы нәтижеге жетуге болады.}

_{Полигидроксиалканоаттардың микробиологиялық синтезі.}

_{Полигидроксиалканоаттар — бұл көптеген микроорганизмдермен синтезделетін (әсіресе, Alcaligeneseutphus) және жасушаішілік көміртек пен энергия көзі ретінде қолданылатын, биодеградацияланатын полимерлер. Олар құрамына байланысты әртүрлі қасиеттерге ие және қаптама материалдарын жасауда қолданылатын биодеградацияланған пластмасс алу үшін қолданылуы мүмкін. Бағалау бойынша биодеградацияланған пластмассалардың жылдық сату көлемі шамамен 1,3 млрд. долларды құрайды.}

_{Барлық полигидроксиалканоаттардың ішінде толық қарастырылып, сипатталғаны поли (3-гидроксимайлы қышқыл) болып табылады. Бұл полимердің өзіне де, оынң синтезін кодтайтын A. eutrophus гендеріне де қатысты болып келеді. Полиді (3-гидроксимайлы қышқылды), оның сополимерін поли (3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерат) және басқа полиоксиалканоатты, полиді (3-гидроксивалерианды қышқылды) Ұлыбританияда өнеркәсіптік масштабта A. Eutrophus қатысындағы ферментация көмегімен алады.}

_{Алайда бұл микроорганизм баяу өседі және көміртек көздерінің тек шектеулі мөлшерін қолданады. Сондықтан өндіру аса қымбат болып келеді. Басқа жолды қолдануға болады мысалы: осы полимер биосинтезінің гендерін Е. coli –ге тасымалдау барысында тез өсетін, поли-дің (3-гидроксимайлы қышқыл) үлкен мөлшерін (жасушаның құрғақ массасының 95%-на дейін) жинақтаушы трансформаттар пайда болады. Поли (3-гидроксимайлы қышқылы) ацетил-СоА-дан әртүрлі үш фермент көмегімен катализделетін үш сатылы әдіспен синтезделеді. Осы гендердің ішіндегі оперон ұзындығы 5,2 т.п.н.болатын фрагмент құрамының плазмидасында құрылған. Алайда селективті қысымның болмаған жағдайында, мысалы, антибиотиксіз өсу кезінде, Е. Coli жасушаларының жартысына жуығы 50 генерациядан кейін-ақ берілген плазмидадан айырылған болатын. Бұл культивирлеу масштабы аз болған жағдайда аса маңызды емес, бірақ ірі масштабты немесе үздіксіз ферментация кезінде күрделі мәселеге айналады. Дәл осы қиындықтан айналып өту үшін полиді (3-гидроксимайлы қышқылын) тасымалдаушы плазмидаға басқа плазмидадан раrВ локусын құрастырды. Бұл сегрегациядан кейін құрамында плазмидасы жоқ жасушалардың өліміне себепші плазмидтердің стабилизациясын қамтамасыз етеді. Модификацияланған плазмидтер поли (3-гидрокси-майлы қышқылы) конститутивті синтезі кезінде де тұрақты болып қала берген. Берілген өнімді синтездейтін Е. Coli трансформанттары тек өте аз мөлшердегі жасуша өліміне душар ететін ацетат түзетін. Көрінгендей, барлық артық мөлшердегі ацетил-СоА ацетатқа емес полиге (3-гидроксимайлы қышқылына) айналды. Е. coli –де поли (3-гидроксимайлы қышқылы) синтезінің тағы бір артықшылығы, оны хлорноватистоқышқылды натрий (калий) деп аталатын сілтілік ерітіндімен экстрагирлегенде (A. eutrophus.-дан эекстракциялағанмен салыстырғанда) аздаған мөлшерде бөлінеді. Байқалғандай, бұл Е. Coli-дегі синтезделетін полимерлердің басым көпшілігі кристалл күйінде болады, ал сол мерзімде A. Eutrophus-те аморфты күйде болады. Осыған қарамастан осы екі әдіспен алынатын полимерлер ұқсас болып келеді.}

_{Поли (3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерат) өзінің полипропиленге кеңінен қолданылатын қасиеттеріне байланысты аналогты болып келеді. Сондықтан оны микробиологиялық әдістермен алу коммерциялық қызығушылық тудыруы мүмкін. Дегенмен, полимер биосинтезінің гендері экспрессияланатын Е. Coli штаммдары сополимерлерді емес тек қана поли (3-гидроксимайлы қышқылын) синтездейді. Бұл мәселені Е. Coli жасушаларының экспрессиясы үшін fadR және atoC құрылымдарындағы мутацияны тасымалдаушыларды қолдана отырып шешуге болады. FadR майлы қышқылдардың биосинтезінің негативті регуляциясына жауапты, ал atoC – олардың жұтылуының позитивті регуляциясына жауапты. FadR локусының сополимер бисоинтезінің индукциясындағы ролі белгісіз, бірақ atoC генінің өнімі atoA, atoA және қоректік ортадан бактерияның пропионатты сіңіруін жеңілдетуші гендермен кодталатын ақуыздардың синтезіне әсер етеді. Соңғысы пропионил-СоА-ға айналып, сополимерге кіретін, өз кезегінде 3-гидроксивалерил-СоА-ге де айналып кете алатын 3- кетовалерил-СоА-ді түзе отырып, ацетил-СоА мен реакцияға түседі.}

_{Бактерияларды рестриктаза типінің ақуыздарын синтездеуге арналған «фабрика» ретінде ғана қолданып қоймай, сонымен қоса олардың көмегімен бактериалды жасушалардың метаболизмін оларға басқа текті гендерді немесе белгілі модификацияларды енгізе отыра өзгертіп, жаңа өнім алуға да болады. L-аскорбин қышқылын, индиго бояғышын, аминқышқылдарды, антибиотиктерді, әртүрлі полимерлердің мономерлі бірліктері сияқты әртүрлі төменмолекулалы қосылыстарды синтездеуге қабілетті рекомбинантты микроорганизмдерді жасауға болады.}

_{Осылардың негізінде жалпы стратегия – бір немесе бірнеше ферменттерді кодтайтын,жарамды векторда клондалған спецификалық гендердің иесін енгізу болып саналады. Барлық берлігендерге қарағанда жаңа метаболиттік жолдардың жасалуы техникалық жағынан жүзеге асу мүмкіндігі бар. Бұл тәсіл әртүрлі қосылыстардың синтезінің эффективті жолдарын жасауға мүмкіндік береді.}