Тақырыбы: «Биологиялық жүйені зерттеу әдістері және құралдары»

 

1.   МБ зертхана туралы негізгі түсінік.

Микроорганизмдермен жұмыс жасаудың өзіндік ерекшеліктері бар екені бізге мәлім. Олардың ішіндегі ең маңыздысы — тазалық сақтау.

Зертханада жарық мол түсуі керек. Оның терезелері солтүстік-батыс, солтүстік-шығыс немесе солтүстік жақта орналасуы керек. Егерде терезелер оңтүстік жаққа қараған болса, күн ашық күндері оны материалмен жауып, көлеңкелеген дұрыс. Қабырғалары тегіс боялған немесе пластиктермен жабылған болуы тиіс. Зертханадан шығатын есікте қол жуғыш, дезинфекциялаушы ерітіндісі бар бутил, сабын және сүлгі болуы керек. Еденді пластикамен жабу қажет, өйткені қарағай еденнің тақтайларының аралығында лас жиналады да тазалыққа нұқсан келтіреді.

Жұмыс үстелдері де терезе алдына орналасуы керек, оған жарық мол түскені жөн. Үстел беті пластикамен қапталған болуы тиіс.Үстелдің ортасына пробиркаларға арналған штативтер, флакондар немесе бояулар құйылған ыдыстар, спирт шам немесе газ жанарғысы орналасады. Студенттерге үстел айналасынан жеке орын бекітіліп беріледі, Жұмыс үстелінің үстінде сабаққа қатысы жоқ бөтен заттар болмауы тиіс. Сабаққа қажетті заттардың барлығы өнебойы стол үстінде болғаны жөн. Құрал-жабдықтардың жұмысқа   сай, дайын болуына лаборанттар жауапты болады.

Зертханада халатпен, ақ қалпақпен немесе ақ жаулықпен жұмыс істелетінін естен шығармау керек.

Жұмысқа пайдаланылған заттарды ішінде дезинфекциялаушы сұйықтары (хлораминнің 1%, фенолдың 3%) бар ыдысқа салып қою керек. Металдан жасалған заттарды (инелерді, ілмешектерді, пинцетті) жұмыс жасап болғаннан соң спиртовка жалынына жақсылап қарып алады. Киімге немесе тұтынатын заттарға зерттелетін материалдар кездейсоқ тамып кетсе, ол жерді дезинфекциялаушы сұйықпен жақсылап өңдейді. Жұмыс біткеннен кейін қолды дезинфекциялаушы сұйықпен, артынан сабынмен жуып тастайды.

Бөлмені белгілі бір уақыт өткек соң дезинфекциялаушы ерітіндімен, ал боксты (микробтармен жұмыс істейтін бөлме) жұмыс жасап біткеннен кейін бактерицидтік шаммен 30 минуттай өңдеп алады.

Жалпы  зертхананың зат жуғыш, автоклав, қоректік орта даярлайтын, термостаттар орналасқан, препараторлық, бокс-бөлме, виварий бөлмелері болуы керек.

Химиялық реактивтер және кейбір биологиялық препараттарды үй асты төлесінде немесе қабырғаға ойып жасалған қараңғы шкафқа орналастырады. Жыл маусымында ол бөлмелер құрғақ, температуралары бір-келкі тұрақты болғаны жөн.

Сабаққа  зертхананы лаборант даярлайды, студент тапсырмаларды орындайды, олар келесі ережелерді сақтаулары  тиіс: 

1. Зертханада  тек халатпен кіруге және жұмыс істеуге рұқсат етіледі.

2.   Бөгде заттарды алып кіруге тыйым салынады.

3. Қызметкердің бекітіліп берілген өз орны болуы тиіс, ол тек сол жерде жұмыс істеуі керек.

4.  Жұмыста тазалық сақтау міндетті.

5.   Жұмыс кезінде темекі шегуге, тамақ ішуге тыйым салынады.

6. Жұмыс үстелінде тек жұмысқа керекті ғана құрал-жабдықтар болуы тиіс.

7. Жұмыс біткеннен кейін жұмыс орнын жинастырып, тәртіпке келтіру міндетті шарт.

8. Спиртовкаларды тек сіріңкемен жағу керек. Оның ішінде спирт        болғандықтан өртке қауіпті болып есептеледі.

9.  Электр тоғына сақ болу қажет.    

10. Бөлмедегі зертхана қызметкерлерінің көмегімен ғана электр    жабдықтарын токқа қосуға болады.

11. Химиялық   және басқа   реактивтермен жұмыс жасаудың      ережелерімен алдын ала танысып алу керек.

12. Зертханадан шығарда қолды сабындап жуу қажет.

13.  Зертхананың  едені әлсін-әлі ылғалды шүберекпен сүртіліп алынуы тиіс.

Зертханалық ыдыстарды өңдеу

Зертханалық  жұмыстарда қолданылатын ыдыстар химиялық тұрғыдан аса таза, ал кейбір ыдыстар сонымен бірге зарарсыздандырылған болуы тиіс. Ластанған ыдыстарды хром қоспасымен (қосалқы анықтамада келтірілген) өңдейді. Ол негізінен өте тотықтырғыш зат және шыныларды органикалық қалдықтардан өте жақсы тазартады. Хром қоспасында 30—40 минут ұстағаннан соң ыдыстарды құбыр ағын суында жақсылап жуады.

Жаңадан алынған ыдыстарды 15 минуттай сабынды сумен жуып, содан кейін салқын сумен шаяды. Бұдан кейін ыдыс тазаланбаса, оны 10% тұз қышқылы ерітіндісінде 10—15 минуттай тағы да қайнатып, артынан сумен шаяды.

Өлшеуіш пипеткалар майдан ұқыпты түрде тазартылуы тиіс. Майлы пипеткалар қабырғасында су тамшылары тұрып қалып, сұйықты өлшегенде оның мөлшерін қате көрсетеді. Пипетканы өңдегенде хром қоспасын пипетка ұшымен сорып тартуға мүлде болмайды. Бұл жұмысты пипетка ұшына резина груша кигізіп оңай атқаруға болады.

Заттық әйнектерді де майдан жақсылап тазалау керек. Дұрыс жуылмаған заттық әйнектерде микробтар-дың жұғынды препаратын даярлауға болмайды. Сондықтан бұндай шыныларды хром қоспасына бір тәуліктей салып қояды. Содан соң оларды 5% сода ерітіндісінде 30 минуттай қайнатады да, артынан жақсылап жуады. Таза шыныларды пинцетпен Никифоров қоспасына салып сақтайды (қосалқы анықтамада келтірілген). Жуылған ыдыстарды сүртпейді, бөлме температурасында немесе құрғатқыш шкафтарда 100— 105° С температурада құрғатады. Таза ыдыстарды шаң-тозаң түспейтін, тығыз жабылатын ыдыстарда немесе шкафтарда сақтайды.

Микробиологиялық зертханадағы жұмыстың негізгі ережесі – жұмысты дұрыс ұйымдастыру.

Келесілерді есте ұстау керек

1. Зертханаға адамды техника қауіпсіздігі бойынша инструктаждан өткен соң жібереді.
2. Барлығы медициналық халатта жұмыс істеуі керек. Халатсыз кіруге тиым салынған.
3. Зертханада темекі шегуге және тамақ жеуге болмайды.
4. Жұмыс орны үлгідегідей реттілікте болуы керек, ал артық заттар арнайы орындарда тұрады. Столға өзге затты қоюға болмайды.
5. Күтпеген жерден биологиялық материалдың столға түскенде және т.б. бұл орынды дизинфицирлейтін ерітетін мұқият сүртеді.
6. Жұмыс нәтижесін жұмыс журналына жазу керек.
7. Жұмыс алдында және соңында қолды мұқият жуу керек.
8. Жуылмаған қолмен бетті сипауға болмайды.
9. Зерттелген материалға ауадын және ауыз қуысынан микрохлора түсетін болғандықтан артық қозғалып, сөйлемеу керек.

Жұмыс кезіндегі студенттер мен кезекшінің міндеті                  

1. Кезекші оқу материалын қабылдап оны студенттерге таратады.
2. Жұмыс кезінде жұмыс орнынтаза және жинақы ұстап, микроскопқа және өзге жабдықтарға мұқият қарау, жұмыстың кез келген этапында мұқият болуы керек, сөйлеспеу, жөтелмеу, қышынуға болмайды.
3. Барлық егіске (пробиркадағы, чашкадағы, колбадағы) жазу жазады, фамилияны, курс, егіс егілетін күн, стерилизациялану.
4. Стол бетінің қолбаның бет, инфицирлерде тез оқытушыларға қолдануға болады.
5. Барлық қолдан пилетка, стекла-мозғаны Дезинфицирленген ерітіндіні салады.
6. Столда түсті карандаштар болуы тиіс. Дәптерге қажеттілерін жазамыз.

          Студенттер мен кезекшілердің жұмысты аяқтағаннан кейін міндеттері.

1. Жұмыс орнын ретке келтіру.
2. Барлық пробирка, табақшадағы жасалған егісті кезекшіге тапсыру. (Кезекші термостатқа қояды).
3. Қолданылған материалдарды кезекшіге залалсыздандыру үшін тапсыру.
4. Микроскопты ретке клтіру: салфеткамен иммерсиялық объективті малдан мұқият тазарту; объективті 8^х-ға келтіріп, оның астына салфетка қойып, объективті жай қысып, заттың үстелшеге дейін сүрту және егер қажет болса, микроскопты шыны қалпық астына шкафқа қою.
5. Қолды дезинфицирленген ерітіндімен сүртеді және сабындап мұқият жуады, материалды сақтау,залалсыздандыру мұғалімнің және лаборанттың келісімімен жасалады

3. Лабараторияның жабдықталуы

1. Микроскоптар.

а - «Биолэм» микроскобының жалпы көрінісі; б - МБР-1микроскобының схемасы: 1 - микрос­коптың негізі; 2 – заттық үстелше; 3 - заттық үстелшені қозғайтын винттер; 4 – препаратты ұстағыш клеммалар; 5 - конденсор; 6 - конденсор кронштейні; 7 -гильзаға конденсорды бекітетін винт; 8 - конденсорды қозғайтын рукаятка; 9 - конденсордың иристік диафрагмасының рукояткасы а; 10 - айна; 11 -тубусұстағыш; 12 -  макрометрлік винттің рукояткасы; 13 - микрометрлік винттің рукояткасы.

2. Термостаттар - берілген тұрақты температурада микроорганизмдердің қоректік ортада айналдыру үшін қолданады. Лабораторияда эр түрлі температурада бірнеше термостаттар бөлек топтағы микроорганизмдердің жетілуі үшін қондырылған: мезофильді - 28-30 С, термофильдік - 43-55, ағынды түрі - 37 °С, өлшемі мен конструкциясына байланысты термостаттар әр түрлі болады. Үлкен емес шкафтан политермостатқа дейін бірнеше бөлімдерден тұрады.

    3. Автоклавтар - ыдыстардың стерилизациялануына, қоректік ортаның және тағы басқа материялдардың қаныққан бу қысымымен атмосферадан жоғары қысымда қызмет істейді. Автоклавта әр түрлі конструкциялды (вертикальды, горизантальды), бірақ принципті схемасы мен құрылысы бірдей болады. Кептіргіш шкаф - термолегулятормен кептіру үшін лабораториялық ыдыстардың стерилизациялануы, әр түрлі материялдардың тұрақты массаға дейін кептірілуі үшін қажет. Кептіргіш шкафты термотұрақты материалды (металл жэне асбест-тен) диопозонды температура жұмыс камерасында 40-тан 200о С-қа дейін есептелінеді. Шексіз іші тесік бетті металды сөрелер орналысқан.Онда ыдыстар немесе кертірілетін материалдар қойылады.

4. Мұздатқыш — Музейлік және жұмысшы мәдени микроорганизмдердің қоректік ортада әр түрлі реактивтер мен ертінділердің 40оС тепратура шамасында сақталуы үшін қолданады.

5. Центрифуга - Сұйық және қатты фазалы суспензиялардың бөлнуі үшін қызмет істейді . Центрифуга -электродвигательдің бөлігіне үздіксіз касадкалы екі ротормен қамтамасыз етілген.

Төрт стаканы бар ротор критовинамен және шыны немесе полиэтиленді пробиркаларға арналған ұяшығы бар бұрыш типті ротормен байланысады. Ротордың айналу жылдамдығы 3000-нан 6000-айн мин .

6. Дистиллятор – суды дистилдеуге арналған қондырғы.

7.таразы-қажетті заттарды өлшеуге қолданылады.

8.Тербеткіш( Качалка )– компоненттерді шайқауға ,араластыруға арналған құрал.

9. рН-340 маркалары лабораториялық рН-метр (рН ) - сутегі иондарының және тотығуы -тотықсыздануы потенциялының (Е) актифтілігін өлшеуге арналған.

Рефрактомердің құрамындағы құрғак заттарды, қанттарды ,спирттерді, аминкышқылдарды, витаминдерді,экстративті көрсеткішін және құрғақ заттардың құрамындағы мөлшерінің массасын көрсетеді.

10. Фотоэлектроколориметр - коллойдты және боялған ерітінділердің өткізу коэфицентін және оптикалық тығыздықтарын анықтауда қолданады. Приборды 315-630 нм спектр облысында болатын жіңішке сызықты жарық фильтрлердің жинағымен қамтамасыз етеді. Колориметр - нефелометр микроорганизмдердің белгілерінің концентрацияларын ерітіндінің лайкылығының дэрежесімен бағалауға мүмкіндік береді.

 

Фотоэелктрокалориметр (ФЭК-М) жалпы көрінісі.

      1 – гальванометр; 2 – стабилизатор; 3 – стабилизатор кілті; 4 – сол доңғалақ; 5 – оның өлшеуіш шкаласы; 6 – сәуле пердесі;  7 – кювета орналасқан орын; 8 – оң доңғалақтың өлшеуіш шкаласы; 9 – сәуле сүзгіштерді алмастыратын кілті; 10 – оптикалық сынаны дәлірек қозғағыш дөңгелек; 11 – гальванометрді  қосатын  кілт.

11. Спектрофотометр - қатты және сұйық заттардың өткізу коэфиценттерін және оптикалық тығыздығын анықтауға қолданылады. Көрінетін (400-760 нм) спектр облысындағы жұтылу спекторларын зерттеуге болады.

12. Зейтц фильтрлері - асбест пен целлюлозаның қоспасынан жасалған диаметрі 33-140 мм және қалыңдығы 3-5 мм-лі дискілер. Целлюлозаның мөлшері көбейген сайын фильтрдің тесіктігі өседі. Ф және СР (стерилизацияланатын) маркалы фильтрлер шығарылып жатыр. Фильтрлер негізінен никельденген металдан жасалған варонкаға орнатылады. Варонка екі бөліктен құралады жоғарлы цилиндірлі және төменгі конус тәрізді. Бұлардың арасында металды сеткада асбесті фильтр орнатады. Содан кейін варонканы бұрайды немесе арнайы винттермен қысып қояды, ал жіңішке тубусты Бунзен колбасының резиналы пробкасына орнатады.

13. Кептіргіш шкаф- лабораториялық ыдыстарды,т.б. заттарды кептіруге қолданылады.

 

2. Микроскоптардың түрлері және микроскопиялаутүрлері.БТ зерттеулеріндегі микроскопиялаудың ролі.

1. Микроскоптың құрылысы

Лупа дегеніміз көздің алдына қойылатын , ал зат оның алдыңғы жазықтығында не шамалы жақын  орналасатын қалыпты линза немесе қарапайым оптикалық жүйе. Жүйе көзге дейінгі қашықтық зат пен жүйенің алдыңғы фокусы қашықтығына байланысты болатын  тікелей үлкейту  және көрініс түзеді.

   Микроскоп  лупаға қарағанда үлкейтіп көрсететін  ұсақ заттарды бақылауға арналған құрал. Микроорганизмдердің морфологиясы мен жасушалардың құрылымын зерттеу көбінесе микрометрмен (мкм =0,001мм) өлшенеді, сондықтан біз олардың құрылысын микроскоп көмегімен ғана көре аламыз, өйткені микроскоп бізге зерттелетін обьектінің мөлшерін 100 есе (жарықтандыру микроскопы) және 10000 есе (электорнды микроскоп) үлкейтіп көрсете алады.

   Микроскоптың негізгі техникалық сипаты – оның көру қабілеттілігі болып табылады. «Биоламада» көрудің шекті қабілеті 0,21мкм тең, сондықтанда объектті 0,21мкм (1800 есе үлкейту) көруге болады. кіші (3х, 5х, 8х, 9х) және орташа (20х, 40х, 60х) үлкейту объективтерін микроорганизмдердің ірі клеткаларын көруде (саңырауқұлақ) қолданылады. Олар құрғақ жүйе объективтері деп аталады, себебі микроскопиялау барысында фронтальды линза мен препарат аралығында ауа болады. ауаның сынуы (n=1) мен әйнектің шағылысуы (n=1,52) шашырап объективке тура түспейді. Ұлғайтып көрсететін (85х, 90х) объективтер иммерсионды деп аталады және оларды микроорганизмдердің ұсақ формасын зерттеуде қолданылады (бактериялар). Бұл жүйеде жұмыс жүргізу үшін препарат максимальді жарық болуы керек. жарықтың шашырауы иммерсионды сұйықтықтарды қолдану нәтижесінде жойылады. Препаратқа кедр майын 1 тамшы тамызады. Құрғақ объективті иммерсионды түріне ауыстырады. Қырынан байқап тұрып объективті майға жанасқанға дейін батырады, фронтальды линза заттық әйнекке жақындайды (объектив линзасы май тамшысында заттық әйнекке, препаратқа тимеуі керек). окулярға қарап отырып винттермен тубусты жай ғана көтереді, оны препарат көрінісі байқалғанша ұстайды. Жұмыс соңында тубусты көтеріп, препаратты алады.

 

2. Микроскопиялау әдістері

   Фазалы- контрасттық микроскопия.

   Фазалы – контрастық микроскопияның көрінісі боялмаған, контрасты емес объектіден тұрады. Қараңғы және жарық жерлерде әр түрлі қалыңдықты зерттейтін оптикалық препаратты атайды.

   Фазалы – контрасты әдісін бақылауы үшін біздің өнеркәсіпте шығарылады, ол мынадан тұрады: 1).объектив – ахроматтың жинағы. Әр объективте өзінің фазалы пластинкасы болады, ол ішкі линзада орналасқан белгілі бір уақытта плсатинка максимум 90⁰С фазаның өзгеруі байқалады.2). Кәдімгі конденордың бақылауына ирис – диафрагманы қажет етеді. Диск револвері – жарқыраған шуақтан құралған. Фазалы пластинканы объективі 2 дәкеден тұрады. 3). Көмекші микроскопта тубус пен окулярдан тұрса, орталық сақиналы диафрагмадан құралады.

   Фазалы – контрасты объективпен окуляр жұмыс орындарда құралған. Кәдімгі конденсорда фазалы – контраста қолданады. Револьверді құрып болғаннан кейін – сақиналы диафрагма 0-ге тең. Бұл препаратты микроскоптың жанына әкеліп, оған төмен ватты шам жарығын орнатады, көмекші микроскопты окулярмен бірге қойып және ақшыл сақина диафрагмасы мен қараңғы сақиналы пластинкалы фазасымен бірігеді. Содан кейін көмекші микроскоп окулярмен ауысады.

   Микроскоппен қараған кезде микроағзалардың түрі боялмаған, олар қоректік ортада өзгеріп отырады. Жарық жерде өзгермейді. Олардың тек жарық фазасы ғана өзгереді. Микроскоппен қараған кезде аз контрасты объектісі боялған кезде мөлдір түсті болады. Мұндай түсті көрген кезде фазалы – контрасты микроскопты қолданады. Фазалы – контрасты әр түрлі жарық микроскоптан тұрады:

1. Объектив арнайы фазалы пластинкамен жинақталған;
2. Конденсор айналмалы дисктен тұрады;
3. Көмекші телескоп фазалы – контрасқа арналған.

   Бейнелеудің дәлдігі жарықтың түрлі объект элементерімен жұтылуына тікелей байланысты екені белгілі. Егер объектіде жарықтың күшті және әлсіз адсорбирленуі кезекпен жүрсе, объект өзінің амплитудасын өзгертеді. Мұндай объектінің түрлі бөлімдерінен өтетін жарық сәулелерінің интенсивтілігі түрлі болады. мұндай объектілер жарық өткенде не әлсізденбейді немесе аз әлсізденеді. Алайда объектінің жеке учаскелерімен сынудың түрлі көрсеткіштері немесе объектіден шығарда қалыңдықтың тегіс еместігіне тәуелді жарықтың фазасы ауытқиды. Фазаның жылжыуы жарықтың оптикалық тығыздығы түрлі ортада таралу жылдамдығының біркелкі еместігінен жүреді. Үлкен оптикалық тығыздықтағы орындарда жарық жылдамдығын баяулаты фаза бойынша өзгереді. мұндай объектілер фазалы деп аталады. Оларға микроорганизмдер мен тірі клеткалардың көп мөлшері жатады. Адам көзі мен фотопластинка жарықтың фазалы ауытқуын шақырмайды. Олардың табылуы үшін 1934 жылы голлондиялық Церникпен ұсынылған фазалы – контрастар әдісі қызмет көрсетеді.

   Фазалы – контрастар әдісі микроскопта диспорционды құрылулар жайлы Абба теорясын пайдалануға негізделеді.

   Әдістің мәні микроскоптың кәдімгі конденсорын сақиналы диафрагмалы арнайы конденсормен ауыстырады, ал револьверді арнайы объектіге біріктіреді. Бұл объектінің алаңдық линзасына фазалы пластинка сақина түрінде қойылған.

   Фазалы –контрастылы микроскопты келесі әдіспен құрады:

1. Микроскоптағы кәдімгі объектив пен конденсорды фазалыға ауыстырады.
2. Конденсор дискісін бұру арқылы нөлдік диафрагманы құрастырады.
3. Преапаратты микроскоп үстелшесіне орналастырады, ХЮ жарықтандыруын құрайды және фокустайды. Конденсор диафрагмасын түгелімен ашады.
4. Нөлдік диафрагманы қолданылатын фазалы объективіне сай үлкендіктегі диафрагмаға ауыстырады.
5. Микроскоп окулярын көмекші окулярға ауыстырады.
6. Көмекші микроскоптың қозғалғыш трубкасын винт көмегімен фиксирлейді.
7. Конденсордың орталықтандырғаш винттерін айналдыра конденсордың сақиналы диафрагмасын объективтің фазалы сақинасымен біріктіреді.
8. Көмекші микроскопты тубустан алады, керекті окулярды қояды, фокусты тұрғызып, объектіні зерттейді.
9. Объективтің әр ауыстырылуында 4, 5, 6, 7, 8 пункттеріндегі операцияларды орындау қажет.

Әр студент бактериалды препаратты микроскопия техникасымен келесі кезектермен өңдейді:

• Микроскопты өзінің жұмыс столына ыңғайлы жерге қояды және жарықтандырады;
• Микроскоптың заттық столына дайын болған жұғындыны қояды және оны қысқыштармен қысады;
• Препаратты құрғақ обьектив көмегімен көреді және детальды зерттеу үшін жақсы жерді іздеу;
• Микроскоптың тубусын көтеріп, револьвердің көмегімен иммерсионды обьективті орнату;
• Иммерсионды обьективтің фронтальды линзасын мойына қаратып, обьективтің линзасын және заттық әйнекті обьективпен бұзбау үшін жанынан бақылайды;
• Окулярға қарап, макрометрлік винтпен микроскоптың зерттеліп жатқан обьектісі шыққанша тубусты көтеріп көру;
• Микрометрлік винтпен фокусты анықтайды және де алынған препаратты зерттейді;
• Микроскопиялық суретті альбомға салады;
• Тубусты көтеріп, көрсетіліп жатқан препаратты алып тастап, қағазбен немесе салфеткамен кедр майын обьективпен алып тастап, жарықтандыруды өшіреді;
• Микроскопты чехолмен жауып, жұмыс орнын ретке келтіреді.

Микробиологиялық зерттеулердің әдіcтері:

1. бактериоскопиялық зерттеу – микроорганизмдердің формасы мен құрылысын микроскоптың көмегімен зерттеу;
2. бактериологиялық – микроорганизмдердің культураларын культивирлеу жолымен зерттеу, яғни жасанды қоректік ортада өсіру;
3. тәжірибелік әдіс – тәжірибедегі сыналған жануарлардың көмегімен микроорганизмдердің және олардың уларын анықтау;
4. серологиялық – қанның сары суының көмегімен микроорганизмдерді анықтау.

Микроорганизмдердің морфологиясы мен жасушалардың құрылымын зерттеу көбінесе микрометрмен (мкм =0,001мм) өлшенеді, сондықтан біз олардың құрылысын микроскоп көмегімен ғана көре аламыз, өйткені микроскоп бізге зерттелетін обьектінің мөлшерін 100 есе (жарықтандыру микроскопы) және 10000 есе (электорнды микроскоп) үлкейтіп көрсете алады.

Микробиологиялық практикада көбінесе оптикалық жарық өрісіндегі микроскоптар қолданылады, көбіне фазалы – контрасты жабдықталуымен.

Көп қолданылатын микроскоптар қатарына қараңғы өрістегі конденсор және люминесцентті микроскопия жатады.

4.  Жарық өрісіндегі микроскопия

Жарықта өтетін жарық алаңының әдістері негізінен мөлдір препараттарда қолданылады, өйткені олардың құрылымының бөлімшелері әр қилы жарықты сіңіреді. Жарықтандыру системасындағы сәулелер препаратқа және обьективке біртегіс жарықтандыру береді. Препарат құрылымының элементтері көбінесе оларға түсетін жарықты сіңіреді, ауытқытады, олар суреттің шығуын қамтамасыз етеді. Бұл әдіс сәуле сіңірмейтін обьект үшін де пайдалы. Жарық алаңының әдісі мөлдір обьектілерді бақылау үшін көбінесе биологиялық ұлпа және көптеген минералды қолданылады. Обьектив арқылы жарықтандыру төбеден препаратқа беріледі және ол тағы да жарықтандыру қызметін атқарады.

Биологиялық микроскоптың жабдықтары

Микроорганизмдерді зертеу үшін күрделі оптикалық прибор микроскопты қолданады (грекше mikros – кішкентай, skopeo – көремін). Микроскоптар 2 негізгі бөліктен: механикалық және оптикалық бөліктен тұрады. Механикалық бөлігі штативтен, тубустан және заттық үстелшеден тұрады. Заттық үстелше винттің көмегімен қиғашымен орналасады. Столдың үстінде препараттың қатайту үшін 2 клемма болады. тубус негізінен макрометрлік және микрометрлік винт көмегімен көтеріледі және түседі.

Тік немесе иілген тубустың үстінде револьвер жалғасқан, оған 2-4 объектив орналастырылған. Объективтерді ауыстыру үшін револьверді өзі осін айналдыру арқылы жүзеге асырамыз.

Микроскоптың оптикалық бөлімі жарық аппаратынан, объективтерін және омулярлардан тұрады. Жарық аппараты заттың үстелдің астында орналасқан, ол айнадан, конденсордан және ирис-диафрагмасынан тұрады. Айна екі беттен тұрады: тегіс және иілген: ол жарық сәулесін шағылыстарап, конденсорға бағыттайды. Өте үлкен жарықтандыру үшін тегіс айналарды қолданады. Жасанды және табиғи кішігірім жарықты үлкейту – иілген айнаны қолданады. Конденсор күшті линзалар жүйесінен тұрады. Ол зерттелетін объектінің оның көрінуі үшін жарықтың ашық болуын қамтамасыз етеді. Жарық сәулелерін жинап, оларды айнада шағылыстырған соң, конденсор тегіс айнада концетрлейді. Конденсор винттің көмегімен вертикальді бағытта жылжиды. Конденсорды төмен түсірген кезде микроскоптың көру түтігінде қараяды, ал көтергенде – жарықталады. Егер қатты жарық болып кетсе, онда конденсорды түсіру керек, ал егер қараңғылау болса – көтеру керек.

Ирис-диафрагма жіңішке металл сегменттерінен тұрады, ол конденсордың астында орналасқан, ол арқылы конденсорға түскен жарықты реттейді.

Микроскоптың ең негізгі бөлігі объективтер болып табылады. Олар револьвердің ұяшықтарында орналасқан және де линзалар жүйесінен тұрады. Металлды оправа бекітілген. Үлкейтуді беретін фронтальды немесе алдыңғы объективтің линзасы болып табылады. Күшті объективтің фронтальді линзалары кішігірім диаметрі қисықты береді, жарты шар түрінде. Барлық объективтер екіге бөлінеді: ахромат – қарапайым және апохроматы – негізі, ол оптикалық көріністің кемшіліктерінен айырылтуға мүмкіндік береді.

1-микроскоптың табаны, 2-конденсор кронштейні, 3-тубус ұстағыш, 4-микромеханизмі бар қорапша, 5-окуляр, 6-тубус, 7-призма, 8-тубус ұстағыштың басы, 9-револьвер, 10-салазиалардағы револьвер, 11-объектив, 12-заттың үстелшесі, 13-конденсор, 14-ирис-диафрагма ұстағыш, 15-диафрагма, 16-айна, 17-икрометрлі винт, 18-макрометрлі винт.

Сонымен бірге объективтер құрғақ және иммерсионды болып бөлінеді. Құрғақ объективтер жұмыс фронтальды линзалар және зерттелетін заттар арасында ауа қабаты болады . Иммерсионды (латынша immersio-ендіру) фронтальды линзалар жұмыс кезінде препараттың сұйық тамшысына ендіріледі. Бұл мақсатта жұмысына ең қолайлы препарат 1.515 коэфициентті ке кедр майы болып табылады. Жарық сәулесі айнадан шағылыспай кедр майы арқылы объективке түседі. Осы арқылы затты толық көруге мүмкіндік бар.

Конденсордың иристі-диафрагманың деңгейі мен объективтің жұмыстық қашықтығы, объективтің үлкейтулер арасындағы қатынастар.

МБР-1 және МБИ-1 биологиялық микроскопы 20,40,60 және 90 х сандары бар 3-4 объективі бар, олар осы объективтің үлкейтуін көрсетеді. Микроскоптардың ең күшті объективтері 90, 100, 101 және 110 х болып табылады.

Окуляр (латынша oculus-көз) тубустың түбінде орналасқан. Окуляр ені тегіс домалақтау линзадан тұрады. Линзаның біреуі көзге бағытталғаны – көздік, екіншісі препаратқа бағытталған – жинақты. Окулярда үлкейтілген фонус қысқа болуына байланысты, окулярда ұзындығы кішкентай болып келеді. Линзалар арасында диафрагма орналасқан, қисық жарық сәулелерін ұстап қалады. Окуляр сандармен белгіленген, олардың үлкейтулерін көрсетеді. Апохроматтармен жұмыс кезінде қиын компенсационды окулярлар қолданады.

Күшті объективтің әлсіз және орташа окулярлардың біргелесуі арқасында бейнені толық көруге мүмкіндік бар. Микроскоптың берілген жүйесінің көрінуін ұлғайту үшін окуляр мен объектив көрсетілімін көбейту керек. Мысалы, окуляр көрсетілімі 7 х және объектив көрсетілімі 90 х болса, онда микроскоптың көрінуінің ұлғаюы 630-ға тең.

Шынында, объектив заттың бейнесін береді. Ал окуляр оны үлкейтіп көрсетеді.

Жарықтандырғыш. Мироскопиялықта көбінесе электр жарығын көрсетеді. Көптеген микроскоптарда (МБИ-2, МБИ-6) жарықтандырғыш құрал микроскоптың өзіне ендірілген. МБР-1 микроскопында жұмыс жасау үшін ОН-7, ОН-19 және т.б. жарықтандырғыштармен қамтамасыздандырылған.

ОН-7 жарықтандырғышы 2 линзалы конденсордан тұрады иристі-диафрагма және азвольтты (8 В, 20 Вт) шамнан, олар 120-200 В-ті трансформатордан электр жарығын алып отырады. Шам потронымен жарықтандырғыш корпусында еркін орналасады және штативке керекті биіктікте бекітіледі. Жарықтандырғыш микроскоппен арнайы планкпен жалғасады. Шам накалын реттеп отыратын корпусында реостат орналасқан(7), шамды оған азвольтты трансформатор (6)арқылы жалғайды. Шам патронымен жарықтандырғыш корпусында еркін жылжиды және ол штативке керекті биіктікте бекітілген. Шамның алдында жарықтандырғыш екі линзалы иристі-диафрагма (4) және жарық фильтр(5) ұяшығы орналасқан. Жарықтандырғышты микроскоп алдына орналастырады, байланыстырғыш планкте керекті өлшемді береді.

 ОИ-19 микроскоппен жарықтандырғыш:

1- жарықтандырғыш штативі; 2- жарықтандырғыштың корпусы; 3-патрон компасы; 4-иристі диафрагманың ұстағышы; 5-жарық фильтр; 6-трансформатор; 7-реастың ұстағышы; 8-өшіргіш; 9-біріктіргіш планкасы.

Жарықтандырғыш ОИ-9М.

 Бинокулярлы қондырғысы АУ-12 микроскобына орнатылған: 1,2-окулярлы түтікше; 3-диатропты механизм; 4-диатропты сақина механизмі; 5-шар тәрізді түтікше өсінің корпусы және фланц құрылысы.

Бинокулярлы қондырғысы мен бинокулярлы микроскобын микроорганизмдердің колонияларының тығыз қоректік ортада өсіруін әсіресе микробытық препараттардың ұзақтылығын жүргізуге болады (5-сурет). Заттың стреоскопиялық көрінісін 3 бағыттағы өлшемі көру қабілетін тез шаршатпайды. Түтікшенің окулярлы түзегішінің 1 өлшегіш бағытқа көріністі көрсеткенше 1 келікке келтіреміз.

 Жарықты  Келер бойынша орнату

Микроскоппен жұмыс жасағанда жақсы нәтиже алу үшін объектіге жарық түсірілуі керек. Жарықтың жақсы түсу жүйесі Клер системасына негізделген. Жарықтың түсуі мына сатлар арқылы белгіленген:

1. Алдын ала дайындық:
   • Микроскопты және жарықтандырғышты крестовинаға қоямыз (микроскоп айнасымен жарық көзінің) ара қашықтықты қамтамасыз ету үшін қажет.
   • Зат үстелшесіне «жаншылған тамшыны» немесе боялған фиксирленген препаратты орнатамыз.

• Объективті 8 х-ке орнатады.
• Конденсорды жоғарғы линза заттың үстелшемен бірдей болатындай етіп көтереді.
• Конденсор дифрагмасын толықтай ашады.
• Маттық әйнекті жылжытады.
• Тегіс айнаны қояды.
• Жарықтандыру диафрагмасын кішкене саңылау қалдырып жабады.

2. Жарықтандырғышты іске қосып, жарық көру аймағының ортасына түсетіндей жағдайға келтіреді.
3. Микроскоп айнасына ақ қағазды салады және жарықтандырғыш шам патронын корпус түбіне жылжыта отырып, қағазға жарықтандырғыш шам жібі виткасының бейнесін фокустайды.
4. Окулярға қарй айнаны бұрай отырып, шеті ашық емес жарық дақ түріндегі жарықтандырғыш диафрагма бейнесін көру аймағынан табады.
5. Егер олкөру аймағының айтарлықтай аймағын алып жатса, оны объективті бірнеше төмендетіп, азайтады немесе окулярға қарай отырып, диафрагма саңылауын дұрыстайды.
6. 8 х объективті қолдана отырып, жарық дағы аумағындағы объектіні фокустейді.
7. Окулярға қарай және конденсорды босата отырып, жарықтандырғыш диафрагма жиегіндегі препарат бейнесінің тегістігін фокустайды, яғни шетшеті анық боялған бейне алады.
8. Айна көмегімен жарық дақты көру аймағының ортасына ауыстыру. Егер дақ бірдей емес жарықтанса, жарықтандырғыш корпусын бұру арқылы бірдей жарықтандыруын болдырады.
9. Жарықтандырғыш диафрагмасын 2/3 бөліктен кем емес ашады.
10. Объективті 40х («жаншылған тамшы» препараты үшын) немесе 90х (иммерсияланған май жағылған, боялған препаратты фиксирлеу үшін) орнатады және объектіні фиксирлейді.

Жарықты реттеуде жарықтандырғыш шамының реостаты немесе жарық сүзгілері қолданылады. Айнаның, конденсордың және жарықтандырғыш диафрагманың тұрған жағдайын өзгертуге болмайды! Конденсор диафрагмасымен тек 40х объективте бейненің айқындылығын жоғарылату үшін қолданылады. Иммергирленген конденсор апературасы 1-ге жақын, ал 40х объективтің сандық апературасы 0,65-ті құрайды. Конденсор апературасын объектив апературасымен сәйкестендіру үшін келесідей жүргізеді. Жарықты Келер бойынша орнатады және препаратты 40х объективімен фокустейді. Окулярды босатады және тубусқа қарай отырып, конденсор диафрагмасын оның шеті жоғары объектив линзасымен біртегіс жарықталған шекарасында көріншенше жабады. 90х объективімен жұмыс кезінде конденсор диафрагмасын сандық апературасы 1,25 болғандықтан ашық қалдырады.

 Иммерсиялы объективпен жұмыс істеу ережесі

Жарықты Келер бойынша орнатады. Құрғақ фиксирленген боялған препаратқа иммерсиялық май тамшысын тамызады. Объективті 90х-ке орнатады, жанынан қарай отырып, микроскоптың тубусын макрометрикалық винтпен объективті майға жүктегенше баяу түсіреді. Фронтальды объектив линзасы заттық әйнекке жанаспауын қарау керек (жоғары апературалық иммерсиялық объективтің фронтальды линзасы абайсыз қозғағанда оңай сынуы мүмкін). Сонан соң окулярмен қарай отырып, макровинтпен баяу тубусты көтереді және объектіні фокустайды. Жұқа фокустауды микрометриялық винт көмегімен жүргізеді.

 Тіс өзегінің жарық алаңдаңы микроскопиясы 

Микроскопирлеуді аяқтаған соң тубусты көтеріп, препаратты алады және объектінің фронтальді линзасын алдымен құрғақ мақтақағазды салфеткамен, сонан соң сондай, бірақ аз ғана тазаланған бензинге батырылғын салфеткамен мұқият сүртеді. Майды линза бетінде шаң жинап, объективтің зақымдағыш тудыратынын қалдыруға болмайды. Препаратты майдан сүзгіш қағаз бөлігімен тазалап, сонан соң әйнекті бензин немесе ксилолмен өңдейді.

Кедр майы және тазартылған бензин бір-біріне кигізілген екі флаконда сақталады. Ішкі флаконға кедр майын, сыртқысына тазартылған бензинді құяды. Майы бар флаконды шыны таяқшасы бар тығынмен жабады. Осы таяқшамен майды препараттарға жағады.

 Қараңғы өрістегі микроскопия

Қараңғы өрістегі микроскопия жарықты күшті сіңіретін микроорганизмдердің қабілетіне негізделген. Объект жанындағы жанама сәулелермен жарықтандырады және микроскоп объективіне тек препараттағы бөліктен сіңірілген сәулелер түседі. Қараңғы өрістегі микроскопия Тиндал эффектіне негізделген, бұның белгілі мысалдарына күннің жарықтың қысқа сәулесімен жарықтандыруға ауа тозаңын анықтау жатады. Объективке жарықтандырғыштан тіке сәуле түспес үшін объектив апературасы конденсор апературасына қарағанда кішкене болу керек.

Қараңғы өрістегі микроскоп арқылы көрінген микроорганизмдер қара өрістегі жарқыраған денешіктер бөлып көрінеді. Сондай-ақ бұндай микроскопия әдісінде ұсақ микроорганизмдерді көруге болады, микроскоптың қабілеті жетпейтін организмдерді анықтайды. Бірақ қараңғы өрістегі микроскопияда тек объектінің контурын көруге болады, демек ішкі структурасын анықтауға мүмкін емес. Қараңғы өрістегі микроскопия көмегімен жаншытылған «тамшы» препаратын зерттейді. Заттық шыны 1,1 – 1,2 мм-ден қалың болмауы тиіс, 0,17 мм жабыны ешбір сырылмауы және лас болмауы керек.

Препаратты дайындау барысында көпіршіктер мен ірі бөлшектері болуы керек, сондықтан көрінетін аумақ қараңғы болып тұрады. Егер препаратта кейбір бөлшектер кездессе, мысалы микроорганизмдер, қисық сәулелер белгілі деңгейде олардың беткі жағынан көрінеді, демек алғашқы бағытынан ауытқып және объективке түседі. Мұндай жағдайда бақылаушы қанық қара фонда өте жарық, анық объектіні көреді. Мұндай жарық препараттың жарықтануы арнайы қараңғы өрістегі конденсорға дейін жетеді, әдеттегідей кәдімгі микроскоп конденсорымен ауыстырады. Негізгі қараңғы өрістегі конденсордың айырмашылықтары орталық бөлімі қараңғыланған және тіке сәулелер жарықтанғаннан микроскоп объективіне түспейді. (Қараңғы өрісті конденсор орталығы өте қараңғы болып табылады, сондықтан орталыққа түсетін сәулелер айнадан түзілген, ал көлденеңнен препаратқа жанынан түзілген сәулелер беріледі, айнадағы көрініс конденсордың ішкі құрылымында орналасқан).

 ОИ-13 қараңғы өрістегі конденсор

 Қараңғы өрістегі сәулелер жолы:

О – объектив; П – препарат; ВИ – сулы иммерсия; ЛК – конденсор линзасы; ДТ – қараңғы өрістің диафрагмасы; ПС – заттық үстелше.

Қараңғы өрісті микроскопирлеу әдісінде мыңдаған микрометр бөлімі объектіні көруге болады, демек ішкі құрылысын көруге мүмкіндік бермейді. Майда микробтар, қараңғы бөлмеге кішкене саңылаумен жарық жіберген кездегі ауадағы майда шаң тозаңдары сияқты жарқырай бастайды. Қараңғы өрістегі конденсордың сыртқы корпусына рамка орналасқан (9-сурет). Рамканың ішіне ішкі патрон орнатылған оптикалық бөлімі бар, оптикалық бөлімі линзалардан тұрады (кардиоид), ол сақиналы диафрагмадан және айна қорғағыштан түзілген. Оптика бөлімі бар рамка перпендикулярлы өсі бойынша көлденеңнен қозғала алады, демек реттеуші бұрандалары арқылы. Жұмысты бастамас бұрын көрініс нақты – дәл көрінуі үшін орталықтандырады, демек оптикалық өспен конденсордың өстерін бір – біріне сай етіп орналастырады. Орталықтың дұрыстығын окулярдағы сақинаның біркелкі және анық жарықтанғанын байқауға болады, демек дәл ортасында тұруы тиіс.

Препараттың қараңғы алаңда құрғақ және иммерсионды жүйедегі объективтермен көруге болады. егер объектив иммерсионды болса, майды жабатын әйнекке жағамыз, иммерсионды май ауаның көпіршіктерінсіз болады, сосын оны конденсордың жағына не заттық әйнектің арасына жағады. Иммерсионды объектив 90-мен жұмыс істегенде арнайы диафрагма, қараңғы фазалы конденсорге қолданады. Заттық әйнектің қалыңдығы – 0,8-1,2 мм, жабын әйнек – 0,2мм аспау керек. әйнек таза және мөлдір жарақатсыз болу керек.

Жұмысты күні сәулесінің жарығында немесе электр жарығында жасайды. Электр жарығында жұмыс жасағанда арнайы лампасы бар жарық құрылғысы 100-150 Вт қолданады.

Микроскопияның техникасы. Жарық фазада жарықтандырып, орталықтандырады және құрады. Жарық фазалы конденсорге ауыстырылады. Осы мақсатта қарапайым конденсор жасауға болады. бұл үшін конденсордың жоғары линзанын бұрап, төменгі линзаның ортасына қара қағаздан дөңгелек (линзаның 3/2 бөлігін жауып) жоғарғы линзаны бұраймыз. Конденсорды ұстағышқа қояды және бұрандамен қатырады. Реостатты өшіргендегі жарықтың максимальды күшін диафрагма жарықтандырғышын толығымен ашып жарықпен қамтамасыз етеді. Линзаның жоғарғы жағының төмендетілген конденсорға иммерсионды сұйықтық жағады (кедр майы, вазелинді май мен бромнафталин қосындысы, дистилденген су оңай және ыңғайлы). Сұйықтық ауа көпіршіктерінсіз болуы керек. қараңғы фазада зерттеулер жүргізу үшін препаратты бұзылған тамшы әдісімен дайындайды. Зерттелетін материалдың кішкене бөлігін заттық әйнекке жағады. Тамшыны жұқа (0,17 мм көп емес) жабын әйнекпен ауаның көпіршіктерінің болмасы үшін жабады. Заттық әйнектің қалыңдығы 1,1 мм аспайтын басқа жағдайда фокус конденсоры (жоғары аппаратуралы сәулелердің қиылысу нүктесін) әйнектің жұқа бөлігінде пайда болады, сонда зерттеуші қараңғы фазалы тиімділікті ала алмайды.

Препаратты микроскоптық заттық үстелшеге қояды. Иммерсионды сұйықтықты заттық үстелшенің төменгі бетінде ерігенше ұлғайтып, микроскопты препаратқа фокусрилейді. Конденсордың реттеуші бұрандасымен көру аймағының ортасына жарық дақты орталықтандырады, ал оның көру интенсивтілігі конденсорды көтеру арқылы реттеледі. Осыдан кейін револьвердің объективін қажет ұлғайтумен (х40) қосымша конденсор және айнаны оталықтандырады.

Қараңғы жерде микроскоппен қараған кезде микробтар қозғалуы байқалады, кейбір ауру қоздырушылар (лептоспир) деген микробтар, олар жарық микроскопта қолданылады. Жарық жерде әр түрлі жасушалар әсер ететін ықпалы болады, мұнда жасушаның протопластының дисперсті коллоидының өзгеруін бақылайды. Жарықталмаған тірі жасушада гомогендік протоплазмасы болмайды. Нәтижесінде  клетка жойылады және құрамы жарқырап жана бастайды. Осыған қарамастан, қараңғы жерде микробтардың ішкі құрылысын көруге болмайды.

Жарық жердегі конденсордың жұмысы:

1. Препарат «Тамшы беретін» ол жұқа және мұқият тазартылған айнадан жасалған, микроскоптық үстелдің үстінде тұрады, оның объективі 8х. Содан кейін тубусты өзгертпейді, препарат фуксирленген объективі 40х болады.
2. Конденсор жарық жерден шығады, окуляр бір объективтен тұрады. Револъвер микроскоптың бір бос объективтен тұрады, арнайы жапқышпен жабдықталған, объективтің бос препаратынан құралған.
3. Диафрагманың ауыстырып қою үшін жауып қояды. Көрінісі бойынша, айнада жіпше лампымен фокусирлейді, ыдысты белгілі бір ақ қағазбен жауып қояды (Мысалы: Келер құрастыруы бойынша). Реостаттың көмегі арқылы жарқыраған жарықтығы төмендейді.
4. Жарқыраған диафрагманы ашады. Микроскоп айнасын сыртқы соңғы тубусын жауып, жыне жайлап айналдырып, оның жарық алаңы тепе-тең болады. Содан кейін айнаны айналдыру керек емес!
5. Окулярды қойып, 8х объективті құрастырып ақырын ғана айнаға тигізбей, қараңғы жерде конденсор орнатылады. Ең соңғысы былай құрастырылады, микроскоп штативтің ақ винтпен оралу қажет, реттеуші дәке – жарқыраған айнаның жанында орналасқан, конденсорды шығарып, жарық қайтадан пайда болады.
6. Линзаның жоғары конденсорында имерсионды майды жағып және конденсорды жіберіп отырамыз. Қайтадан препаратты құрастырып. Оны клеммен жақсылап қыстырып қоямыз.
7. конденсорды жоғары көтереміз. өйткені май линза мен конденсордың арасында толып тұру керек және айнамен жауып, ауасының тамшылары болмауы керек.
8. жарқыраған реостатты өшірі және т.б. жарық максимальділігін алады.
9. Окулярға қарасақ, конденсор орталықтандырады. Реттеуші дәкенің көмегі арқылы тура көру орталығында ашық сақиналы қара дақтар немесе тек қана ақ дақтар көрінісі байқалады. Сақина немесе дақ жарықтан ерекшеленеді, ал ауаның тамшылары қоңырлау түс береді.
10. Егер орталықта ақшыл сақиналар болса, окулярды жақсылап бақылап, оны жайлап көтереді. Сонда қара дақтар жойылып кетеді және бірге қосылған сақиналар қалып тек қана ақшыл дақтар қалады. Егер орталықта ақшыл дақтар қалса, онда конденсорды араластыру қажет емес.
11. 40х объективін қоою және препаратты фокусирлеу. Жақсы эффект алу үшін, жасыл фильтрді қолданады. Объектив орталықты мұқият тексереді. Фазалы – контрастық конденсорды штативте қолданады.

   Фазалы – контрастық микроскопия

Фазалы – контрастық микроскопияның көрінісі боялмаған, контрасты емес объектіден тұрады. Қараңғы және жарық жерлерде әр түрлі қалыңдықты зерттейтін оптикалық препаратты атайды.

Фазалы – контрасты әдісін бақылауы үшін біздің өнеркәсіпте шығарылады, ол мынадан тұрады: 1).объектив – ахроматтың жинағы. Әр объективте өзінің фазалы пластинкасы болады, ол ішкі линзада орналасқан белгілі бір уақытта плсатинка максимум 90⁰С фазаның өзгеруі байқалады.2). Кәдімгі конденордың бақылауына ирис – диафрагманы қажет етеді. Диск револвері – жарқыраған шуақтан құралған. Фазалы пластинканы объективі 2 дәкеден тұрады. 3). Көмекші микроскопта тубус пен окулярдан тұрса, орталық сақиналы диафрагмадан құралады.

Фазалы – контрасты объективпен окуляр жұмыс орындарда құралған. Кәдімгі конденсорда фазалы – контраста қолданады. Револьверді құрып болғаннан кейін – сақиналы диафрагма 0-ге тең. Бұл препаратты микроскоптың жанына әкеліп, оған төмен ватты шам жарығын орнатады, көмекші микроскопты окулярмен бірге қойып және ақшыл сақина диафрагмасы мен қараңғы сақиналы пластинкалы фазасымен бірігеді. Содан кейін көмекші микроскоп окулярмен ауысады.

Микроскоппен қараған кезде микроағзалардың түрі боялмаған, олар қоректік ортада өзгеріп отырады. Жарық жерде өзгермейді. Олардың тек жарық фазасы ғана өзгереді. Микроскоппен қараған кезде аз контрасты объектісі боялған кезде мөлдір түсті болады. Мұндай түсті көрген кезде фазалы – контрасты микроскопты қолданады. Фазалы – контрасты әр түрлі жарық микроскоптан тұрады:

4. Объектив арнайы фазалы пластинкамен жинақталған;
5. Конденсор айналмалы дисктен тұрады;
6. Көмекші телескоп фазалы – контрасқа арналған.

Бейнелеудің дәлдігі жарықтың түрлі объект элементерімен жұтылуына тікелей байланысты екені белгілі. Егер объектіде жарықтың күшті және әлсіз адсорбирленуі кезекпен жүрсе, объект өзінің амплитудасын өзгертеді. Мұндай объектінің түрлі бөлімдерінен өтетін жарық сәулелерінің интенсивтілігі түрлі болады. мұндай объектілер жарық өткенде не әлсізденбейді немесе аз әлсізденеді. Алайда объектінің жеке учаскелерімен сынудың түрлі көрсеткіштері немесе объектіден шығарда қалыңдықтың тегіс еместігіне тәуелді жарықтың фазасы ауытқиды. Фазаның жылжыуы жарықтың оптикалық тығыздығы түрлі ортада таралу жылдамдығының біркелкі еместігінен жүреді. Үлкен оптикалық тығыздықтағы орындарда жарық жылдамдығын баяулаты фаза бойынша өзгереді. мұндай объектілер фазалы деп аталады. Оларға микроорганизмдер мен тірі клеткалардың көп мөлшері жатады. Адам көзі мен фотопластинка жарықтың фазалы ауытқуын шақырмайды. Олардың табылуы үшін 1934 жылы голлондиялық Церникпен ұсынылған фазалы – контрастар әдісі қызмет көрсетеді.

Фазалы – контрастар әдісі микроскопта диспорционды құрылулар жайлы Абба теорясын пайдалануға негізделеді.

Әдістің мәні микроскоптың кәдімгі конденсорын сақиналы диафрагмалы арнайы конденсормен ауыстырады, ал револьверді арнайы объектіге біріктіреді. Бұл объектінің алаңдық линзасына фазалы пластинка сақина түрінде қойылған.

Фазалы –контрасыт микроскопты келесі әдіспен құрады:

10. Микроскоптағы кәдісгі объектив пен конденсорды фазалыға ауыстырады.
11. Конденсор дискісін бұру арқылы нөлдік диафрагманы құрастырады.
12. Преапаратты микроскоп үстелшесіне орналастырады, ХЮ жарықтандыруын құрайды және фокустайды. Конденсор диафрагмасын түгелімен ашады.
13. Нөлдік диафрагманы қолданылатын фазалы объективіне сай үлкендіктегі диафрагмаға ауыстырады.
14. Микроскоп окулярын көмекші окулярға ауыстырады.
15. Көмекші микроскоптың қозғалғыш трубкасын винт көмегімен фиксирлейді.
16. Конденсордың орталықтандырғаш винттерін айналдыра конденсордың сақиналы диафрагмасын объективтің фазалы сақинасымен біріктіреді.
17. Көмекші микроскопты тубустан алады, керекті окулярды қояды, фокусты тұрғызып, объектіні зерттейді.
18. Объективтің әр ауыстырылуында 4, 5, 6, 7, 8 пункттеріндегі операцияларды орындау қажет.

        Люменисценттік микрокопия

Люменисценттік микрокопия түсіп жатқан жарықтың әсерінен әр түрлі биологиялық заттар мен бағыттарға түскен жарықтың әсерінен сәулелену қабілетіне негізделген. Люминисценцияға тәуелді әр түрлі молекулалық заттар түсіп жатқан жарықтың энергиясын жұтып, жоғары энергетикалық деңгейімен сипатталатын қозған қалыпқа өтеді. Бірақ олар осы күйде аз уақыт болады да, қайтадан бастапқы энергетикалық деңгейде оралады. Бұл ауысу люмисценция жарығы түрінде артық энергияны беруімен бірге жүреді. Люминисценцияны тітіркендіру үшін объектіні 300-400 нм толқын ұзындығы УК сәулелерімен немесе 400-460 нм толқын ұзындығымен СФ сәулелерімен жарықтандырады. Себебі бұл жағдайда люмисценцияның жарығы спектрдің көрінетін жағында жатады. Люмисценцияның түсі спектрдің ұзын толқынды бөлігіне ығыстырылады. Люмисценцияны көк түспен тітіркендіргенде оның түсі жасылдан қызылға ауысуы мүмкін. Егер, люмисценция УК сәулелерімен тітіркенсе, онда жарық спектрінің кез-келген көрінетін жерінде жарықтанады. Бұл люмисценцияның ерекшелігі – тітіркенетін жарықты жұтатын арнайы жарықфильтрлерді пайдалана отырып, салыстырмалы түрде әлсіз  люмисцентік жарықты бақылауға мүмкіндік береді.

Көрінетін көк сәулелермен жұмыс істегенде кәдімгі оптикалы микроскопты қолдануға болады. қосымша микроскоптың комплексінде 2 жарықфильтр болу керек. көк ультракүлгін мен сары және фокусирленген линзаны бар микроскопирлеуге арналған арнайы лампа.

Ерекше көңіл жарықфильрге бөлінген. Себебі олар көрінетін жарықты өткізбеу керек. бірақ осында көптеген көк және көк фиолетті әйнектер бақылауда кдергі жасайтын қызы сәулелерді өткізетінін ескереді. Әйнекті жарықфилтрді сұйық жарықфильтрдің орнына қолдануға болады. ол келесідей жасалынады: купорос ерітіндісіне 25% - дық аммиак ерітіндіден купоростағы тұнба жойылғанға  дейін қосады. Алынған ерітіндіні тегіс, тар кюветаға құйып, үстіне бірінші жарық көрінгенге дейін дистилденген суды қосады.

Антибиотиктер және т.б. қосылыстар біріншілік люминисценцияға ие. Микрооргнаизмдердің кейбір клеткалары өте әлсіз люминисцентенеді. Сондықтан оларды арнайы люминисценция қабілеті бар бояғыштармен – флуорхраммен өңдейді. Люминисценцияның объектін флуорхраммен өңдегеннен кейін бағытталған немесе екіншілік деп аталады. Екіншілік люминисценцияны тітіркендіру үшін спектрдің көк-фиолетті бөлігін қолдануға болады.

Флуорохрамға примулин, орнажевый акридин, берберин сульфат, аурофосфин, т.б. бояғыштар кіреді. Флуорохрамды жақсы еріген ерітінділер ретінде қолданылады (1:500-1:100 000). Осы ерітінділер аз токсинді болып келеді. Бұл жаңа зақымданбаған жасушаны жақсы зерттеуге мүмкіндік береді. Флуорохрамдар микробты жасушамен қатар, оның бөлек құрылымдарын алады. Жасушалық құрылымдар өзініңхимиялық құрамына байланысты флуорохрамды адсорбирлейді. Сондықтан оны әр түрлі сәулелермен  люминисцентендіреді. Флуорохрамдар тірі және өлі жасушалармен бірдей адсорбирленеді.

Мысалы, нейтральды қызыл цитоплазманы жасылға, метахрометинді дәндерді қара қызылға, вакуольдерді қанық сары түске бояйды.

Акриминді сарыны немесе аураминді қолданғанда туберкулез таяқшасын дифференцирлеуге болады.

Іш – сүзек таяқшасының флюрохромирленген клонниялар зерттелген материалды қайта еккеннен кейін, 6 сағаттан соң дифференцирленуі мүмкін. әлсіз концентрация (0,001-0,00001%) мен аз токсинділіктің арқасында бұл бояғыштарды тірі бактериальды жасушалардың құрылымдарын зерттеуде қолдануға болады. сондықтан  люминисценттік микроскопия бактериялық жасушаларды цитологиялық зерттеулерде кеңінен қолданылуда.

Люминисценттік микроскопия көріністің контрастісін күшейтеді, бөлек жасушалық структураларды ажыратуға мүмкіндік береді. Люминисценттік микроскопия тірі және өлі жасушаларды анықтау үшін сондай-ақ топырақта және өсімдіктің микроорганизмдерін зерттеуде кеңінен қолданылады.

УК сәуледегі микроскопия көп таралмаған, себебі қымбат кварцтік оптиканы қолдануды қажет етеді. Одан басқа УК сәуле әсерінен микроорганизмдердің тірі жасушаларының зақымдануы болады. қазіргі кезде көрінетін жарықтың қысқа толқынды бөлігіндегі микроскопия үлкен роль атқарады.

Көрінетін жарықтың көк күлгінді сәулелердегі люминисценцияны, сәулелердің жолына көк әйнекті немесе сұйық жарықфильтрді орналастырып, кәдімгі микроскоп арқылы бақылауға болады. Люминисценны анықтаудағы кедергі жасайтын көк сәулелерді, сары жарықфильтрді микроскоптың окулярына қойып алып тастауға болады. нәтижесінде бақылаушы қара люминисцентін объектілерді көреді. Бірақ, микробиологиялық зерттеулер үшін МЛ-2 люминисцентті микроскоп өте ыңғайлы.

 

Люменисценттік микрокоп

 

 МЛ-2 микроскоптың құрылысы

 

 МЛ-2 микроскопында люминисценция көк күлгінді сәулелерден тітіркенеді. МЛ-2 микроскоптың оптикалық схемасы өтуші және бағытталған жарықта объектілерді бақылауға мүмкіндік береді. Люминисценцияны тітіркендіретін жарық препараттың үстіне бағытталады.

МЛ-2 микроскоптарда жарық көзі рттуттық лампасы болып табылады. Ол спектрдің ЖФ және УКбөлігінде 340 нм-ге дейін сәулеленуді береді. Жарықтандырғыш корпусының ортаңғы жағында үстінде және онда винттер орналасады. Олар лампаны орталықтандыру үшін қолданады. Ал алдыңғы жағында негізінің оң жағынада – рукоятка орналасады.

Микроскоптың негізімен қимылдатылмай байланысқан. Тубусқұрағышта арнайы  ұяшық бар, оған жарықфильтрлерді орналастырады. Люминисценцияны УК сәулелермен тітіркендіру үшін қалыңдығы 2-4 мм болып келетін ФС-1 жарықфильтрін қолданады. Өйткені люминисценцияны тітіркендіргіш барлық фильтрлер қызыл және инфрақызыл сәулелерді өткізеді. Оларды СЗС-14 және СЗС-2 жарықфильтрмен қолдануға болады. жарықфильтрді линза-комплектордың қасындағы жылы сәулелерден сақтандыру үшін дист. су немесе купорос ерітіндісі бар кюветасы орналастырады.

Микроскопирлеу

Перапаратты дайындап, оны 2-3 рет құбырдағы сумен шаяды. Сосын оны спиртовкамен немесе метил спиртімен фиксирлейді бірнеше минуттан соң оны әлсіз ерітіндідегі алдын ла дайындалған флюорисцирлеуші боямен бояйды. Сосын дайын болған препаратты микроскоптың үстелшесіне орналастырады және оған күн сәулесінің түсуін қамтамасыз етеді. Ол үшін микроскоп әйнекшесін күн сәулесінің препараттың тіке түсуін қамтамасыз ету қажет, сол кезде күн сәулесімен микроскоп әйнекшесінің арасында жарық фильтрінен көп түспейтін болады да, флуорисценция қоздырғыштары пайда болады. ескеретін жайт, МЛ-2 маркалы микроскопта айнаны тубусқа емес заттық үстелшеге қарай вертикаль түрінде орналастырылуы тиіс. Окулярға жарық фильтрінен түзілетін жарықтың барлығы беріледі, тек тек қана бірінші жарық фильтрінен өтетін бояулар ғана берілмейді. Осы жағдайда ғана препарат флюорисценцияның өте жақсы көрінуіне мүмкіндік жасайды. Флюорисцирлеуші объекттердің жақсы көрінуі үшін люминисцентті микроскопты қолданады, қолдану үшін ол негізгі үш агрегаттан құралған: микроскоптан, жарық түсіруші құрылғыдан және жарық көзінен.

Электрондық микрскопия

Электрондық микроскоптың құрылыс принципі жарық микроскопияға ұқсас, сәулелерінің роін электр тогы мен қыздырылған ваккумда орналасқан вольфрам жібінен атарайтын электрондар атсқыны атқарады., әйнек линзалардың орнында электромагниттер болады. жарық микроскоптың объективі мен окулярына электрондық микроскопта магниттік катушкалар сәйкес келеді. Электрондық микроскопия міндетті түрде ваккум болуы қажет, себебі ауада электрондар алысқа өте алмайды, оттегі, азот немесе көмір қышқыл газы молекулаларымен кездессе олар бөгеліп, өз жолын өзгертіп шашырап кетеді. Электрондар тасқынның бағытын қажетіне қарай қуатты электр өрісі немесе магнит өрісімен өзгертуге болады. егер электрондардың жылдамдығын үдетсе электрндық микроскоптың шешуші қабілетіартады. Техникалық тұрғыдан қазіргі кезде бұл қиын мәселе емес. Тостың кернеуі 40000-100000 вольт болса, электрондар жылжамдығы секундына 200000 см-ге жейін жетеді.

Электронды микроскоп электр энергиясының іске асады. электрқоректендіргіш жүйенің барлық байланысы металл шкафта, микроскоп колоннасының артында орналасады. Электронды линзадан өткенде ауа бөлшектерімен қақтығыспас үшін микроскоп жанында орналасқан екі вакуум-насос колоннадағы ауаны сорып тастайды. Егер ауа бөлшектеріне соқтығысса көрініс нашарлайды. Микроскоппен жұмыс кезінде диаметрі 0,1 мм вольфрамды электрлі ток келіп тұрса, электронды пушкада электрондар көп жиналады.

Жоғары тоқ кернеулігінің (50000 В) жіпті тастап кететін электрондар колоссальды жылдамдыққа ие болады және микроскоп колоннасының ішіне енін, онда магнитті полядан кейін біртіндеп үш линзадан өтеді: конденсорлы, объективті және проскционды. Конденсорлы линза электрон түйірлерінің шашырандысын концентрлейді және зерттелетін объектке бағыттайды; объективті және проекционды линза көріністі тез арада ұлғайтып электрондарға екі жақтама бұзушы әрекет етеді.

Бақылаудағы объекттің соңғы көрінісі экранда көрінеді. Экран электрондарының соққысынан объект көрінісі жарықтандырып көрсететін люменисцирлеуші құраммен қапталған экранның астында зерттелетін объекттің қажетті жерлерін суретке түсіріп алатын фотокамера орналасқан.

Электрондық микроскопияны жүргізу үшін препаратты дұрыс дайындау керек. бактерия, вирус және басқа биологиялық объектілер ортадан,тұздан, ұлпадан араласпауы керек. бұл дифференциальді центрифугалау арқылы дистилденген суда жуумен жетеді. Жуылған объектте өте жұқа пленка тәрізді пластинкалық материалған жағылады, мысалы, заттық әйнекті ауыстырылатын коллодия. Оны дайындау үшін 1,5% амилацетаттағы колодия ерітіндісі тамшысын судың үстіне жағады. Еріткіштің булануынан кейін қалыңдығы 0,0000001 см жіңішке пленка пайда болады. Бұл пленканы өте майда ұяшықтармен торға ауыстырады және оған бактериялы препарат дайындайды( препарат боялмайды). Сосын препаратты дистилденген сумен жуады, микроскопттың қабылдау камерасының ұстағышына бекітіп, кептіреді. Бұндай жұқа қабықша сәулелер объективтік линзалар арқылы қалып қоймай түседі.

Электрондық микроскоп арқылы объектінің 40000-50000 рет үлкейтілген көрінісін көре аламыз. Келесі оптикалық үлкейту 5-6 рет 200000 – 300000 рет қажетті үлкейтеді. Электрондық микроскоптың кемшілігі – микроорганизмдерді тек фиксирленген күйде себебі электрондар препарат арылы тірі клеткаларды өлтіреді.

Электрондық микроскоп жарықтандырғыш немесе трансмиссионды деп аталады.

Сканирлеуші (ерітіндіде) микроскопта, атына сай, жарықтанған экранда көрініс құрылымданатын электрондар тобыры сәулелену арқылы үлгіні сканирлейді.

Сколды әдіс кезінде (қатыру – еріту) клетка мембранасының ішкі құрылысының сәулеленуі жүреді. Клеткалар крио – протектордың қатысуымен сұйық азотта (-196⁰С) қатырылып, скол алу кезінде қолданылады. Сколдың қалыңдығы екі қабатты липидті гидрофобты ортасынан өтеді. Жалаңашталған мембрананыңішкі жағы платинаны өзіне тартады. Алынған репликтер сканирлеуші электронды микроскоппен зерттейді.

ДИК (дифференциалды – интерференцялық контраст) – мөлдір препаратта контраст түзуші керемет механизм болып табылады. ДИК-пен микроскопиялау жарық көзінің қимылымен интерференциялық жүйе болып табылады. Берілген әдістің көмегімен препараттағы жоғары және төменгі кеңістік бөлшектері оптикалық жолдарда градиентті бейнелейтін монохроматты белгілі көрініс алуға болады. препараттың бір-бірінен айырмашылығы аз аймақтары контрасты қарама-қарсы болып келеді. Оптикалық пучоктардың  градиенті көп болған сайын көріністің контрасты жақсарады.

Хоффманвты контраст(Х.К.) оптикалық фаза градиенті арқылы боялған және болялмаған препараттардың контрастын жоғарылататын қисық сәулелендіру әдісі болып табылады. Х.К. пластинкалы табақшада тірі үлгілердің үш жақты жоғары дәлділікті бейнені көруді іске асыра алады. Бұл әдіс арқылы жұмыс аймағындағы қашықтыққа қарамастан көру аймағындағы қозғалысты, мысалы, микроманипуляция жүргізгенде, дәл көруге болады.

Х.К.-ті флуоресцентті сәулелендіру микроскопында қолдануға болады. Х.К. фазалы контрастқа қарағанда артығырақ. Объект бейнесінің контуры бойынша жарықтандырудан пайда болатын фазалы контрастың Гало тиімділігі белгілі. Нәтижесінде іздер маңызды ақпараттан айырылып қалуыңыз мүмкін. Х.К. Гало, шеткі құрылым қасиетін оңай анықтауға болады, мысалы бұрыштар мен қашықтықтарда анықтайды. 

 

3. Культивирлеу процесін сипаттайтын химиялық көрсеткіштердің анықталуы.

1. Қоректік ортаның рН-н анықтау.

Калориметриялық әдіс.

Лабораториялық практикада қоректік ортаның рН аныктау үшін көбінесе михаэлистің калориметриялық әдісі қолданылады. Бұл әдіс сутек немесе гидроксил иондарының концентрациясына байланысты индикатордың түсінің өзгеруіне немесе дистилденуіне негізделген. Индикаторы бар пробирканың диаметіріне байланысты Михаэлис қондырғысы макро немесе микро түрінде жүргізіледі.рН-ты салыстыру әдісі бойынша анықтайды. Ол үшін анықтайтын ортаға индикатор қосып стандартты индикатордың түсінің қатарымен салыстырады. Индикатор ерітінділерін дистилденген суда дайындайды және пробка мен жабылған қара түсті пробиркада сақтайды. Михаэлис қондырғысы түсі әртүрлі ерітінділер жабық пробиркаға құйылған стандартты индикатордан тұрады.Бояудың түсі этикеткадан керсетілген рН-ның белгілі бір шамасына тура келеді.Қатар орналаскан екі пробиркадагы рН-тың айырмашылығы 0,2 тең. Стандарт бойынша терт катар құралған.

1-ші қатар метмнитрофенолдын стандартты индикаторы (рН 6,8-8,4)

2-ші қатар паранитофенолы (рН 5,4 -7,0)

3-ші қатар гамма ди нитрофенол (рН 4,0-5,4)

4-ші қатар альфа ди нитрофенол (рН 2,8-4,4)

рН аныктау үшін бұл қарастырылған әдістен басқа универсалды рН индикаторы қолданылады.

 Сұйық азық-тағамының рН-н анықтау

№ 5170 - типті цифрлі рН-метр - рН-сутек көрсеткішін және сулы ерітіндідегі тотығу - тотықсыздану потенциалын, тура қатесіз өлшейтін кұрал.

Құрал - өндірістік кәсіпорындарында және құрғақ, жылынатын лабораториялар бөлмелерінде +5 °С-тан 40 °С температура арасында өлшеуге арналған.

Зерттелетін ерітіндіге (сұйықтыққа) салынған екі электрод арасындағы потенциалдың айырымына байланысты рН- метр құралының кемегімен ГОСТ 26188 - 84 бойынша консервіленген сұйық тамақтың рН-ы анықталынады.

Екі электродтың біреуі екіншісімен салыстырғанда потенциалы тұрақты және белгілі салыстырмалы электрод болып табылады, ал екінші электродтың потенциалы зерттелетін ерітінділердің рН-на байланысты болады. Зерттеудің алдында рН-метр құралының дұрыстығын рН-мәні белгілі буфер ерітінділерімен тексеріп алады. Жұмыс бастамай тұрып электродтарды дистилденген сумен жақсылап шайып алады.

Дайындалған азық - тағамның сұйықтығын шыны ыдысқа электродта салынғанда жететіндей етіп құяды. Егер зерттелетін тағамның консистенциясы қатты немесе қою болатын болса, онда дайындалған тағамды 2 есе дистилденген сумен араластырады.

Зерттеп болған соң электродтарды дистилденген сумен жуып қояды.

рН - ты анықтау үшін иңдикаторды қолдану.

 Жеміс - жидектердің,азық-тағамдардың рН-н жуық шамамен анықтау үшін, зерттелетін сүйықтықтың 1-2 тамшысын индикатор кағазына пайда болған түсті (бояуды) индикатор шкаласының түсімен салыстырып сұйықтықтың рН-н анықтайды.

Қоршаған ортаның температурасы         +5 С- тан 40 С-қа дейін

Ылғалдылығы                   20-дан 80%- ке дейін

Қоршаған орта таза, ауада тұздың, кышқылдық газдың булары болмауы
қажет.
Қоректену тізбегінің кернеуі: 220В+10%, 50Гц

Техникалық параметрлері рН, рХ өлшеу диапазоны
-негізгірН                               0-14,00

- тура рН, рХ                 -3,999

 Жеміс - жидектердің рН-н №5170 - типті рН метрдін күшімен аныктау.     

 Әр жұмыстың алдында электродтарды дистилденген сумен жуып, стандартты буфер ерітінділерімен құралды тексеріп алады. Жұмыс 20-2 °С температура аралығында жүргізіледі. Дайындалған сұйықтықты 50 см³ ыдыска 30 см³ кұяды. Электродтарды зерттелетін ерітіндіге салып, рН - шамасын анықтайды. Әр түрлі жеміс-жидектердің немесе тағамның сұйықтығының рН-н өлшегенде, сұйықтық өзгерген сайын құралдың электродын дистилденген сумен жуып тұрады. Құрамында майы бар сұйықтықты зерттегенде электродтарды дистилденген сумен жуып тұрады. Құрамында майы бар сұйықтықты зерттегенде электродтарды этил эфирімен суланған мақтамен тазалайды және этил спиртімен сүртеді.

Культуралды сұйықтықтағы оттегі концентрациясын     анықтау.

Ақпараттағы м.о-ң өсуі барлық үш фаза арасындағы масса алмасусыз мүмкін емес. Осы үш фазадан: қатты (микроорганизмдер), сұйық (қоректік орта) және газ тәрізді (аэрациялаушы ауа) реакцилық орта тұрады. Жасушаға қоректік заттар мен оттегіні енгізу және ол жерден метобализм өнімін бөліп алу осы үш фаза арасындағы массаалмасу кезінде жүзеге асады. Аз ерігіштігіне байланысты оттегінің енуін және кейбір газ тәрізді метобалиттердің, мысалы көміртегі диоксиді (көмірқышқыл газы) ауамен үздіксіз барботан жолымен қамтамасыз етуге тура келеді. Массаалмасу процестерінің интенсификациясы үшін қарқынды көбіктүзілуімен жиі емес бірге жүретін реакциялық орталардың араласуы ұйымдастырылады.

Микроорганизмнің өсуі мен өміршеңдігінен сақтау үшін қажет энергияны қоректік субстраттың тотығуы нәтижесінде алады. Бұл процесс әдетте әр түрлі ферментті жүйелердің каталитыкалық қатысуы кезінде көпсатылы болып жүреді. Тотығудың соңғы болып тотығатын субстрат элетронының соңғы акцепторға ауысуы табылады. Соңғы типіне қарай алмасудың екі негізгі түрін ажыратады: аэробты, акцептор қызметін басқа агенттер, әдетте байытылған қосылысты органикалық заттар атқарады. Берілген микроорганизміне тән тотығу прцесінің типі ферментативті жүйенің жиынтығына байланысты. Қоршаған орта жағдайына байланысты тыныс алудың екі типін іске асыруға қабілетті микроорганизмнің көпшілігі аэробтар болып табылады.

Культуралды сұйықтықтағы оттегінің ерігіштігі әдетте 6-8 г/м³ аспайтын, ал көптеген аэробты микроорганизмдердердің оттегіні қолдануы 0,2-0,3  г/(м³с) шегінен аспайтын болғандықтан, микроьиологиялық өндіріс технологиясындағы көптеген продуценттерін культивирлеу процесі қалыпты жүру үшін оттегі үнемі беріліп отырылуы қажет. Аэрация прцесінде оттегі молекулаларына аудан жасушаның тыныс алу ферментіне дейінгі қиын жолды жеңу керек. Бұл жол газ-сұйық, сұйық-жасуша бөлімінің бетінде және бөлім бетінің өзінде түзілетін, әр түрлі газды және сұйық пленкадан тұратын кезекті қарсылықтың,сонымен қатар сұйық және қатты фаза ішіндегі қарсылықтың тізбегі түрінде көрсетілуі мүмкін.

Әдетте аэрацияны қарастыру кезінде екі негізгі процеске бөледі: газ тәрізді фазадан сұйық фазаға оттегі абсорбциясына және микроорганизмдердің оттегіне қолдануына. Бірінші мәселені шешуде химиялық технология әдістері қолданылуы мүмкін. Микроорганизмдердің оттегіні қолдануы көптеген факторларға, соның ішінде культуралды сұйықтықта ерітілген оттегі концентрациясына байланысты олардың физиологиялық жағдайымен үздіксіз байланыста болады. Соңғы уақытқа дейін ерітілген оттегінің жасушаның физиологиялық жағдайына әсері максималды және минималды критикалық концентрациямен шектелген концентрация диапозонының шегінде ғана анықталады, ал осы концентрация аралығында оттегі культураның физиологиялық активтілігіне әсер етпейді деп есептеледі.

Аэрация процесін дұрыс ұйымдастыру үшін ерітілген оттегінің критикалық концентрациясын немесе жасушаның қандайда бір қасиетінің оның конценрациясына тәуелділігін ғана емес, сонымен қатар оттегіге қажеттілікті де білу керек. Соңғысы оттегіні құрғақ биомасса бірлігіне бір сағатта миллимоль немесе микрограммен, культураның оттегіні қолдану жылдамдығы бір сағатта 1м³  культуралды сұйықтыққа граммен немесе бір сағатта 1л культуралды сұйықтыққа миллимольмен меншікті қолданумен сипатталады. Көптеген аэробты микроорганизмдердің оттегіге орташа максималды қажеттілігі 20-30 моль О₂ ( л*ч ) немесе 0,6-1кг О₂ (м³ч ) шегінде болады.

Бірақ ашытқы өндірісі кезінде оттегіге қажеттілік жоғары және 300-400 ммоль О₂ /( л*ч ), яғни 10-12кг О₂ (м³ч ) жеткендегі жағдайлар белгілі.

Культуралды сұйықтықтың аэрация прцесінің маңызы жасушаларға оттегіні жеткізумен ғана шектелмейді. Соңғы кездері зерттеушілердің көңілі метобализмнің газ тәрізді өнімдерінің десорбциясына, соның ішіндегі көміртегі диоксидіне көбірек бөлінуде. Культивирлеуде миллиттеуші фактор оттегі бойынша массалмасу емес, метоболизмнің газ тәрізді өнімдерінің десотбциясының жеткіліксіз интенсивтілігі болуы мүмкін. Негізінен СО₂  - ң минимальды және максималды критикалық концентрациясы қолданылыды.

Аэрация процесі культуралды сұйықтықты араластырумен жүргізіледі. Зертханалықжағдайда араластыру қарапайым колбаларды шайқаумен, ал өнеркәсіптік жағдайда осы мақсатта барботажды қолданады немесе оны механикалық араластырғышпен үлестіріп жүргізеді.

Аэрация процесін және оның жетілуі зерттеу ерітілген оттегі концентрациясы мен оттегі бойынша массаалмасу коэфицентін тәжірбиелік анықтаусыз мүмкін емес. Көптеген жағдайда культуралды сұйықтық көпфазалы және көпкомпонентті жүйелер болып табылады. Сондықтан су қоймадағы, су дайындау және су айдау жүйелеріндегі ерітілген оттегінің концентрациясын анықтау үшін қолданылатын әдістер қатарын культуралды сұйықтықтағы оттегі концентрациясын анықтау үшін қолдану іске аспауда. Тек электрохимиялық және десорбциялық әдістерді ғана қолдану мүмкін.

Культуралды сұйықтықтағы оттегі концентрациясын           анықтау үшін түрлі әдістерді қолдану.

Электрохимиялық  ( полярографиялық  ) әдістер.

Бұл әдіс иондар мен кейбір электрлі нейтрон молекулалардың элекртодта қалпына келу қабілеттілігіне негізделген. Анықталған әрбір заттардың индикаторлы электродта ток күші бірден жоғарылайды, мұның шеткі мәні зат концентрациясымен пропорционалды болады.

Кең көлемінде датчиктің екі типі қолданылады: полиграфикалық және гальваникалық. Полиграфикалық өлшеу металлды электродта оттегінің қалпына келуіне негізделеді.Сонымен қатар датчиктің бұл типі ластанған катод жағдайында нвшар жұмыс істейді, олардың төбесі тефлом немесе полипропиленленнен  жасылған еш нәрсе өткізбейтін мембранды тұрады.

Гальваникаллық (өздігінен поляризацияланатын ) датчикке көп көңіл аударады, мұнда оттегінің түзілуін қамтамасыз ететін екі металл арасындағы потенциал жеткілікті болады. Датчиктің осы типінің негізгі кемшілігі анод металының ерігіштігіне негізделеді. Бірақта бұл жағдайда металл мен электролиттің жиілігіне төмен талап қою керек, ал датчик залалсыздандырудың жоғары температурасына тұрақты болады. 120-130⁰С температура барысында көп сатылы залалсыздандыруды көтеретін ( 30 ретке дейін ) және мембранадағы сұйықтықтың жылдамдығы 6 м/с болатын гольваникалық датчиктер болады. Осы кезде мембрана культуралды сұйықтықпен әрекеттесе отырып, жұмысқа қабілеттілігін жоғалтпайды. Мұндай датчиктер 50 кПа қысымда жұмыс істейді, өлшеу диапозоны ауамен батырылған 0-ден 100%- дейінгі интервалда болады, ал жұмыс температурасы 20-40⁰С болады.

Датчик диэлектрлік материалдан жасалған цилиндрлі корпустан тұрады, ішінде екі электрод орналасқан қорғалған силиконды түтікшесі (1) болады. Анод (3) қорғасынды лентаның бірнеше жіпшілірінен түзілген болып келеді. Корпустың төменгі бөлігі полиэтиленнен немесе фтороплпсттан жасалған жұқа полимерлі мембранамен тартылған. Датчиктің ішкі көлемі электролиттермен толтырылған. Анализденетін сұйықтықта ерітілген оттегі мембрана арқылы дифунцирленеді және электролиттік реакцияны шақырып электролитке түседі, мұның нәтижесінде клеммаларда еріген оттегінің пропорцианалды құрамы пайда болады.

Десорбционды әдістер.

Оттегі концентрациясын өлшеудің десорбциялық әдісі ерітілген газ сұйықтығынан бөліп алуға және оның газ тәрізді фазадағы кезеңді құрамына негізделген. Бұл әдісті құрылымды өрнектеудің мысалы болып теофоннан жасалған құбырлы датчик жатады, осы арқылы азот және басқа оттегіден бөлек газ өткізіледі. Культуралды сұйықтықта ерітілген оттегі датчиктің спиральді құбырының тесігі арқылы диффундирленеді. Ағындағы газ анализі культуралды сұйықтықтағы оттегі құрамын анықтауға мүмкіндік береді. Датчиктің сезімталдылығы инертті газ ағынының жылдамдылығына, қабырға қалыңдығына, жүктелген құбырдың жоғарғы аумағына байланысты болады.

 

4. Суспензиялар мен биологиялық ерітінділердің селективті бөлінуінің негізгі заңдары.

1.Культуралды сұйықтықтағы компоненттердің концентрациясын ФЭК кзмегімен анықтау.

      Таза, біртекті заттардың сан мөлшерін анықтау үшін әртүрлі құралдарды қолданады.  Фотоэлектрокалориметр.  (ФЭК-М).

 

 

 

Фотоэелктрокалориметр (ФЭК-М) жалпы көрінісі.

      1 – гальванометр; 2 – стабилизатор; 3 – стабилизатор кілті; 4 – сол доңғалақ; 5 – оның өлшеуіш шкаласы; 6 – сәуле пердесі;  7 – кювета орналасқан орын; 8 – оң доңғалақтың өлшеуіш шкаласы; 9 – сәуле сүзгіштерді алмастыратын кілті; 10 – оптикалық сынаны дәлірек қозғағыш дөңгелек; 11 – гальванометрді  қосатын  кілт.

      Концентрациялы  фотоэлектроколометрдің (КФК-2) жалып көрінісі.

      1 – гальванометр; 2 – кювета орналасатын орынның қақпағы; 3 – тез «грубо» тұрақтандыартын кілт; 4 – дәлірек тұрақтандыратын кілт; 5 – сезімталдық кілт; 6 – ұялшақты (кювета) қозғайтын тұтқа; 7 – сәуле сүзгішті алмастыратын кілт.

      ФЭК – М- ді стабилизатор арқылы жұмыс жасардан 20-25мин. бұрын ток көзіне қосады да сәуле жолына қажетті түсті фильтрін қояды. Үш кюветаның біреуіне зерттелетін, қалған 2-не салыстыратын ерітіндіні құяды. Сәуле сіңіру шамасын 2 әдіспен: ФЭК доңғалағының сол және оң жағындағы шкалаларын арқылы есептеуе болады. Доңғалақтың сол шкаласы 0-2-ге дейін, оң шкаласы 0-0,52-ге дейін өте қысқа кесінділерге сызықшалармен бөлінген. Ерітінділердің сәуле сіңіруін дәлірек есептеу керек болған жағдайда  доңғалақтың оң шкаласымен, ал сәуле сіңіру үлкен аралықтарда болса, доңғалақтың сол шкаласымен өлшенген дұрыс.

      Есептеу доңғалақтың сол шкаласымен жүргізілетін болса, сәуле түсетін оң кювета зерттелетін (опыт), сол кювета салыстыратын (контроль) ерітіндіні құяды да:

      1. доңғалақты (4) айналдыра  отырып оның сол шкаласындағы қызыл сызықшаны нольге қояды.

      2. сезімталдық кілтін (12) Ι – цифрына қоямыз да оптикалық сынамен қосылған 2 дөңгелектің (11) үлкенін оңғасолға айналдыра отырып гальванометрдің  (1) тілін нольге келтіреміз. Сезімталдық кілтті 2 – цифрына қойып (12) гальванометр тілін тағы да нольге келтіретіміз. Енді бұл дөңгелектерді қозғамаймыз.

      3. сәуле түсетін зерттелетін ерітінді бар оң кювета орнына салыстыратын ерітіндісі бар жаңа кюветаны қояды.

      4. сезімталдықтың кілтін 1-ге онан соң 2-ге қойып, доңғалақты (4) айналдыра отырып, гальвонометр тілін (1) нольге келтіріп, доңғалақтың сол ұшындағы (5) қызыл сызықшалы шкала бойынша сәуле сіңірудің мәнін  жазып аламыз.

      Ал, есептеу  доңғалақтың  оң  шкаласынмен жүргізілетін болса, онда сәуле жолындағы 2 кюветаға да алдымен салыстыратын ерітінді қояды.

      1. доңғалақтың оң шкаласын нольге қояды.

      2. сезімталдық кілті 1-ге қойып, оптикалық сынамен қосылған 2 дөңгелектің алдымен үлкенін айналдыра отырып гальваномметр тілін нольге келтіреміз, сонан соң сезімталдық кіоті 2 – ге қойып оптикалық сынамен байланысқан гальванометр тілін қайтадан нольге келтіреміз. Енді бұл  дөңгелектерді қозғамайтын.

      3.  сезімталдық кілті нольге қоямыз. Оң сәуле жолындағы салыстыратын  ерітінді бар кюветаның орнына, зерттелетін ерітіндісі бар кюветаны қоямыз.

      4. сзімтал кілтін 1-ге онан соң 2-ге қойып доңғалақты айналдыра отырып галванометр тілін нольге келтіреді де доңғалақтың оң  (8) шкаласы бойынша сәуле сіңірудің мәнін жазып алады.

      Жұмыстың соңында кюветаларды дистилденген сумен шайып жуып қояды.

Фотоэлекроколориметрде белоктың сан мөлшерін биурет реакция бойынша анықтау

     Биурет реакциямен ерітіндідегі белок мөлшерін көп болса ғана (1мм-де  бірнеше мг. белок болса) оның жуық мәнін табуға болады.

      Бұл химиялық ерітіндіні дайындау үшін алдымен қайнатылған дистелденген суда 75% NaOH ерітіндісін жасап, онан соң барып, осы ерітіндіні сұйықту арқылы алады.

      10%-ті NaCI, бирет реактиві (0,375 гр CuSO*5Н2О  мен 1,5 гр сегнет тұзын 150мл дистелденген суда ерітіп алып, оған баяулап, араластыра отырып  75 мл 10% NaOH  құяды), кристалды  альбумин  белогы.  Кристалды  альбуминнен 1мм-ге 10 мг. болатын ерітінді  дайындайды. Осы  ерітіндіден 1мл-де 1 мг-нан 10мг-ға дейін белогы бар бірнеше ерітіндіні 1%-ті  NaCI-дың там-гі кестеде көрсеткендей мл. мөлшерін  қоса  дайындайды.

 

Пробирканың  реттік саны	Алынатын мл.  белок ерітіндісі	Қосылатын 1%-ті NaCI-ң мл. мөлш.	1мл.  еріт-ге  бе- лок-ң масса.  мг.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0	0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 -	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

 

      Осы пробиркалардың әрқайсысына 8 мл-ден биурет реактивтік құйып жақсылап араластырады. 30 мин. өткеннен соң ені 1 см кюветаға ерітіндіні құйып, толқын ұындығы 540 нм болатын сәулені сіңіру қабілетін фотоэлектроколориметрде өлшеп алады. Салыстыратын ерітінді  етіп белкотың орнына 1мл. су алады. Ары қарай жасалатын жұмыс тәртібі белок ерітіндісімен жасағандай.

      Қорытынды. Белогы бар бірнеше пробиркаға буирет реактивтін қосып араластырамыз. Кейін оны  кюветаға  құйып толқын ұзындығы  540мл болатын  фотоколориметрде  өлшейміз.

 

5. Биотехнологиядағы хроматографиялық әдістер.

 

 Культуралды сұйықтықтың анализі  мен бөлуде  хроматографиялық  әдісті қолдану

Хроматография әдісімен танысу және оның культуралды сұйықтықтарды бөлу мен анализдеу жағдайында практикалық қолданылуы.

  Қоспаларды бөлудің барлық хроматографиялық әдісінің негізінде олардың компоненттерінің қозғалмайтын тасымалдағышта адсорбирленуге әртүрлі қабілеттілігі жатады.

  Хроматография мынадай түрлерге бөлінеді: молекулярлы елегіш хроматографиясы, ион алмасу және афинді хроматографиялар.

  Хроматография кезінде салыстырмалы көп емес зат қоспаларының ерітіндісін (немесе кіші масштабты процесс өнімдерін) өз құрамында қоспаның  таза компоненттерінің  қоспасы бар хроматографиялық  колонкадафракцияларға бөледі. Шығу тегі биологиялық заттар, мәселен, ақуыздар крахмал, диатомды жер, полиакриламидті  гель сияқты адсорбенттермен байланысу тенденциясы әртүрлі. Сондықтан егер құрамында ақуыз қоспасы барерітіндіні ішінде жоғарыда айтылған адсорбенттері  бар колонкадан  өткізсе, онда  әр белок өзінің адсорбцияға қабілетіне байланысты колонка бойымен эффективті жылдамдықпен қозғалады.

  Бөлу әдісінде яғни молекулярлы елегіштегі хроматография деп те аталады. (немесе гельфильтрация), мұнда молекулалық массасы әртүрлі заттар деп бөледі. Бұл жағдайда колонка насадкасы гель бөліктері бар арнаулы диаметрдегі тесіктерден (пора) тұрады. Егер молекуланың диаметрі поралардың диаметрінен үлкен болса, онда олар гельге  диффундирленбейді және колонка ішімен  тез өтіп кетеді, ал бұл кезде кіші өлшемді молекулалар гельге кіреді де сол себептен жайлап қозғалады. 

Сурет 1 Молекулярлы елегіштегі хроматографияның схематикалық көрінісі

 

Ионалмасу хроматографиясында ақуыздар қоспасы бар ерітіндіні ішінде қозғалмайтын ион алмасу смола қабатынан тұратын колонкадан өткізеді. Ақуыздан тазартатын ионалмастырғыштарды тазартуға ең кең қолданыстағы бұл карбоксиметилцеллюлоза-катионалмастыру смоласы. Катионды формадағы (оң зарядты тасымалдағыштар) ақуыздар  осы смоламен электростатикалық күшпен байланысады. Біртіндеп элюэнттік  қасиеттерінің өзгеруі тасымалдағышпен әлсіз байланысқан ақуыздарбірінші болып десорбирленеді де, ал сонан соң ионалмастырғышпен қаттырақ байланысқан ақуыздар жуыла бастауына әкеледі. Бұдан шығатын шешім колонкаға кірерде  ешқандай ақуызы жоқ  қозғалмалы фаза колонкадан шығарда десорбирленген ақуыздарға қанығады. Сондықтан хроматографияны анион алмастырғыш смолаларда көбінесе диэтиламиноэтил-целлюлозада жүзеге асырады. Басқа хроматография әдістеріне қарағанда ионалмасу хроматографиясында қоспаның бір немесе бірнеше компоненттері қайтымсыз адсорбирленуі мүмкін. Осындай жолмен ион алмасу хроматографиясы адсорбент қабатында селективті адсорбцияны көрсетеді.

 

Сурет 2: Ионалмасу хроматографиясының принципиальды  схемасы

  Хромат-ң қызықты әдісі болып афинді хром-я табылады, ол жаңа полимердің  нативті спецификасына негізделген.

  Бұл әдісте жақсы бөлу иммобилизденген агент пен ерітілген заттың спецификалық өзара байланысу нәтижесінде жүзеге асады.

  Осы жолмен ДНҚ-деполимераза  бөлінетін колонканы афинді хромато-я әдісімен, яғни деполимеразаны беті гранулденген  материалмен, мысалы агарозбен н/е полиакриламидпен  химиялық байланысу арқылы дайындайды. Осындай колонка арқылы лизиске ұшыраған клетка фугатасын  ДНҚ полимераза ферментінің  қозғалмайтын фазамен сандық жағынан байланысуына  әкеліп соғады және басқа ешбір зат колонкада қалмайды.

Сурет 3: Афинді хроматографияның схемалық бейнесі: а)заттар қоспасын енгізу б) бөлу в) қозғалмайтын фаза мен қоспа компоненттерінің элюирленуі

Афинді хромотографияның кең тарауына әсер еткен жайт бұл сәйкес келетін антигенмен байланысу константасы өте жоғары (белгілеген ақуыз н/е басқа затпен)  болатын моноклональді антидене алу әдістерінің ашылуы болды. Мысал ретінде, адамның лейкоцитті интерферонын рекомбинантты E. coli бактериясының лизатымен иммобилизденген  моноклональды антиденелер бірге колонкадан өтетінін айтуға болады. Афинді хроматографияның мұндай түрі  иммуносорбентті хроматография әдісі деп аталады.Төменде иммуносорбентті хроматографияның негізгі ерекшеліктері келтірілген:

1. Иммуносорбенттік хроматографияда  қозғалмайтын  фаза ретінде  қолданылатын антиденелердің бағасы ішінде антигендері бар бульоннан әлдеқайда қымбат түседі.
2. Осындан шығатын шешім иммуносорбентті хро-я экономикалық жағынан тек көп қолдануға арналған үлкен емес, сыйымды  колонкалар ретінде тиімді болады.
3. Адсорбирленген заттардың элюирленуіне ақуыздың денатурацияға  ұшырауына себепші антиген-антидене комплексінің бұзылуы бастау ретінде көрінеді.  Осы кезде антиденелер әдетте байланыстыру активтілігін біртіндеп жоғалта бастайды, ал бұл колонка сыйымдылығының біртіндеп азаюына әкеп соғады.
4.  Иммуносорбент үшін ең сәтті тасымалдағыш ретінде агароза б/т, оны қолдану антиденелердің беткі тығыздығын бақылауға мүмкіндік береді
5. Жаңа колонкадағы ең бірінші  бөлу кейінгімен салыстырғанда әдетте жаман көрсеткіштер береді, бұл антигендердің бөлшектеніп, қайтарымсыз байланысуына себепші болуы мүмкін.

Афинді хроматография өзгешелігі адсорбция сатысында көрінеді.  Сондықтан афинді хром-я кезінде колонка арқылы әжептеуір  көп уақыт бойы, яғни қозғалмалы фазаның толығуы болмағанша ерітінді өткізеді, өйткені оған енді бөлінген қосылыстар адсорбирленеді.Афинді хром-ға арналған сорбенттердің қымбат бағасын бір цикл ішінде үлкен қоспаларды өңдеу арқылы өндіріп алады.

Кептіргіш шкаф, пульверизатор, капиллярлы трубадан жасалған пипеткалар, хром-қ шыны қақпағы бар цилиндрлер, шыны пластиктер (3*20), шыны таяқшалар олар 3 -3 ден каучукты сақинамен байланған, тез соратын хром-лық қағаздар, лизин, глицин, фенилаланин (0,1 М), изоприлді спиртте (10%) тұзды қышқылмен қышқылдандырылған, нингидрин  (0,5 %) және ацетонда (95%).

        Хроматографиялық қағаздың ең қысқа шетінен карандашпен 3 см қашықтықта (10*20см)  түзу сызық жүргізеді, бұл сызықты 2 см бөліктерге бөледі де әрқайсысына 1,2,3,4 деген сандармен белгілейді. Бұл қағаздың ұшын 2 бір-біріне паралельді 1см қашықтықта орналасқан шыны пластинкаларға қағаздың белгіленген жері зазор астында қалатындай етіп қояды. Қағазды төменгі пластинкаларға дәл сондай жоғарғы  пластинкалармен бастырып қояды.

  Үш капиллярлы пипетканы аминқышқылдар ерітінділерімен созылған жерінен 1 см -дей етіп толтырылады. Өлгеуіш пипеткаға лизинді, екіншісіне- глицинді, 3-не фенилаланин құямыз. 1-ші пипетканың ұшымен  1 деген саны бар қағаз ұшына жартысына дейін тигізіп, ал қалғанын 4 санына құяды. Бірнеше минуттан соң, яғни 4 санындағы  дақ кепкенде лизинді (2 және 4 нүктелеріне) құямыз, ал сонан соң  фенилаланинді 3 және 4 нүктелеріне құямыз. Нәтижесінде 4 нүктесінде 3 аминқышқыл қоспасы, ал 3 және1 мен 2-де әрқайсысы бөлек болады.    

    Хроматограмма біліну үшін оны хроматографиялық сосудқа саламыз, оның түбінде судың, сірке қышқылының және бутанолдың қоспасы құйылған (15:3:7). Хроматограмманы оның аминқышқылдар жағылған шетінен шығарушы 1-2 см батып тұратындай етіп қоямыз. Сосудты қақпақпен қатты жауып, онда хроматограмманы 2 сағатқа қалдырамыз. Бұл уақыт аралығында проявитель хроматограммалық жол бойынша төменнен  жоғары қарай  10 см-ге жүреді (жоғарылайтын хроматограмма ).

Хроматограмманы ыдыстан алып, шығарушы шекарасын белгілеп, қайшымен оң және сол жағынан кішкентай кесінділер істеп тяга үстіне кептіреміз. Кептірілген хроматограммаға пульверизатор көмегімен ацетондағы нингидриннің  0,5 процент ерітіндісін хроматограмма барлық жағынан малынатын етіп себеміз.

  Ацетон буланған кезде хроматограмманы кептіргіш  шкафқа 70⁰С-да 15 минутқа қоямыз. А.қ.-дар хроматограммада көкшіл-күлгін дақтар ретінде көрінеді.

  А.қ.-дар қоспасының (4 нүкте) қайсысы лизин, глицин және фенилаланин екенін  анықтау үшін а.қ. куәгерлердің позициясын қоспадағы бөлінген  а.қ.-дар позициясымен салыстырады. Бір деңгейдегі а.қ.-дар бірдей болады.

  А.қ.-дар бірдей болуын (R_f)  көрсеткіші арқылы (проявитель фронты арқылы жылжу коэффициенті). Ол үшін шығарушы фронтынан а.қ. жаққан сызыққа дейін шығарушы дәлдікпен мм-ге дейін өлшейміз. Осындай дәлдікпен әр  а.қ.  нүктесін нингиридті реакция нәтижесінде пайда болған даққа  дейінгі қашықтықты өлшейді. Аминқышқылдарының хроматографияда жүрілген жолын шығарғыштың жүрілген жолына бөлу арқылы әрбір салыстырғыш аминқышқылының жүрілген жолы коэффициентін (R_f) табамыз. Осындай есептеулерді зерттелетін қоспаға да қолданады. Куәгер аминқышқылының көлемін зерттелетін қоспадағы аминқышқылының көлемімен (R_f) тауып, қоспадағы аминқышқылының табиғаты туралы шешімге келеді.

 

6. БТ- дағы өнімдегі антибиотиетер ДНК, ферменттер, аминқышқылдарының ұқсастығын, тазаланудағы қолданылатын арнайы әдістердің аппаратуралық реттелуі.

1. Ақуыздың диализі

Диализ-өз пораларынан жоғарымолекулалы коллоидты бөлшектерді өткізбейтін мембрана көмегімен заттарды бөлудің ерекше түрі.Диализ коллоидтық ерітінділерді төмен молекулалы заттардан тазартудың тиімді әдісі.Диализ кезінде коллоидтық ерітіндіні коллодилі не целофан қалтаға құяды да дистилденген суға немесе құбыр суына батырып қояды.Тұздардың ,қанттың және басқа төменмолекулалы заттардың молекулалары мембрана арқылы оңай диффундирленеді, ал коллоидты заттар қалтада қалады.Диализ әдісі ақуыздың глобулиндік және альбуминдік фракциясын бөлуде нәтижелі қолданылады.Диализ процесінде тұздың концентрациясы азаюына қарай глобулиндер ерітіндіден тұнбаға түседі,ал альбуминдер ерітіндіде қалады.

Қажетті құралдар мен реактивтер: химиялық стакан,пробиркалар,шыны таяқша-2шт.резина сақина-2шт.пинцет,коллодий қалтасы(диализатор), жұмыртқа ақуызы,ақуыз альбуминінің  3% ерітіндісі,дистильденген су,10%-азот қышқылы ерітіндісі,1%-күміс нитраты, 10%-натрий гидроксиді ерітіндісі, 1%-мыс купоросы ерітіндісі,аммоний сульфаты ерітіндісі.

Коллодий қалтасын даярлау.

Таза құрғақ пробиркаға (диаметрі-2,5-3 см, ұзындығы 4-5 см ) аузына дейін құямыз, сосын қайта склянкаға құямыз.Пробирка қабырғасында қалған коллодий жұғындысы коллодий қалтасын жасауға жеткілікті.Пробирканы ішіндегі коллодий тегіс жұғу үшін алақанда тербетеді,орналасуын алмастыра отырып қазғайды.Қолда пробирка жылиды, эфир мен спирт ұшып кетеді,коллодий кебеді.10 минуттан соң пробиркаға су құяды.Коллодий қалтасы пробирканың қабырғасынан бөлініп шыққан соң сақтықпен пинцетпен пробиркадан бөліп алады. Бүтіндігін тексеру үшін коллодий қалтаға су құйып тексереді.

                Ақуыздың тұзды ерітіндісін диализирлеу.

 

Пробиркаға 2 мл ақуыз және 1 тамшы аммоний сульфатын тамызады.Диализаторға 3 көлем жұмыртқа ақуызының тұзды ерітіндісін құяды.1-суретте көрсетілгендей қалта аузын 2 шыны таяқша арасында  резина сақинамен қысып,дистильденген суы бар стаканға 1-2 сағатқа батырады.

1-2 сағаттан соң диализаттың (сыртқы сұйықтық) аз мөлшері мен диализирленетін сұйықтықпен (қалтадағы сұйықтық) хлоридке және ақуызға реакция жасайды, нәтижесінде минералды тұздар стакандағы суға диффундирленіп , ал  ақуыз қалтада қалатыны дәлелденеді.

Диализаттағы хлоридтерге реакция жүргізу

Диализаттың 10 тамшысына 1 тамшы 10%-тік азот қышқылының ерітіндісін  және 1% -тік күміс нитратының ерітіндісін тамызамыз. Күміс хлоридінің ақ түсті тұнбасы түседі.

Диализаттағы ақуызға реакция жүргізу ( биурет реакциясы )

10 тамшы диализатқа 5 тамшы 10%-тік натрий гидроксидінің және 1 тамшы 1% -тік мыс купоросының ерітіндісін тамызамыз.Көк түс түзілуі диализатта ақуыздың жоқтығын түсіндіреді.

Диализирленетін сұйықтықтағы ақуызға реакция жүргізу.

 10 тамшы коллодий қалтасындағы сұйықтыққа (диализирленетін сұйықтыққа) 5 тамшы 10%-тік натрий нитратының ерітіндісін және 1 тамшы 1% -тік мыс купоросының ерітіндісін қосамыз. Қызыл- күлгін түсті бояу түзіледі, ол диализирленетін сұйықтықта ақуыздың бар екенін дәлелдейді.

 

КУЛЬТУРАЛДЫ СҰЙЫҚТЫҚТАН БИОМАССАНЫҢ  БӨЛІНУІ

1. НЕГІЗГІ ТҮСІНІКТЕР

    Культуралды сұйықтықтан   өлшенген  биологиялық бөлшектерді бөлу үшін түрлі  физико-химиялық  қасиеттер  қолданылады:

Бөлшектер тығыздығы;

Бөлшектер өлшемі;

Бөлшектердің беттік қасиеті;

    Суспензияларды  бөлшектер тығыздығына  байланысты  бөлгенде  келесі  тәсілдерді  қолданады:

1. Седиментация (тұндыру) – тығыздығы  бойынша  айналасындағы ерітіндіден  ерекшеленетін, көлемі 2,3мкм-нен 1мм-ге дейінгі  үлкен  бөлшектерге  арналған;
2. Гидроциклонирлеу – 5-тен 700мкм-ге дейін;
3. Центрифугалау – 400-ден 900нм-ге дейін;
4. Ультрацентрифугалау – 10нм-ден 1мкм-ге дейін.

   Бөлшектер көлеміне  байланысты   биологиялық  суспензияларды  бөлу  тәсілдері  келесідей  болуы  мүмкін:

1. Фильтрация - өлшемі 10мкм-ден 1мм-ге дейінгі бөлшектер;
2. Микрофильтрация – өлшемі 200нм-ден 10мкм-ге дейінгі бөлшектер;
3. Ультрафильтрация, өлшемі 10нм-ден 5мкм-ге дейінгі  бөлшектерді бөлуге мүмкіндік береді.

     Мицелий саңырауқұлақтары олардың  сұйықтықтан  бөлінуін  жеңілдететін,  микроколониялардың  1мм өлшемге ие. Сонымен  қатар ортаның  ерімейтін  компоненттері бар (ұн, спирттік өндірістегі дробиндер). Биокатализатордың  гранулдарының  өлшемдері 1мм-ге жуық  болады (оларды оңай бөлу үшін).

      Макромолекулалардың  бөлшектерінің өлшемдерінің  диапозоны 10-120нм, микробөлшектер – 120-дан 10мкм-ге дейін, жұқа взвеси – 10-нан 100мкм-ге дейін және  қалың взвеси – 100мкм-ден 1мм-ге дейін.

     Бөлшектердің беттік  қасиеттері  флотация  процесінде  қолданылады. Бұл  тәсілдің  негізіне өлшем  емес,  жасушалардың  ауа  арқылы  ұстап  тұрылу  қабілеті жатты; флотирлеуші  бөлшектердің  өлшем диапозоны  1-ден 200мкм  арасында  болады.

     Сол  немесе басқа  тәсілді  таңдау жақсы  тексеруге  байланысты, өйткені анықталатын  бөлшектердің  қасиеті әрқашан  белгілі  бола бермейді және  сол немесе басқа  бөлу тәсілдерінде өздерін қалай ұстайтынына байланысты болады. 

     Суспензияны бөлу тәсілдерінің  негізгі  қасиеттері «Химиялық  технологияның аппараттары мен  процестері» атты  курсында  қарастырылады. Осы  жерде  олардың  биотехнологиялық процестерде  қолданылуы  айтылған.

2. ТҰНДЫРУ ЖӘНЕ  ТҰНБАҒА ТҮСІРУ

    Бұл  тәсіл  көбінесе  ағын  суларды  тазалау  процесінде – активті  лайды  тұндыру кезінде  қолданылады. Сонымен  қатар  ол  жануар  мен  өсіру  жасушаларын, мицелиалды  саңырауқұлақтар  мен сыра  ашытқыларын  бөлу  үшін  қолданылады.

    Тұндыру  процесі  жақсы  өту  үшін микроорганизмдердің  өздері  ірі  болуы  қажет  емес: олар  агломераттарға  концентрлене  алады.

    Көбінесе  тұндыру  процесі алдын ала  коагуляция  және флогуляциямен  комбинирленеді. Екеуінде  де суспензияға  реагент  қосылады ( аллюминий тұздары  және  темір коагуляция  кезінде және  полиэлектролиттер  флокуляция  кезінде).

    Коагулянттардың және флокулянттардың  ұзын  молекулаларына  бекітілген бірнеше  жасушалар  агломераттың  негізін  құрайды, нәтижесінде үлкен  салмақ  және  аз  қозғалғыштыққа  ие  болады, сөйтіп  тұнбаның  седиментациясына  әкеледі.

   

                        

 

1. сурет. Реагенттер әсерінен                            2. сурет. Тұну уақытындағы  бөліну

микробты биомассаның флокуля-                      фазасының шекарасының биіктігінің

циясы мен коагуляциясының                               h өзгеруі.

схемасы

 

    Тәсілдің  кемшіліктеріне жатады: процестің  өте  ұзақтығы (бірнеше  сағатқа  дейін) және  нашар  бөліну (тұнбада  биомасса  концентраты 1-3%). Тұндыру  жылдамдығы  ұлпалардың  тығыздығы  мен  өлшемдеріне байланысты, сонымен  қатар олардың  беттік  қасиеттеріне.

     Активті  лайдың  ағын  суларды  тазартуға  қолданған  кезде – 30 минут  тұндыру  кезінде тұндырылатын  қабаттағы  активті  лайдың  құрамындағы биомассаны  сипаттайтын лай индексін  қолданады.

    Бірақ  биологиялық  тұнба  монодисперсті  болып  табылмайды (бөлшектер, нақтырақ  айтсақ  агломераттар, әртүрлі  өлшемдерге ие). Нәтижесінде  тұнба  қабатының  биіктігі  уақытқа  байланысты  түзу  сызықпен  емес, қисық  бойынша тұну  жылдамдығы  уақыт  бойынша азаяды.

    Одан  да жиірек  жасушалар  белгілі  бір  уақытта  тұнуын  тоқтатады.  Бұл  майда  жасушалардың  тұнудан ұстап тұратын  беттік  қасиеттеріне  байланысты. Көптеген  ұсақ  жасушалар  мүлдем  тұнбайды.

3. СЕПАРАЦИЯ  ЖӘНЕ ЦЕНТРИФУГАЛАУ

    Алдында  айтып  өткен  тұндырудың  қиындықтарынан  өту  үшін жасушалардың  тұну  жылдамдығын  күшейтеді, суспензияны  центробежды күштер  аумағына  енгізу  арқылы. Осы  аймақты шығаратын  центрифугалар  мен  сепараторларды «тұндыратын» деп  атайды.

   Сонымен, центрифуганың айналу  жылдамдығы мен  радиусы көп болған сайын және сұйық  пен бөлшектің  тығыздығының  айырмашылығы  көп  болған  сайын, тұну процесі  тезірек  жүреді. Сұйықтың  қоюлығы (вязкость) тұну  жылдамдығын  төмендетеді.

    Кәдімгі  центрифугаларда  бұл  фактор 3500 құрайды, ал супер центрифугаларда – 5000 – 7000  астам.  Ультрацентрифугалардыкі Ф_р 20000 болуы да мүмкін.

   Барабанның  айналу  жылдамдығы 3000 нан 30000 айн\мин. аралығында болыды.

   Центрифуга  жұмысының  негізгі  көрсеткіші  болып өнімділік индексі ∑ болады:

                                         ∑ = Ғ_осФ_р,                                                        

Мұндағы Ғ_ос – цилиндрлі тұну  бетінің ауданы.

     Еркін  айналу  жылдамдығы ν₀ центробежды аймақтағы  тұну  жылдамдығымен  байланысты

                                           ν₀ = ν / Ф_р

   Центрифуганың  жалпы  өнімділігі  мына қатынаспен  анықталады

                                         Q_х  = ν₀∑

    Бұл  теңдеуде  ∑ мүшесі  центрифуганың  қасиетін  сипаттайды (тұнудың беттік жиынтығын,  бөліну  факторының  жиынтығына  көбейту). Оны центрифуганың  берілген  айналу  жылдамдығына  тәжірибелік  тұрғыда  анықтау қажет.

     ν₀  көлемі берілген  еркін  айналу  жылдамдығын  анықтайды және  тек  қана  сұйықтың  қасиеттеріне  тәуелді. Оны  белгілі  ∑ көлемді центрифугада тәжирибелік  жолмен  анықтаған  тиімді.

    Сұйықтың  қасиеттеріне  байланысты ν₀  -ге сұйену дұрыс  емес, өйткені негізінен бөлшектердің  өлшемдері мен  тығыздығы  ажыратылады, және де сұйықтың  қоюлығы.

    Ал енді  биотехнологиядағы  ең  көп  таралған  тарелкелі  сепаратордың  құрылысын  қарастырайық (3. сурет).

   Бұл  сепараторды  1896 жылы швед  ғалымы Густав де Лаваль ойлап  тапқан. Сепараторларды биотехнологиялық  өндірісте  белгілі, дял  осылай аталатын – «Альфа Лаваль» фирмасы  шығарады.

   Сепаратордың  құрамында  толық  вал, ішінде  конустық  тарелкалы  айналмалы валдар  пакеті  бар  қозғалмайтын  корпус, бір-бірінің үстіне  орналасқан, содан  конусты  кеңістікті  құрайды. Сұйықтық  төменгі  тарелканың  астымен  едендік  вал  арқылы  кіреді  және  корпустың  сыртқы цилиндрлі  шеттеріне  дейін  жетеді. Ары  қарай ол  конусты  тарелкалар  арасымен  центробежды  коллекторға қарай  қозғалады, одан  сұйықтықтың  шығуы  жүргізіледі.

    Осы  қозғалу  процесінде  биомасса  бөлшектері  айналу  центрінен  бағытталып  лақтырылады және  тарелкалардың  конусты  беттерінен  корпустың  шеткі  қабырғасына  қарай   ағады, соңғы  сәті  оның  жанында  қоюланған  биомасса  қабатын  құрумен  аяқталады.

    Корпуста үлкен  қысыммен қоюланған  биомассаны  шығаратын  соплалар  орналасқан.

   Мұндай  сепараторлардың  көптеген  модификациялары  белгілі, оның  ішінде қол  және  мехакаландырылған  циклды  және  тұнбаны  үздіксіз  шығаратын.

   Негізінен  құрылысының  мұндай  болуы  бөлшектердің  сепараторларда  болатын  уақытын  ұзартады және  сонымен  бірге оның өнімділігін  де.

   Центробежды  сепараторлардың  артықшылықтары:

Жоғары  өнімділік;

Жақсы  концентрлеу  деңгейі (10-15 дейін); құрғақ  массамен  биомасса  концентрациясы 5-15% дейін  жеткізіледі.;

Флокулянттармен  сұйықтықты  алдын-ала  өңдеудің  сепарирлеу  жылдамдығын  жоғарылату  мүмкіндігі.

Кемшіліктері:

Қондырғының  қиындығы;

Процестің  энергосиымдылығы .

4. ФИЛЬТРАЦИЯ

     Фильтрация – бұл сыртқы  бөлшектердің  сеткалы  немесе пористі қабатпен тұтылуы. Қозғаушы  күші  болып  сұйықтықтың  ағуын  тудыратын, қысымның  әртүрлілігі  табылады (13.4).

    Кәдімгі  фильтрация  кезінде  көлемі  поралар  көлемінен  үлкен  бөлшектер  тұтылады. Мұндай  фильтраия «ситалы» деп аталады,  және өлшенген  бөлшектердің  саны аз  кезде  қолданылады, сұйықтықты  жарықтандыру  үшін. Біраз  уақыттан  соң  «ситаның» беті  микроорганизмдермен  жабылады, және  фильтрация  тоқтайды.

      

 

4. сурет. Культуралды сұйықтықтың                

 

      Көбінесе  фильтрацияда  микроорганизмдерді  фильтрлер  қолданады, олардың  поралар  өлшемі  микрорганизмдер  өлшемдерінен  көп. Бұндай  кезде  фильтрация  тұнба  қабаты  арқылы  өтеді (5-сурет).

    Басында  микроорганизмдер  клеткалары  ұлпалар  пораларынан  «секіре» алады. Сосын  бетінде  тұнба  қабаты  пайда  болады, және іс жүзінде  фильтрлену  сол  арқылы  өтеді. Фильтрация  барысында  тұнба  қабатының  қалыңдығы  өседі.

    Фильтрация  барысында  фильтр  арқылы  өткен  сұйықтық  көлемі  өседі, ал фильтрация жылдамдығы  азаяды.

    Фильтрация жылдамдығын  жақсарту  үшін  биотехнологияда көбінесе ұнтақтың  жуылатын  қабаты  арқылы фильтрлеуді  ұйымдастыру  үшін,  фильтрлеуші ұнтақ  қолданылады.

    Ұнтақтың  бөлшектерінің (кизельгур, перлит, диатомит) көлемдері  микроорганизмдер  клеткаларынан  үлкен , бірақ «жуудан» кейін жүйелік  поралармен  көлемді  қабат  құрайды. Суспензия, осы  қабат  арқылы  өткенде , ұнтақ  бөлшектерінде микроорганизмдер  биомассасын  қалдырып  кетеді.

    Сонымен  қатар  тұнбаның  қарсы  тұру  коэффиценті  он  есеге  дейін  төмендейді, сөйтіп  қиынфильтрленетін  сұйықтықтарды  да фильтрлеуге  мүмкіндік  береді.

   Барабанды  вакуум-фильтрлер.  Мұнда  тұнған  тұнбамен  сыртқы  жұқа жуылған  қабатты шышу  процесі  үздіксіз  жүргізіледі, сөйтіп  фильтрлеуші  бетті  әрдайым  жаңартып  тұрады.

    Жуылатын  қабатпен  ең  жақсы  сәйкес  келетін   барабанды  вакуум –фильтр, мұнда  ұздіксіз  жүргізілетін  операциялар фильтрация, кептіру, жуу  және  тұнбаны  бөлу, сонымен  қатар  ұлпалар  мен  тұнбаның  жуылатын  қабатының  регенерациясы.

     Тұндыру  кезіндегідей  сұйықтықты  фильтрация  алдында  өңдеу  фильтрация  жылдамдығын  жоғарылатады. Биотехнологияда  өңдеудің  келесі  тәсілдерін  қолданады:

• Жылулық  коагуляция ( өнімнің  бөлшектік  инактивациясымен сұйықтықтың  қызуы);
• Қышқылдық  коагуляция ( сұйықтықтың  қышқылдануы және  бұл  көбінесе  өнімге  кері  әсерін  тигізеді және  оны  жоғалтуға  әкеп  соқтырады;
• Реагенттік  коагуляция ( темір  тұздарымен, алюминимен);
• Флокуляция ( полиэлектролиттармен);
• Толықтыруларды  қосу ( дәнді  құрайтын  ұнтақтар, немесе суспенцияда  ерітілген заттармен  ерімейтін  тұнбалар  түзетін  иондар).

    

6. фильтровальды ұнтақтың  жуылмалы  қабаты арқылы

Культуралды  сұйықтықтың фильтрациясының схемасы

 

     Артықшылықтары. Фильтрацияның  көмегімен тұндыру  мен  сепарацияға  қарағанда сусыздандырылған  тұнбалар (20-40% құрғақ  массасымен) алынады.

    Кемшіліктері.  Жуылатын  қабатпен  фильтрацияны  қолдану проблемалы  болып  табылады. Егер  де  негізгі  өнім  фильтратта  болса, биомассамен  ластанған  ұнтақты  утилизациялауға байланысты қиындықтар  туады. Перлит  пен диатомитті  жануарларға  беруге  болмайды. Пештерде   биомассаны  жағу  арқылы ұнтақтарды  регенерирлеуге  болады, бірақ  мұнда  көбінесе  ұнтақтардың  филтрлеуші  қасиеттері бұзылады. Егер  жұмсақ  ұнтақтарды  қолдансақ ( кебек, ағаш  ұнын), онда  биомассалы  тұнбаны  жем  ретінде  қолдануға  болады. Бірақ  мұндай  ұнтақтар ең  нашар  фильтрлеуші қасиеттерге  ие.

    Жарықтандырушы  фильтрлер.  Бұл  модификация  құрамында  қатты  бөлшектер  саны  аз қатты  фазаны   суспензиядан  бөлу  үшін  қызмет  жасайды. Бірақ осы  дайын  өнімде немесе жартылай өнімде  аз  болса  да болуының  қажеті жоқ.

    Біз  алдында  да  ситалы  фильтрлер  туралы  айтқанбыз (поралар өлшемі қатты  бөлшектер  өлшемінен  аз). Дәл  осындай  фильтрлер  мұнда   көбінесе  қолданылады – басқалары  жұмыс  істемейді: қатты  бөлшектер  тұнба  қабатын  тұзген  кезде  өте  көп  күтуге  тура  келеді. Көбінесе  пластинкалы  фильтрлер  қолданылады:  микрофильтрационды, егер бөлшектер  өлшемі 0,1-10 мкм болса, ультрафильтрационды,  егер  бөлшектер  өлшемі 10 – 100нм.  \болса. 

    Біз  енді  кәдімгі  ситалы  фильтрация  тәсілінің  кемшіліктері  туралы  айттық (13.4. сурет). Бұл  жағдайда  бөгеттің  поралары  қатты  бөлшектермен тез  толып  қалады да,  және  фильтрация  жылдамдығы  басында  азаяды,  ал  сосын  фильтрация  мүлдем  тоқтайды. Толып  қалған  мембраналардың  регенерациялануы  өте  қиын.

   Бұл  кемшіліктерден  сұйықтық  ағынының  бағыты  фильтрлеуші  бөгетке  паралель  бағытталған  фильтрлер  арылған (фильтрация  бағытына  перпендикуляр) (7. сурет). Бұл  жағдайда  фильтрлеуші  бөгеттің  пораларының  толып  қалу  қаупі  азаяды.

 

7. фильтрленуші сұықтық ағынының бағытына перпендикуляр  фильтрацияның  схемасы

      Бірінші  варианттағы  сұықтықтың  ағу  жылдамдығы  фильтрация  жылдамдығына  тең. Екінші  вариантта  суспензияның  ағу  жылдамдығы фильтрат  ағынының  жылдамдығынан  едәуір  көп  болады.  Техникалық  тұрғыда  бұл  суспензяның  циркуляциялық  контурын  құруды  талап  етеді. 

    Мұндай  тәсіл  микроорганизмдер  концентрациясын  10%  көтеруге  мүмкіндік  береді  және  сонымен  қатар микрофильтрацияны  жалғастыруға да.

    Осындай  фильтрлер  жасалынған  конструкциялар  мен  материалдар  әртүрлі  болуы  мүмкін, бірақ  өнеркәсіпке  ең  тиімдісі  металлокерамикалықтар.  Олар  фильтраттың  кері  ағынымен  регенерирленеді (қысымның  бөгетке  қарағанда  кері  бағытта  берілуі)  және жылулық  стерилизация  жасауға  мүмкіндік  береді.

5. ФЛОТАЦИЯ

    Флотация – бұл культуралды  сұықтықтан микроорганизмдер  адгезиясымен (жабысуы) сұйықтықтан  көтерілетін  ауа  көпіршіктеріне микроорганизмдер  клеткаларының  бөлінуі. Негізінен  көпіршіктер  кішкентай  болған  сайын, олар  жай  көтеріледі  және олардың  сұйықтықта көп  уақыт болуы және  микроорганизмдер  жасушаларын  ұстау  мұмкіндігі зор.

                  

8. сурет. Культуралды  сұйықтықтың флотациясының  схемасы

 

    8 суретте флотатор  конструкциясының  варианттарының  бір  түрі  көрсетілген.

    Флотатор  өзі  екі  коаксикальді  орналасқан  цилиндрлі  обечайкадан, арасындағы  сақиналы  каналы  флотирлеуші  сукспенциямен  толтырылады. Бұл  каналға  астынан  арнайы  ауаны  қысатын  диспергатор  арқылы беріледі, сөйтіп  мұнда  өте  көп  мөлшерде  майда  көпіршіктер  пайда болады. Көпіршіктер  жолында  микроорганизмдер  жасушаларын  ұстап  бетіне  жүзіп  шығады. Ары  қарай  көпіршіктер  ішкі  цилиндрдің  шеті  арқылы  асып  түсіп, сыртқы  сақиналы  аралыққа түседі.  Мұнда  көпіршіктер  күйрейді. Флотат – биомассамен  байытылған  сұйықтық.

    Өлшеулер  көрсеткендей,  жақсы  флотирлеуші  жасушаларға  көпіршіктегі  жасуша  концентрациясы  соңғы  суспензиядағы  концентрациясынан  5 – 7 есе  асып  түседі.

    Флотатордың  өнімділігін  бағалау  үшін  көпіршіктің  тұратын  уақытын  білу  қажет, ал  ол  көптеген  физико-химиялық  факторларға  байланысты. Сонымен  қатар  кедейленеген  сұйықты   аппараттан  шығарғаннан  кейін де онда  микроороганизмдер  биомассасының  барлық  санының 5 – 8% қалып  қояды, ал  ол  өз  кезегінде  шығын  болып  табылады.

    Көпіршіктің  тұру  кезінде  оның  құрғауы  жұреді:  сұйықтық  көпіршіктер  қабырғасы  арқылы  төменге  қарай  ағады, ал   биомасса  кептірілген  көпіршікте  қалып  қояды.

   Флотирлеуші  сұйықтықтың  жасушаларының  өлшемдері – 10 мкм дейін.

   Флотацияны  жеңілдету  үшін суспензияға  флотореагенттерді – ұзынқосылысты  майлы  қышқылдар  мен  аминдерді  қосады.

    Кәдімгі  флотация  үшін  көпіршіктер  өлшемдері  100мкм және  одан  да жоғары болады.

   Мұндай  флотация пневматикалық  немесе  барботажды  деп  аталады.

   Флотация процесінің  негізгі  модификациясы  болып қысымды  флотация болады. Оның  қызметі, ондағы  сұйықтық қысым  астында (5 атм –ге дейін) газбен  байытылады (негізінен  ауамен), одан  соң  жылдам  қысымды  түсіреді. Нәтижесінде  флотациялық  әсер  ететін ауаның  ұсақ  көпіршіктері  пайда  болады. Сонымен  қатар  көпіршіктер  өлшемдері – 40 мкм-нен  аз, сондықтан  флотацияны  жеңілдетеді.

     Егер байыту  үшін  көмірқышқыл газын  немесе көмірқышқыл  газының  ауамен  қоспасын  қолданса, көпіршіктердің  өлшемдері  әртүрлі  болып  шығады. Көмірқышқылдың  жоғары  ерігіштігіне  байланысты байыту  тез  жүреді, ал  көпіршіктердің  өлшемдері  ұлғаяды. Үлкен  көпіршіктер  пайдалы, егер де  активті  лайдың  ұлпалары  сияқты үлкен  бөлшектерді  көтеру  керек  болған  кезде.

    Суспензияны  қысымды  флотацияның  көмегімен  газбен байыту  әрқашанда  тиімді  бола бермейді. Ағындарды  тазалаушы  құрылғыларда, мысалы, қосымша  флотациялық  сұйықтықты (суды, немесе  тазаланған  қайталама  ағын) қолданылады. Бұл  қосымша  сұйықтық  қысым  астында  газбен  байытылады, ал  сосын  сұйықтықтың тазаланатын  қабатының  астына  енгізіледі.  Ерітілген  газ  флотационды  тапсырмаларды  орындайтын   көпіршіктерге  айналады.

   Электрофлотация – флотация процесінің  модификациясы, мұнда  көпіршіктер  электролиздің  көмегімен  пайда  болады. Пайда болған  сутегінің  немесе  оттегінің  көпіршіктерінің   өлшемдері 30 мкм,  ал  көпіршік  флотирлеуші  биомассамен  алдыңғы  суспензияға  қарағанда  15-20 есе  көп  байытылады. Мұндай  жүйенің  кемшілігі  болып электр  тогының  микроорганизмдер жасушасына  кері  әсерінің  тиу мүмкіндігі  жатады.

 

Қолданылған әдебиеттер тізімі:

 

1.Зудин Д. В., Кантере В. М. Автоматизация биотехнологических исследований. –М.: Высшая школа, 1997. 111 с.

2.Кафаров В. В., Винаров А. Ю. Моделирование и системный анализ биохимических производств. –М.: Лесная промышленность, 1985. 280 с.

3.Матвеев В. Е. Научные основы микробиологической технологий. –М.: Агропром, 1995. 224 с.

4.Печуркин Н. Популярная микробиология. Новосибирск: Наука, 1988. 277 с.

5.Романенко В. Н., Орлов А. Г. Книга для начинающего исследователя химика. –Л.: Химия. 1987, 28 с.

6.Слюсаренко Г. П. Лабораторный практикум по микробиологии. –М.: Пищ.    промышленность 1989, 121 с.

7.Чекасов А. Н., Пасечник В. А. Мембраны и сорбенты в биотехнологии. –М: Химия, 1991. 149 с.

8.Борисова О. М., Сальников В. Д. Химические, физико-химические и физические методы анализа. –М.: Металлургия. 1991, 169 с.

9.Мотл О., Навотный Л. Тонкослойная хромотография. Лабораторный     практикум по хромотографическим и смежным методам. –М.: Мир. 1982. 527 с.

10. Есимова А.М.Приходько Н.А. Микроорганизмдер биотехнологиясы.-Шымкент,ОҚМУ,2006-с. 1576

11.Березин М.В.,Варфоломеев С.д.Биокинетика.-М.: Наука,1989.

12.Виастр У.Э. и др.Куультивирование микроорганизмов.-М.:Пищевая промышленность,1990.

13.Калунянц К.А. и др. Микробные ферментные препараты.Технология и оборудование.-М.,Пищнвая промышленность,1990.

14. Калунянц К.А. и др. Обарудование микробиологических производств—М.:Агропромиздат.1997.

15.Воробьев А.И. Промышленная микробиология. Учебное пособие-М.: Изд-во.МГУ,1990.

16.Бутенко Р.Г.и др. Клеточная инженерия. Под ред. Н.С.Егорова-М.: Высшая школа. 1997.