Биотехнология тарихы

 
 
 
Жануарлар биотехнологиясының пайдалану  салалары: 

•  
  Мал шаруашылық.
•  
  Мал дәрігерлік.
•  
  Азық өнімдеу.
•  
  Селекциялық орта.
•  
  Диагностика. Дәрілер, вакциналар.
•  
  Азықтар және азық қоспалары.
•  
   
  Жануарлардың биотехнологиялық қоры 
   
  Мал шаруашылықта биотехнология әдістерін еңгізуге жануарлардың келесі биологиялық ерекшеліктері жағдай береді: 
   

1. Жануарлардың жыныс жасұшаларының (гаметаларының) биологиялық банкі. Жануарлардың гаметаларының биологиялық банкі ұрғашылардың жыныс жасұшаларында (гонадаларда) орналасқан. Гаметалардың морфогенетикалық мүмкіншіліктері өте жоғары. Мысалы, тұған кезде ұрғашы қойлардың жыныс жасұшаларында 700 мың фолликулалар (гонаданың жасұшалары) болады; жыныс жасына келгенде 12000-86000 ұсақ фолликулалар және 100-400 үлкен фолликулалар болады. Еркек жануарлардың жұмыртқаларында сперматазоидтердің саны одан да көп (280-450 триллион). Осындай қордан табиғи жынысу жағдайда көбеюге қатысатын гаметалардың (жұмытқа жасұшалары және сперматазоидтер) саны бірден туатындарға 5-10, көптен туатындарға 40-80 паралар.

2.  
   ^ Жануарлардың ұрықтарының имплантацияға (қайта отырту) дейін дамуы. Ұрықтандырылғаннан кейін ұрық ұрғашы малдың жыныс мүшелерінде бос жағдайда болады. Ұрықтандырылған жерден еңгізілетін жерге дейін ұрық бір неше күн жүреді: шошқаларда 2-3, қойларда 4-5, қояндарда 5-7, сиырларда 7-8 күн. Осы жағдаймен қолданып жануарлардың ұрықтарымен әр түрлі жұмыстар өткізеді.
3.  
   ^ Бірден туатын жануарларда бір жұмыртқалы егіздер туу. Бір жұмыртқалы егіздер келесі жағдайда туады: имплантация алдындағы кезеңде ұрықтың қабыршығына бір зақым келіп ұрық бөлініп кетіп, екі немесе бір неше ұрықтар жаратылады. Осындай егіздердің нәсілдік, биохимиялық көрсеткіштері бірдей, неге десек олар бір ұрықтандырылған жұмыртқалы жасұшадан шығады (тотипттенттік жағдай). Осындай көріністің көмегімен көп жасұшалы ағзалардан биологиялық ұқсас ағзаларды алуға болатын болды. Осы жағдай тұқым мал шаруашылығына өте маңызды.
4.  
   ^ Малшаруашылықта тұқым дәнін тұдырып жетілдіру. Ауылшаруашылық жануарларды ұстап көбейткенде тұқым дәнін және пайдаланатын үйірді айырады. Тұқым дәніне жататын малда келесі көрсеткіштер болу керек: физиологиялық саулық, көбеюге жарамдық жоғары қасиеті, жоғары бағалы нәсілдік қасиеттері және сапалы ұрпақ. Биотехнологиялық зерттеуде осы жануарлар тобына жататындар берушілер (донорлар) және жасаушылар (ұрықтандырушылар). Беруші – ол нәсілдік бағалы ұрықтарды беретін ұрғашы; жасаушы – ол еркек мал. Сондықтан, жануарлардың осы дәрежесі үйірдің көбейту жұмысына өте маңызды.

 
Пайдаланатын жануарлардың үйірі – ол жануарлар, генотиптері аса маңызды емес, бірақ міндетті түрде физиологиялық сау, көбеюге жарамды жақсы қасиеттері бар. Осы дәрежеге реципиенттерді жатқызады. Реципиент – бөтен ұрықты алып жүретін ұрғашы. Пайдаланатын жануарларға күйлеген ұрғашы малдарды табатын еркек малдардыда жатқызады. 
 
Жалпы, ауылшаруашылық жануарлардың биотехнологиялық мүмкіншіліктері жануарлардың биологиялық ерекшеліктерімен белгіленеді. Биологиялық қасиеттер тектілік қорлармен реттеледі. 
 
Сонымен, жануарлардың биотехнологиялық қорын үш топқа бөлуге болады: 
 
а) молекулярлық қор – ген қасиеттерімен және құрамымен белгіленеді; 
 
б) физиологиялық қор – гамета банкі арқылы ашылады, ұрықтың еңгізуліден бұрын дамуы (тотипотенттік); 
 
в) селекциялық қор – тұқым малшаруашылығымен байланысты, ұрықты жақсартып жаңа тұқым жасаумен байланысты 
 

 
^ 2. Биотехнологиялық өнім 

 
 
^ Жануарлар биотехнологиясы Қазақстанда 
 
Қазақстанда жануарлар биотехнологиясының дамуына Мухамедгалиев Ф.М., Жанабеков К.Ж., Абильдинов Р.Б. үлес қосқан. Олар ұрықтармен жұмыс істегенде бірінші рет суперовуляция және трансплантация әдістерімен қолданып осының арқасында Қазақстанда жануарлар биотехнологиясы даму жолына тұрды. 
 
Кәзіргі уақытта Қазақстанда бір топ мамандар жануарлар биотехнологиясынан жұмыстар өткізе алады. Олар Қасымов К.Т., Тойшибеков М.М., Садыкулов Т.С., Аузбаев С.А., Малмаков Н.И., Салықбаев Т.Н., Джамалова Г.А. және т.б. Осы ғалымдар ғылыми жұмыстарын тек қана зертханада өткізбей тәжірибеде қолдану сұрақтарын қарастырады. Мысалы, 1997 жылдан бастап Алматы облысы «Мади» тұқым шаруашылығында дегресс қойларын көбейту ғылыми зерттеулері өткізіліп жатыр. 
 
 
^ Биотехнология түрлері 
 
Адамның биологиялық жүйеге әсер етуіне байланысты биотехнологияны келесі түрлерге бөледі: 

1.  
   Молекулярлы – негізінде рекомбинанттық ДНҚ технологиясы және микроағзалар технологиясы.
2.  
   Жасұшалы – негізінде ядро және жасұшаның деңгейіндегі жұмыстар.

 
 
Осы әдістердің пайдалану саласына байланысты биотехнология келесі түрлерге бөлінеді: 

1.  
   Ғарыштық. 
2.  
   Экологиялық.
3.  
   Медициналық.
4.  
   Ауылшаруашылық.
5.  
   Өнеркәсіптік.

 
Ауылшаруашылық биотехнологиясы  өз алдына өсімдіктер биотехнологиясына  және жануарлар биотехнологиясына  бөледі. 
 
Жануарлар биотехнологиясы – молекулярлы және жасұшалы биотехнология әдістерінің көмегімен генотипті реттейтін, резистенттігі жоғары және жоғарыөнімді жануарларды алу әдістерді зерттейтін ғылым 
 
 
^ Жануарлар биотехнологиясының бағыттары. 
 
Малшаруашылықта биотехнологиялық қорлар ашу үшін молекулярлы, жасұшалы, көбейту биотехнологияларымен қолданады. 
 
^ Жануарларды көбейту биотехнологиясы – жануарлардың репродуктивтік қорларының генетикалық мүмкіншіліктерін жақсарту мақсатымен қолданылатын әдіс. Көбейту биотехнологиясында зерттеу пәні – жануарлардың репродуктивтік қасиеті ал зерттеу объекті – олар: 

1.  
   жануарлардың ағзаларының гормондары – гипоталамус, гипофиз, гонадалар арқылы зерттелетін;
2.  
   көбею мүшелерінің құрамы және физиологиясы.

 
Көбейту биотехнологиясында келесі әдістерді айырады: 
 
Суперовуляция – фолликулдарға өсуге және дамуға мүмкіншілік беретін, гормондардың көмегімен ұрғашы-донорларға әсер ететін әдіс.

 
^ Жасанды ұрықтандыру – жануарлардың генотиптерін жақсарту үшін асылтұқымды еркек малдардың ұрықтарымен қолданып ұрғашыларға ұрық себу жұмыстары.

 
Генетиканың және жасанды ұрықтандыру  технологиясының жетістіктерінің көмегімен малшылар жануарларды жетілдіру үшін қолайлы әдістер тапты, жоғары мүмкіншіліктері бар еркек жануарларды іріктеп алу жағдайлары туды, бүкіл популяциялардың генетикалық жақсарту екпіндері тездетілді. 
 
Ұрықтарды транспланттау – ұрғашы-донордан ұрғашы-реципиентке ұрық тасу әдісі. Малшаруашылықта транспланттау мақсаты – асылтұқымды ұрғашы жануарлардың генетикалық қорларымен қолдану.

 
Ұрықтарды транспланттау әдістің көмегімен ұрғашылардың көбею мүмкіншіліктері кеңейді, неге десек, олардың ана бездерінде аналық жыныс жасұшаларының қоры мол болады. Осы генетикалық қорды толығынан қолдану үшін келесі зерттеулер өткізілген: асылтұқымды аналардың ұрықтарын алып төмен генетикалық бағалы , көбею үдірісіне жарамды аналардың жатырларына транспланттау. 
 
Осы технология жұмыс істегенде: 
 
а) бір асылтұқымды анадан алынған ұрпақтардың саны көбейеді; 
 
б) ағзаларды гамета және ұрықтар түрінде апарып жеткізуге және көп уақыт сақтауға болады; 
 
в) гаметаларды және ұрықтарды іріктеп алып керек жынысты және керек физиологиялық-биохимиялық қасиеттері бар ұрпақтарды алады. 
 
Осы айтылған технологияларды еңгізу үшін, ақырғы мақсаты ұрықтарды транспланттау болатын жұмыстардың кешенімен қолдану керек. 
 
Көбейту технологиясы келесі кезеңдерден тұрады: донорларды, жасаушыларды, реципиенттерді іріктеп алу, донорларға суперовуляция өткізу, донорларды ұрықтандыру, ұрықтарды шығарып алу, алып шығарған ұрықтардың қасиеттерін бағалау, ұрықтарды реципиенттердің мүшелеріне еңгізу. 
 
Кәзіргі уақытта көбейту биотехнологиясы молекулярлы және жасұшалы биотехнологиялардың әдістерімен тығыз байланысады. 
 
^ Жасушалы биотехнология – түрлі жасұшалы жұмыстар өткізу арқылы бағалы биологиялық қасиеттері бар ағзаларды алуды зерттейтін пән. Малшаруашылықта зерттеу объекті – жануарлардың репродуктивтік жасұшалары. Малшаруашылықта жасұшалы биотехнология өзіне бір бірін толықтыратын екі ғылыми бағыт кіргізеді: 
 
^ 1.Ұрық өсіру зерттеулер (ұрық дақылы) – гаметалармен ұрықтарға өмір сүруге және дамуға жағдай тұдыратын. 
 
Ұрық өсіру зерттеулердің негізгі тапсырмалары:  
 
а)гаметалардың және ұрықтардың селекциясы; 
 
б)гаметаларды және ұрықтарды өсіру; 
 
в)гаметаларды экстракорпоралды ұрықтандыру; 
 
г)гаметалардың және ұрықтардың банкін ашу; 
 
д)қоректік орталарды жасап қасиеттерін жақсарту. 
 
^ 2. Жасұшалы технологиялар – жануарлардың генотиптерін жақсарту үшін жасұшалардың және ядролардың деңгейінде жүргізетін жұмыстар. 
 
Малшаруашылықта жасұшалы технологиялардың жұмыстары келесі: 
 
а) соматикалық гибридизация; 
 
б) клондау; 
 
в) химералық жануарларды алу. 
 
 Молекулярлы биотехнология – жануардың ағзасында молекулярлы деңгейде жаңа генетикалық бағдарламаны алу мақсатын зерттейтін ғылым. Зерттеу объекті нуклеин қышқылы болады (ДНҚ және РНҚ молекулалары). Молекулярлы биотехнология келесі екі бөлімдерден тұрады: 

Генетикалық инженерия – тек қана гендерді зерттейді. Генетикалық инженерияның тапсырмалары:

 
а) гендерді синтездеу және оларды жаңарту; 
 
б) рекомбинанттық молекулаларды құрастыру және клондау; 
 
в) гендердің банкін жасау. 
 
 
 2. Генетикалық өзгеру – гендерді тасу үдірісі. Негізгі тапсырмалар: 
 
а) генді реципиентке кіргізу; 
 
б) өзгерген гендерді іріктеп синтездеу; 
 
в) гендерді еңгізу; 
 
г) трансгендік жануарларды және жоғарыбағалы заттарды алу. 
 
 
 Жануарлар биотехнологиясының әдістері 
 
Ғалымдар биотехнология әдістерінің көмегімен малшаруашылықта жануарлармен әр түрлі эксперименттерді өткізеді. Осындай жұмыстың мақсаты – жануарлардың биологиялық бағдарламасын өзгерту. Осы жұмыс ұрық даму орнына тіркелмей тұрғанда өткізіледі. Ұрықты алып, «биотүзету» өткізіп, соны дамыту үшін физиологиялық ананың репродукция мүшелеріне еңгізеді. 
 
Осындай жағдайда молекулярлы биотехнология, жасұша биотехнологиясы және көбейту биотехнологиясы малшаруашылықта жаңа ғылыми әдістерді жаратып отыр – ұрық инженерия, ұрық дақылы, ұрық трансплантациясы. 
 
Ұрық инженерия – жануарлардың ағзаларынан генетикалық қорын тауып, алып, мүмкіншіліктерімен қолдану әдіс. 
 
Ұрық дақылы – жануарлардың гаметаларының және ұрықтарының физиологиялық қорларының мүмкіншіліктерін іздеп табатын, олардың өмір сүру үдірістерін ағзаның ішінде және ағзадан бөлек сақтайтын малшаруашылықтағы биотехнологиялық әдіс. 
 
Ұрық транспланттау – жануарлардың репродуктивтік жүйесінің физиологиялық қорын іздеп, оның мүмкіншіліктерін анықтап, бағалы генотиптерді тездетіп көбейту үшін ұрықтарды транспланттау әдісімен қолданатын малшаруашылықтағы биотехнология әдісі. 
 
Малшаруашылықта ұрық инженериясы, ұрық дақылы, ұрық транспланттау кешен жаратып, жануарлардың селекциялық, немесе, генетикалық қорларын ашады. 
 
Жасұша – тірі ағзаның негізі. Жануарлардың сома жасұшаларының биологиялық мәні 
 
Малшаруашылықта ұрық дақылдардың зерттеулерінің негізінде жасұшалы теория жатыр. Оның негізгі жағдайлары: 
 
а) жасұша – тірі материяның негізі; 
 
б) әр түрлі ұлпалардың, ағзалардың жасұшаларының құрамы ұқсас; 
 
в) жасұшалардың көбеюі алғашқы жасұшаның бөлінуінен басталады; 
 
г) жасұша – жалпы ағзаның бір бөлегі. Оның бір белгілі құрамы және атқаратын жұмысы болады; 
 
д) бір ағзаның жасұшалары ұлпалардың, мүшелердің жүйелеріне кіріп бір бірімен тығыз байланысады. 
 
Органикалық әлемде өмір ұйымдасудың екі түрі болады: жасұшадан бұрын (вирустер) және жасұшалы (прокариоттар, эукариоттар). 
 
Эукариоттардың прокариоттардан айырмашылығы – эукариоттардың жасұшаларында ядро бар, прокариоттарда жоқ. Эукариоттардың цитоплазмаларында әдейленген, бір белгіленген жұмыстарды атқаратын органеллалар бар. Эукариоттық жасұшалар прокариоттық жасұшалардан үлкен. 
 
Морфологиялық айырмашылықтан басқа прокариоттарда және эукариоттарда ұқсас қасиеттер бар: жасұшаның сыртына және ішіне заттарды жеткізетін плазма болу; ақуыздың синтезі рибосомада өтеді; РНҚ синтезі және ДНҚ репликациясы; биоэнергетикалық үдірістер. Сонымен: жасұша – қабыршықпен қоршалған, реттелген, биополимерлердің (ақуыздар, нуклеинқышқылдар, липидтер, көмірсулар және т.б.) жүйелері, зат алмасу, энергетикалық үдірістерге қатысатын, жалпы барлық жүйелердің жұмыстарына көмектесетін. 
 
Морфологиялық мән. Жануарлардың жасұшасы плазматикалық қабыршықпен қоршалған цитоплазмадан, ядродан, органоидтерден тұрады. Цитоплазманың негізі – гиалоплазма – сулы негізгі зат. Гиалоплазма жасұшаның құралымдарын біріктіріп олардың қарым-қатнасуына көмектеседі. Органеллалар – митохондриялар, Гольджи аппараты, рибосомалар, лизосомалар.  
 
Молекулярлық мән. Жасұшада әр түрлі заттар синтезделіп ыдырайды. Осы үдірістер ферменттердің көмегімен өтеді. Жануарлардың ұлпаларында 96 пайызы көміртек, сутек, оттек, азотқа келеді. 3,5 пайыз калий, кальций, натрий, фосфор және басқа микроэлементтер. Аз мөлшерде микроэлементтер бар. Жасұшада химиялық компоненттерді бейорганикалық (85 пайыз су, 1,5 пайыз минералдық тұздар) және органикалық (10 пайыз ақуыздар, 0,4 пайыз көмірсулар, 1,1 пайыз нуклеинқышқылдар, 2 пайыз липидтер) компоненттерге бөледі. 
 
Физиологиялық мән. Жасұшаның атқаратын негізгі жұмыстары келесі: зат алмасу, қозғалыс, көбею, қоздырғышқа жауап беру. 
 
Зат алмасу. Жасұшаның өмір сүру үдірістерінің негізінде зат алмасу жатыр (ассимиляция, диссимиляция). 
 
Қозғалыс. Диссимиляция кезінде қуат босатылып шығады. Қуаттың жартысы жылуға айналады, жартысы қозғалысқа кетеді. 
 
Қоздырғышқа жауап беру. Қоздырғыш себепкер шарттарға жылу, химиялық, электр және т.б. қуат түрлері жатады. 
 
Көбею. Ол тірі ағзаның негізгі қасиеті. Жануарлардың жасұшаларының көбеюі бөліну жолмен өтеді. Бөліну екі әдісті болады:  
 
а) тұра (амитоз); 
 
б) күрделі (митоз). 
 
Митозда ядрода терең өзгерістер өтеді. 
 
 
Сүтпен қоректенетіндердің гонадалары жаратылысын жыныс белдік түрінде бастайды. Ұрық дамуын бастағанда оның алғашқы жыныс жүйелерінің екі түрін айырады – вольф және мюллер аңғарларын. Y-хромосомалардың болуымен байланысты ата бездер немесе ана бездер жаратылады. Ұрғашылардың жыныс мүшелері мюллер аңғарларынан, еркек жануарлардың жыныс мүшелері вольф аңғарларынан жаратылады.  
 
Жыныс аппаратының биологиялық негізі – жануарлардың жыныс белгілерін жаратып, жұмыс істету. 
 
 
^ Жануарлардың ұрғашыларының репродукциялық жүйесі 
 
Ұрғашы жануарлардың жыныс жүйесінің биологиялық маңызы – ана безін жаратып жеткізу, жыныс жағдайымен сперматазоидтерді алу, гаметаларды ұрықтандыруға жағдайлар тұдыру, ұрықты жатырдың ішінде дамыту және оны туып сүтімен емізу. 
 
Ұрғашының жыныс мүшелерін сыртқыға және ішкіге бөледі. Сыртқы жыныс мүшелері – сарпай, клитор, қынаптың сырты. Сарпай екі жыныс еріндерден тұрады, сол еріндердің арасында жыныс жарығы болады. Клитор еркек жыныс мүшесіне ұқсаған, жыныс жарықтың үстінгі жағында болады. Қынаптың сырты – қысқа бұлшық етті түтік, жыныс жарықтан басталып зәр шығатын тесіктің қасында бітеді. 
 
Ішкі жыныс мүшелері – қынап, жатыр, фаллопий түтіктері және аналық бездері. Қынап – жыныс мүшесі және іштегі төлдің шығатын жері. Ол өте ұзын түтік, төқ ішектін астында, жанбастың ортасында орналасады. Қынаптың іші кілегейлі қабыршықпен жабылған. Жатыр – төлді алып жүретін мүше, үш бөлектен тұрады: бас жақтан, денесінен, оң және соң екі мүйізшеден. Бас жағы үш қабыршықтардан тұрады - кілегейлі, бұлшық етті, сірі. Кілегейлі қабыршық кілегей шығаратын муциндерден тұрады. Осы кілегейдің биологиялық маңызды қасиеттері бар: сіңдіріп алу, бактериоциттік және бактериостаттық. Жыныс қоздырылу уақыты басталғанда кілегей суйықталып, мөлдір болып көп мөлшерде ағып шыға бастайды, ал жүктілік уақытта кілегей қойырып, кілегейлі тығын түрінде жатырдың ауызын жауып, дамып жатқан ұрықты микробтардан сақтайды. 
 
Іште төл жылқыларда және есектерде жатырдың денесінде, ал сиырларда, қойларда, ешкілерде жатырдың мүйізшелерінде жатады. 
 
Жатырдың мүйізшелерінің қалыптары әр түрлі жануарларда әр түрлі болады: