7-Ma`ruza Mavzu: Biotexnologiya yordamida ekologik vaziyatni saqlash va atrof muhitni muhofaza qilish Reja

7-Ma`ruza
Mavzu: Biotexnologiya yordamida ekologik vaziyatni saqlash va atrof muhitni muhofaza qilish
Reja:
1.Ekologik vaziyatni biotexnologik usulda xal qilish
2. Quyosh energiyasidan foydalanish
3. Energiya biokonversiyasi
Hozirgi vaqtda biotexnologiyaning yangi yo‘nalishi shakllanmoqda. Bu yo‘nalishni energiya biokonversiyasi deb atash mumkin. Energiyaning biokonversiyasi deganda biologik mahsulotlar va qonuniyatlar asosida bir energiya turini boshqa biriga transformatsiya qilish (aylantirish) ususiyatlari tushiniladi. Ayni vaqtda biologik tizimlarda energiya hosil qilish texnologiyasini yaratish tadqiqotlari bir necha yo‘nalishlarda faol rivojlanmoqda:
1. Quyosh energiyasidan ekologik toza va turg‘un yoqilg‘i energiyasini hosil qilish;
2. Sellyuloza saqlovchi xom-ashyolardan yuqori kolloriyali yoqilg‘i olish, chiqindilar va oqovalardan spirtlar, metan, vodorod, uglevodorodlar ishlab chiqarish usullarini rivojlantirish;
3. Bevosita yoqilg‘i energiyasidan elektr energiyasi hosil qilish. Har doim tirik hujayralarda stabil elektron molekulalar ionlar majmuasidan samarali konversiya vujudga kelib turadi, masalan: anaerob nafas olishda elektron-transportli zanjir;
4. Biologik mikroqurilmalar yaratish, shu jumladan biokimyoviy signallarni elektrik signallarga aylantiruvchi ditektorlar va biologik mahsulotlardan (fermentlar, antigenlar, hujayra va x.k) tuzilgan bioaniqlagichlar (biodatchiklar) yaratish.

Mazkur bo‘limda energiya biokonversiyasining elektrokimyoviy energiya bilan bog‘liq bir necha yo‘nalishlari haqida so‘z yuritiladi. Energiya biokonversiya tizimlari ayni vaqtda har doim axsus xususiyatlariga ko‘ra ulardagi jarayonlarning o‘rganilganligi, texnologik qulaylikka yaqinligi bilan farq qiladi. Energiya biokonversiya tizimidagi qator muammolar izlanishlar boshida hamda ulardan foydalanish jarayonlarida vujudga keladi. Zamonamiz talablaridan kelib chiqqan holda yangi yaratilajak istiqbolli texnologiyalar ularni atrof muxit va biosfera bilan munosabatlari uzviy bog‘liq bo‘ladi. Energetikaning atrof-muhit bilan o‘zaro munosabati ekologiya sohasida “enerkologiya” termini bilan atalishi taklif etilgan. Enerkologik nuqtai nazardan keng asoslangan istiqbolli energiya turlaridan biri atom energiyasi bo‘lsada, ularning bir qator salbiy xususiyatlarga egaligi shu jumladan, issiqlik ajratishi, radiaktiv nurlar chiqarishi va x.k ko‘pchilikka ma’lum. Yangi energiya manbalarini izlash, eng avvalo erning issiqlik balansiga zarar etkazmaydigan tizimlar ishlab chiqishga yo‘naltirilgan bo‘lishi zarur. Ayni vaqda ma’lum bo‘lgan bunday manbalardan biri- ekologik toza bo‘lgan quyosh energiyasidir.

Quyosh energiyasidan foydalanish
Quyosh energiyasidan foydalanish ekologik raqobatbardosh texnologiyalardan eng istiqbollisi desak xato bo‘lmaydi. Ayni paytgacha quyosh energiyasi spektridan elektr toki hosil qiluvchi, anorganik kristallarga asoslangan yarimo‘tkazgich fotobakteriyalar yaratilgan. Aytish mumkinki, asosiy vazifa o‘z echimini topgan. Keyingi qilinadigan asosiy vazifa - rentabelli tizim qurishning texnologik echimini topish bilan bog‘liq. Ushbu vazifani hal qilishda tabiatda mavjud bo‘lgan fotobakteriyalar va yashil o‘simliklar fotosintezining birqator mexanizmlaridan foydalanish mumkin. Tadqiqotchilar e’tibori fotosintez mexanizmlaridan foydalanib, sun’iy fotosistema qurishga qaratildi.Bunday sistemalardan foydalanib quyosh nuri kvantlar energiyasidan kimyoviy energiya potensialida, o‘simliklar fotosintezining maksimal energiyasiga qaraganda ko‘proq energiya hosil qilish mumkin.
Sun’iy fotosistemalar qurishda fotoretseptorlar sifatida:
1.Xlorofil va boshqa pigmentlar;
2.Pigment saqlovchi izolatsiyalangan hujayraviy strukturalar;
3.Hujayradan ajratilgan fermentli tizimlardan foydalaniladi.
Har qanday energiya almashtiruvchi tizim uchta asosiy blok saqlaydi:
1. zaryad bo‘linishi uchun fotokimyoviy tizim;
2. elektronlarni fermentga tashuvchi mediatorlar;
3. mobilizatsiyalangan elektron yoki “chidamli fotomahsulotlar olish uchun “teshikcha” (poralar) quyosh nurlari kvantlar energiyasi zahirasidan foydalanish qobiliyatiga ega fermentli tizim. Fotokimyoviy faol mahsulotlar hosil qilishni (faol oksidlash va qaytarilish) ajratish uchun sun’iy membrana yaratish istiqbolli hisoblanadi. Qator laboratoriyalarda - energiya nuri zahirasini saqlovchi turli xil potensialllar hosil qiluvchi elektronlar va inert elektrod bilan o‘zaro ta’sirlashuvchi “teshik” to‘playdigan xlorofil va boshqa pigmentlar qo‘llaniladigan fotoelektrik jarayonlar o‘rganiladi.
Laboratoriya sharoitida doimiy ravishda fotosintezlash imkoniyatiga ega bo‘lgan tizim yuqori ishlab chiqaruvchi hisoblanadi. Birinchi navbatda bu - yuqori samarali fotosintez bilan xarakterlanuvchi mikrobiologik sistemaga ta’luqlidir. Ilmiy adabiyotlarda quyoshdan keladigan energiyasi kuchidan qariyib 18 % gachasi mikrob kulturalar tomonidan qayta hosil bo‘lishi haqida ma’lumotlar mavjud.
Shunday qilib, yaratilgan fotosintezlovchi biotexnologik tizim, quyoshdagi amaliy vazifalarni yechimini topishiga ishonch hosil qilish mumkin, buning :
Er yuziga tushadigan butun quyosh nurining 30% igacha foydalanish qobiliyatiga ega bo‘lgan uzluksiz fotobiokimyoviy tizimni yaratish;
Gen muxandisligi usullari yordamida maqsadga yo‘naltirilgan qimmatli birikmalar: uglevodorodlar, oqsillar lipidlar va boshqa biologik faol mahsulotlar sintezlovchi fotobiotexnik tizim yaratish;
Vodorod hosil qiluvchi yoki molekulyar azotni qaytarish uchun fotobiotexnik sistema yaratish;
Fotobioniklarning keng rivojlanishi, shuningdek, quyosh energiyasini zahiralovchi va qayta hosil qiluvchi sun’iy tizim yaratish, shu jumladan, suvda quyosh spektridan to‘liq foydalanib kislorod va vodorodning suv fotolizi