Kafedrasi “biotexnologiya” fanidan o‘quv-uslubiy majmua

Қўшимча адабиётлар:

1. 
   Комилов Х.М., Рахимов М.М., Одилбекова Д.Ю. Биотехнология асослари. Тошкент: Extremum press. 2010.
   
2. 
   Клунова С.М., Егорова Т.А., Живухина Е.А. Биотехнология. Учебник. Академия. Москва 2010
   
3. 
   Коростелева Н.И., Громова Т.В., Жукова И.Г. Биотехнология. Учебное пособие. АГАУ. Барнаул. 2006
   

Ахборот манбалари:
1.http://www.ziyonet.uz/
2. http://www.google.co.uz/
3. http://www.google.ru/
4. http://www.biotehnolog.ru/
5. https://ru.wikipedia.org/


12 -Mavzu: FERMENTLAR INJENERLIGINING ASOSIY VAZIFALARI

Reja:
1. Fermentlar injenerligining asosiy vazifalari

2. Tozalanmagan, kompleks ferment preparatlarining olinishi
3. Fermentlarni tozalash usullari
4. Fermentlarni immobillash va barqarorlash texnologiyasi
5. Fermentlarni immobillash metodlari

Fermentlar (lot. fermentum — achitqi), enzimlar — hayvon, o’simlik va bakteriyalarning tirik hujayralaridagi oqsilli katalizatorlar. Fermentlar maxsus xususiyatlari va kimyoviy reaksiyalarni tezlashtirishi bilan odatdagi katalizatorlardan farqlanadi. Ular katalizatorlar kabi kimyoviy reaksiyalarning faollanish energiyasini pasaytiradi. 1914 yil rus kimyogari K.G.S. Kirxgof undirilgan arpa donidan olingan ekstrakt ta’sirida kraxmalni qandgacha parchaladi. 1933 yilda fransuz kimyogarlari A. Payen va J. Perso birinchi marta arpa donidan amilaza fermentini ajratib oldilar. 19-asr o’rtalarida mikrobiologiyanint asoschisi L. Paster achish jarayonini tirik mikroorganizmlar (achitqilar) ko’zg’atadi va bu jarayon ularning hayoti bilan bog’liq deb ko’rsatdi. 1897 yilda nemis kimyogari E. Buxner achitqidan spirtli achish jarayonini chaqiruvchi fermentni ajratib oldi.

20-asr boshlariga kelib nemis kimyogari R. Vilshtetter xodimlari bilan Fermentni ajratish va tozalashda adsorbsiya usulidan keng foydalandi. 20— 30- yillarda J. Samor, birinchi kristallik ferment (ureaza), so’ngra pepsin va boshqa bir qator proteologik Fermentni kristall shaklida ajratib oldi. 20-asrning o’rtalariga kelib, fizik kimyoviy taxlil (asosan, xromotografiya) va oqsil kimyosi usullarining rivojlanishi natijasida qator Fermentning birlamchi strukturasi aniklandi. Masalan qoramol oshqozon osti bezining ribonukleaza fermentlari to’rtta disulfid bogi bilan bogʻlangan 124 aminokislota qoldig’idan iboratligi ko’rsatib berildi. Shundan keyin rentgen struktura taxlili yordamida bir qancha Fermentning ikkilamchi va uchlamchi strukturalari aniqlandi. Ko’p Fermentni to’rtlamchi strukturaga ega ekanligi, ya’ni molekulalari tarkibi va strukturasi jihatidan turlicha bo’lgan bir qancha oqsil subbirliklar (biopolimerlar)dan iboratligi ko’rsatildi.

Fermentlar barcha oqsillar kabi oddiy va murakkab bo’ladi. Murakkab Fermentning molekulalari ikki komponentdan: oqsil (apoferment) va oqsil bo’lmagan — prostetik guruh komponentidan iborat. Prostetik guruh apofermentdan oson ajraladigan hollarda kofaktor yoki koferment deb ataladi. Uglevodlar, nukleotidlar, turli metallarning ionlari va boshqa birikmalar, vitaminlar hamda ularning hosilalari (vitaminlari kofermentlardan iborat 150 dan ortiq Fermentni ma’lum) kofermentlar bo’lishi mumkin. Avitaminoz va gipovitaminozlarda ko’pgina ferment tizimining funksiyasi izdan chiqadi, bu butun organizm normal hayot faoliyatining buzilishiga sabab bo’ladi.
Ko’pchilik Ferment a’zo va to’qimalarda shu darajada kamki, xatto ularning absolyut miqdorini (massalan, milligrammlarda) bilish qiyin. Shu sababli Fnermentning istalgan a’zodagi miqdorini, ularning faolligiga qarab aniklanadi. Fermentning faollik birligi uchun bir min.da ma’lum miqdordagi substratning o’zgarishini katalizlashga ketgan Fermentni miqdori qabul qilingan. Fermentning ta’sir etishi bir qator omillarga, xususan, temperatura va muhit rN ga (rN — vodorod ko’rsatkich) bogʻliq. Fermentning ta’sir etish optimum trasi 38—60°, temperatura bundan yuqori bo’lsa, Fermentni odatda, denaturlanib o’z faolligini yo’qotadi. Lekin ba’zi ermentni Fermentni (mas, ribonukleaza, miokinaza) 100° issiqlikka ham chidaydi. Odam va issiq qonli qayvonlar fermenti 37—38°da, ya’ni tana haroratida ta’sir ko’rsatadi. Fermentni faolligining traga bog’liqligidan tibbiyot amaliyotida, jumladan, jarrohlikda foydalaniladi.
Ko’pchilik Fermentlar neytral reaksiyada (rN— 7,0 da) faol bo’lib, kislotali va ishqorli muhitda ular o’z faolligini yo’qotadi. Kislotali muhitda faol bo’lgan pepsin va ba’zi to’qima proteolitik Fermentlar (mas, katepsin D) hamda ishqorli muhitda (rN — 8,0 da) faol bo’lgan tripsin bulardan mustasno.
Tra va muhit rN ning kattaligidan tashqari, Fermentlar faolligiga turli moddalar kuchaytiruvchi (aktivatorlar) yoki toʻxtatuvchi (ingibitorlar) tazyiq ko’rsatadi. Turli anorganik ionlar, xususan, turli xil metall ionlari Fermentlar aktivatorlari hisoblanadi. Fermentlar faolligini susaytiruvchi birikmalar — ingibitorlar Fermentlar bilan qo’shilib, fermentativ faollikni yo’qotadigan kompleks hosil qiladi.
Fermentlarning biosintezi genetik kod tomonidan nazorat etiladi. Ular ichki va tashqi omillar: mutatsiyalar, ionlovchi radiatsiya, ovkatlanish sharoiti va boshqa ta’sirida o’zgarishi mumkin. Katalitik ta’siri bir xil bo’lib, fizikkimyoviy xossasi bilan farklanadigan Fermentlar izofermentlar deyiladi. Hujayrada Fermentlar faolligini boshqarishda hujayra tarkibiy qismini tashkil etuvchi strukturalar — mitoxondriyalar, mikrosomalar va boshqa katta rol o’ynaydi.
Enzimopatiya yoki fermentopatiya deb ataluvchi turli Fermentlar tizimi funksiyalarining buzilishi kishida ko’pchilik kasalliklarning kelib chiqishiga sabab bo’ladi.
Turli omillar (radiatsiya, kimyoviy moddalar, viruslar, bakteriyalar va boshqalar) tufayli Fermentlarning optimal ta’sir etish sharoiti o’zgarganda F.ning qondagi faolligi pasayishi kuzatilgan. Uning bu xususiyatidan diagnostikada foydalaniladi. Fermentlarning qon zardobidagi faolligini aniqlash usuli keng qo’llaniladi. Bu usul yordamida kasallikni boshlanish paytida aniqlash mumkin.
Fermentlar kasalliklarni aniqlashdagina emas, balki shu kasalliklarning ayrimlarini davolashda (enzimoterapiya) ham qo’llaniladi.
Kishilarning amaliy hayotida, shuningdek, yengil, oziq-ovqat va kimyo sanoatlarida Fermentlardan keng foydalaniladi.
Fermentlar injenerligining asosiy vazifalari
Fermentlar injenerligining asosiy vazifasi — biologik tizim yoki tirik hujayralardan ajratib olingan fermentlarning katalitik xusu-siyatlaridan foydalangan holda biotexnologik jarayonlarni yara-tishdir. U yangi mahsulotlarni olish, ularning sifatini yaxshilash va iqtisodiy ko'rsatkichlarini ko'tarish bilan bog'liq bo'lgan masa-lalarni yechadi. Hozirgi kunda amaliyotda fermentlar keng qo'llaniladi.
Ma'lumki, fermentlardan organik sintezlarning katalizatori sifatida foydalaniladi. Shunga qaramay, fermentlarning «nozik» tomoni ham bor. Ular kam chidamli, tez buziluvchan, nozik makro-molekulyar strukturaga ega bo'lgan oqsiilardir. Ular tashqi ta'sir ostida osongina o'z xossasini yo'qotadilar.
Fermentlar ishtirokida kechadigan reaksiyalar murakkab mexanizmga ega. Ularning faolligini tashqi muhitning o'zgarishi orqali, reaksion muhitga fermentlarai ularning faolligini oshiruvchi yoki susaytiruvchi qo'shimcha moddalar qo'shish bilan boshqarish mumkindir.
Fermentlar manbayi turli hayvon, o'simliklarning to'qimalari, mikroorganizmlar bo'lishi mumkin. Fermentlar qaysi biri kerakligi va qaysi birirti olish qulayligiga qarab tanlanadi.
Yaqin davrlargacha amaliy maqsadlarda hayvon va o'simlik fermentlaridan foydalanib kelingan. Hayvonlardan olinadigan fer¬mentlar go'sht sanoatining yo'ldosh mahsulollari hisoblanadi. Bar-cha to'qima va hujayralar ichida fermentlarga boy organ oshqozonosti bezidir. Undan tarkibida bir qator gidrolitik fermentlar (ami laza, proteaza, lipaza va boshq.) tutgan kompleks preparatlar olinadi. Masalan, oshqozonosti bezidan pankreatin — quritilgan ekstrakt olinadi.
Hayvon xomashyolaridan ayrim fermentlarning tozalangan preparatlari — pepsin, tripsin, ximotripsin, rcnnin (ximozin), ribo-nukleaza, DNKaza, lipaza, gialuronidaza, katalaza va boshqa fer-mentlar ham ajratib olinadi.
O'simliklardan sanoat miqyosida proteolitik fennentlarning ayrim preparatlari — papain (qovun daraxti mevasining sharba-tidan), fitsin (anjir bargi va Ficus oilasiga mansub o'simliklardan) ajratib olinadi.
Ammo o'simliklardan ferment ajratib olish iqtisodiy jihatdan samarali emas, chunki sarflanadigan o'simlikka nisbatan olinadigan mahsulot kam miqdorda bo'ladi. Undan tashqari har doim ham istalgan mintaqada kerakli o'simlikni o'stirish imkoni yo'q.
Hayvonlardan fermentlarni ajratib olishda ham ayrim qiyin-chiliklar tug'iladi. Shuning uchun hozirda fermentlar manbayi sifatida mikroorganizmlardan keng foydalanilmoqda.
Mikroorganizmlar — ferment olish uchun juda qulay manba hisoblanadi, chunki ularaing (fermentlarini) hujayradagi konsen-tratsiyasini mikroorganizm o'sishini tezlatish yoki genetik mani-pulyatsiya qihsh hisobiga oshirish mumkin. Mikroorganizmlar tez o'sadi, arzon muhitlarda ko'payadi va turli fermentlarga boydir.
Mikrob fermentlari hozirda o'simlik va hayvon fermentlari o'rnini bosmoqda. Qator fermentlar tibbiyot diagnostikasida ham o'ziga xos o'rin egallab kelmoqda. Masalan, xolesterinoksidaza qon zardobidagi xolcsterinni, ureaza esa siydik kislotasi miqdorini o'lchashda ishlatiladi. Gen injenerligi tadqiqotlarida esa mikrob-lardan ajratiladigan restriktatsion endonukleazalar va ligazalar ishlatiladi.
Mikrobiologik usulda olingan fermentlar plastmassa ishlab chiqarishda ham katta o'rin egallaydi.
Qattiq yoki suyuq oziqa muhitlarida o'stirilgan mikroorganizm-larning kulturasi va ularning kultural suyuqliklari tarkibida juda ko'p miqdorda ballast moddalar mavjud. Fermentlarni ajratish va tozalash ko'p mehnat va xarajat talab qiluvchi jarayondir, agarda ferment preparati mikroorganizm kulturasi ko'rinishida ishlatilsa, u tozalanmaydi. Spirt va terini oshlash tarmoqlarida tozalanmagan mikroorgaruzmlar kulturasini ishlatish maqsadga muvofiqdir va xuddi shunday mikroorganizmlarni qishloq xo'jaligida yem-xashak tayyorlashda yoki fermalarda yemlami qayta ishlashda qo'llash mumkin.
Oziq-ovqat sanoatining bir qancha tarmoqlarida (non, pivo, vino, pishloq, kraxmal va sharbat ekstraksiya qiluvchi) hamda tekstil, mo'yna va mikrobiologik sanoatlarda, shu jumladan, tib-biyotda ballast moddalardan qisman yoki to'liq tozalangan ferment preparatlari ishlatiladi.
Toza ferment preparatlarini olishning boshlang'ich materiah boTib filtrlangan kultural suyuqlik, produtsentning biomassasi yoki qattiq oziqa muhitda o'stirilgan kulmraning suvli ekstrakti xizmat qiladi. Ferment preparatlari kukun yoki suyuq konsentrat ko'rinishida olinishi mumkin. Ajratish jarayonida preparatning ymumiy massa-sida faol oqsilning nisbiy ulushi, ya'ni uning ulushiy faolligi ortadi.