Laboratoriya ishi 10. Qayta ishlash asosida mahsulotlar tayyorlash Kerakli jihoz, reaktiv va asbob uskunalar

Laboratoriya ishi 10.
Qayta ishlash asosida mahsulotlar tayyorlash
Kerakli jihoz, reaktiv va asbob uskunalar: Turli ulchamdagi probirkalar, kolbalar, pinset, qaychi, mikroigna, tayyor va vaqtinchalik preparatlar, kimyoviy moddalar, refraktometr, dializ qogʻozi, magnitli aralashtirgich, spektrofotometr va muzlatgich va boshqalar.
Zamonaviy oziq-ovqat sanoatida mikrobiologik sintez yoʻli bilan olinadigan moddalar, ayniqsa alohida tozalab olinadigan oziqa ingridiyentlari juda katta ahamiyat kasb etmoqda. Iqtisodiy rivojlangan mamlakatlarda bunday moddalar toʻla sifatli oziqa resepturasini yaratishda qoʻshimcha, eng muhim moddalar sifatida ishlatib kelinmoqda. Mikrobiologik ingridiyentlar tayyorlash (ishlab chiqarish) uchun an’anaviy yoʻllar bilan birga, biotexnologiyani eng yangi yutuqlaridan ham foydalanib kelinmoqda. Shulardan ba’zi-birlari toʻgʻrisida qisqacha toʻxtalib oʻtamiz.Oziq-ovqatda ishlatiladigan organik kislotalar Sirka kislotasi. Oziq-ovqatda bu kislotani suvli eritmasi ishlatiladi. Eritmada uning miqdori 4% dan kam bo‘lmasligi kerak. Sirka, odatda vino tarkibidagi etanolni bijgʻitish orqali tayyorlanadi. Bijgʻitish jarayoni Acetobacter lar yordamida amalga oshiriladi. Limon kislotasi. Bu kislota oziq-ovqat sanoatida eng koʻp ishlatiladigan organik kislota hisoblanadi. Limon kislotasi antioksidant va ichimliklar, djem, shinnilar, konfet va boshqa shirinliklar tayyorlashda konservant sifatida, hamda ularga oʻziga xos nordonlik berish maqsadida ishlatiladi. Oziq-ovqat sanoatida yilga 100000 tonna toza limon kislotasi ishlatiladi. Uni Aspergillus niger zamburugʻini maxsus mutantlarini oʻstirish orqali hamda kimyoviy sintez orqali olinadi. Oxirgi yillarni statistik analizi yildan-yilga mikrobiologik sintez yoʻli bilan olinadigan limon kislotasini miqdori oshib borayotganligidan dalolat beradi. Limon kislotasi ishlab chiqaradigan bir necha mikrobiologik zavodlar qurilib, ishga tushirilgan va faoliyat koʻrsatib kelmoqda. Oziq-ovqat sanoati uchun zarur boʻlgan organik kislotalarni boshqalari ham xuddi shu yoʻl bilan, ya’ni mikrobiologik sintez yoʻli bilan amalga oshirilmoqda. Quyidagi 37-jadvalda mikrobiologik sintez orqali olinadigan, oziq-ovqat sanoati uchun zarur bo‘lgan organik kislotalar keltirilgan.Oziq-ovqat sanoatida ishlatiladigan kislotalar va ularni sintez qiluvchi mikroorganizmlar Kislota nomi Uglerod manbai Mikroorganizm -produsent 1 2 3 Sut kislotasi Kraxmal, glyukoza Laktobacillus delbrueckii, Rhizopus oryzae Moy (yogʻ) kislotasi Kraxmal, glyukoza Clostridium butyricum 1 2 3 Propion kislotasi Glyukoza Propionibacterium shermani Glyukon kislotasi Glyukoza Aspergillus niger Vino kislotasi Glyukoza Gluconobacter suboxydans Sirka kislotasi Etanol Acetobacter aceti Itakon kislotasi Glyukoza Aspergillus terreus Yantar kislotasi Glyukoza Bacterium succinicum Fumar kislotasi Glyukoza, parafin Rhizopus delemar, Candida hydrocarbonfumarica Olma kislotasi Glyukoza, parafin Candida hydrocarbofumarica, Pichia membranalfaciens Limon kislotasi Melassa, saxaroza Aspergillus ninig ba’zi shtammlari ishlatilib kelinmoqda
Transgen hayvonlardan bioreaktorlar sifatida foydalanish asosida, hayvonlarga tibbiyot yoki texnologiyalar uchun kerakli boʻlgan fiziologik faol moddalar sintez qiluvchi genlarni kiritish yotadi. Avvallari bunday moddalar inson toʻqimalari yoki inson toʻqimalarining biologik suyuqliklaridan, ya’ni qon (qon ivishini boshqaruvchi omil va qondagi boshqa oqsil moddalar) yoki gipofizdan (oʻstirish gormoni) olinar edi. Inson toʻqimalarini tayyorlash juda ham qimmat va qiyin boʻlganligi sababli bunday moddalar juda kam miqdorda ishlab chiqarilar edi. Buning ustiga inson toʻqimalari (qoni), insondagi ba’zi-bir kasalliklarni (gepatit, spid, va boshqa) donorga oʻtkazishgacha olib kelishi mumkin edi. Molekulyar genetika fani yutuqlarini ishlab chiqarishga joriy qilingan dastlabki kunlarda rekombinat mikroorganizmlar, keyinroq esa sut emizuvchilarni transgen hujayrali liniyalari yaratildi. Bunday transgen sut emizuvchi hayvonlar xuddi bioreaktorlar singari ekzogen boshqacha qilib aytganda begona genlar kodlaydigan oqsil tabiatli moddalarni ishlab chiqarish imkoniyatiga egalar. Bunday tizim farmakologiya va tibbiyot uchun oʻta zarur boʻlgan- insulin, insonni oʻstirish gormoni, ba’zi bir qon ivitadigan omillar kabi biologik faol moddalar ishlab chiqarish uchun keng va muvaffaqiyatli foydalanildi. Transgen hayvonlar biologik faol moddalarni produsentlari sifatida mikroorganizmlar yoki hujayra (toʻqima) tizimi oldida bir qator ustunlikka egalar. Sut emizuvchilarni oqsillari transgen mikroorganizmlar tomonidan sintez qilinganda toʻliq glikozirlanmaydi (shakarlarni oʻzlariga ulab olmaydilar), gidrooksilana olmaydilar yoki karboksillana olmaydilar. Mikroorganizmlarni oddiy rekombinat tizimida bunday ishlarni amalga oshirish mumkin emas yoki amalga oshganda ham qisman amalga oshiriladi, oʻz navbatida bu esa oqsil tuzilishini buzilishiga va fiziologik faollikni pasayishiga olib keladi. Sut emizuvchilarni gen muhandisligi yordamida yaratilgan hujayralarida paydo boʻladigan oqsillar toʻgʻri va toʻligʻicha modifikasiyaga uchrashadi ammo, kultural hujayralardan olinadigan oqsillarni umumiy miqdori juda ham past boʻladi. Buni ustiga transgen hujayra liniyasini yaratishni oʻzi oʻta murakkab va qimmat ishdir. Transgen toʻqimalar oʻstiriladigan sanoat reaktorlarini bahosi ham oʻta baland. Transgen hayvonlarni yaratish qimmat boʻlishiga qaramasdan, bir marotaba yaratilgan hayvonlar oʻzlaridan butun xususiyat va xossalari avlodiga oʻxshagan meros qoldiradi, shu tufayli ham ulardan olinadigan moddalar bahosi unchalik bahona boʻlmaydi, ularni faolliklari esa baland boʻladi. Geterogen oqsillar hayvon tanasidagi koʻpgina toʻqimalardan olinishi mumkin. Struktura genlarni maxsus boshqarish elementlari bilan birlashtirib, transgenlar ekspressiyasini muayyan organda toʻplash mumkin boʻladi. Transgen bioreaktorlar yordamida ishlab chiqarish sut bezining epitelial hujayrasiga maqsadli yoʻnaltirilgan transgen ekspressiya orqali sut bilan oqsil ishlab-chiqarishda eng katta muvaffaqiyatlarga erishilgan. Sut oqsilini sintezi uchun javobgar genni promotori bilan oʻralgan struktura geni birinchi navbatda sut bezining hujayralariga ekspressiya qilinadi. Sut bilan geterogen oqsil sintez qiluvchi transgen hayvonlar yaratishning asosiy bosqichlaridan biri ekspressiyani sut bezining sekresiyasida ishtirok etuvchi epiteliyasiga yoʻnaltiruvchi promotorni aniqlashdan iboratdir. Hozirgi vaqtda aSl—kazeinni promotori, Rkazein, a—laktoalbumin va zardobni nordon oqsili (WAP) promotorlari ajratib olingan. Sut bezini begona oqsil sintezi uchun ishlatilishi uning oqsil sintezi boʻyicha yuqori hosildorligi bilan asoslanadi. Endogen sut oqsillarning umumiy qonsentrasiyasi turga qarab 2% dan 6% gacha tashkil qiladi (jadval ), demak 1 litr sutda 20 dan 100 gramgacha oqsil saqlanadi. Hozircha 1 l sutda koʻrsatilgan miqdorda rekombinat oqsil olish mumkin boʻlmasada shuncha miqdor sutdan bir yoki undan koʻproq farmasevtika nuqtai nazaridan ahamiyatli oqsil ajratib olish tijorat uchun yetarli hisoblanadi. Har xil turdagi hayvonlar sutidagi oqsil miqdori Hayvon turi Sutdagi oqsilning oʻrtacha miqdori, % Sigir 3.3. Echki 3.7 Qoʻy 5.8 Ot 2,2 Choʻchqa 4,9 It 7,1 Quyon 10,4 Transgen hayvonlar sutidan olingan rekombinat oqsillardan qoʻyidagilar ma’lum: insonni S —oqsili, gemofilga karshi omil IX, alfa-1-antitripsin, toʻqimalarni plazminogenli aktivatori, laktoferrin, insonni zardob albumini, interleykin —2, urokinaza va 217 ximozin alfa-1-antitripsin va ximozindan tashqari rekombinant oqsillar olish tijorat nuqtai nazaridan qiziqish uyg‘otadigan bosqichdan oʻtganicha yoʻq. Insonni rekombinant alfa-1-antitripsini va ximozin olish usullari hozirning oʻzidayoq tijorat bosqichidan oʻtgan. Buyuk Britaniyaning Edinburg shahrida faoliyat koʻrsatayotgan bir guruh olimlar 1992 yilda inson alfa-1-antitripsin geni va bettaglobulin promotori saqlovchi transgen qoʻy yaratishga erishgan edilar. Bu olimlar yaratgan toʻrtta qoʻy sutidan bu oqsil miqdori 1 litrga 1 gr, bitta qoʻyda esa avvaliga 60 g/l, keyinroq bu koʻrsatkich 35 g/l ga tushib, shu holda uzoq muddat saqlangan va u sut tarkibidagi barcha oqsillarni yarmini tashkil etgan. Yaratilgan barcha qoʻylar sog‘lom boʻlib, laktasiyada hyech qanday oʻzgarish kuzatilmagan. Oqsil miqdori shunday boʻlgan har bir qoʻy sutidan yiliga 10 kg gacha farmasevtika va tibbiyot uchun zarur boʻlgan oqsil ishlab chiqarish mumkin, bu esa oʻpka emfizemasi bilan og‘rigan 50 ta kasalni davolashga yetadi. Moskva shahridagi bir guruh olimlar: L.K.Ernest, G.Brem., M.I. Prokofyev, I.L. Goldman va boshqalar 1 l sut tarkibida 200-300 mg ximozin fermenti saqlovchi transgen qoʻy yaratishga erishdilar. Pishloq ishlab chiqarishda asosiy komponentlardan biri boʻlgan ximozinni mana shu yoʻl bilan ishlab — chiqarishni yoʻlga qoʻyilganda, u buzoq va qoʻzichoqlarni shirdon suvidan olinadigan fermentni oʻrnini bosadi, bu esa an’anaviy usuldan 5—10 marotaba arzonga tushadi. Farmakologik oqsillarni ishlab chiqarishga boʻlgan qiziqish eng avvalo iqtisodiy foyda keltirish bilan bog‘liq. Transgen hayvonlardan foydalanib, farmakologik oqsillarni ishlab chiqarish baxosi gen muhandisligi yordamida yaratilgan mikroorganizmlar va sut emizuvchilar hujayralarini rekombinat liniyalari yordamida olinganiga qaraganda 100-1000 marotaba arzonroq tushadi. Dunyoni nufuzli kompaniya va firmalarida farmakologik faol oqsil tabiatli moddalarni transgen hayvonlar yordamida ishlab chiqarishni yoʻlga qoʻyish ustida ilmiy izlanishlar olib borilmoqda. Shunday firmalardan Djinzaym (AQSh), PPL Terapevtike (Angliya -AHN), Red. Kross (AQSh) Farmint (Gollandiya) va boshqalar. Farmasevtika firmalarni buyurtmalari boʻyicha AQShni Infigen firmasi sutisar farm preparatlar saqlagan transgen hayvonlar yaratish ustida ishlaydi. Rossiyani Biotex markazida ham oxirgi 10 yilda transgen hayvonlar yaratish ustida ishlar olib borilmoqda. Hozirgacha transgen quyon, qoʻy, echki yaratishgan. Bu markazda oxirgi yillarda sutida qimmatbaho onkologiya va kardiologiyada ishlatiladigan dorivor moddalar saqlangan, transgen hayvonlar yaratish boʻyicha ilmiy izlanishlar olib borilmoqda. Transgen quyonlar ishlatilganda 10—12 oy mobaynida klinik tekshiruvlarga yetarli miqdorda dorivor modda yig‘ib olish imkoniyati bor. Sutida rak (ximioterapiya va radioterapiyadan keyin) ilikni koʻchirib oʻtkazganda (hamda SPID bilan og‘rigan oʻtkir leykopiya (okqonlik) kasalliklarida ishlatiladigan granulositlar koloniya stimulyasiya qiladigan omil saqlovchi transgen quyon olingan. Bunday preparatni glikozillanmagan shakli chikariladi. Uning bir davolash kursini (5-7 mg) bahosi 2,5-4,0 ming dollar. Hozircha bu oqsilni samaraliroq boʻlgan, ya’ni glikozillangan shaklini tayyorlash yoʻlga qoʻyilmagan. Transgen hayvonlardan foydalanilganda preparatni ham samaradorligini oshirish ham uni bahosini 10 marotabaga kamaytirish mumkinligi haqida taxmin qilinmokda. Sutda inson qon zardobining albumini saqlagan yirik shoxli hayvonlar, xususan, transgen sigir yaratish ustida ishlar tezkorlik bilan olib borilmokda. Bunga sabab bu preparatga boʻlgan talab juda ham katta dunyo boʻyicha 100 tonnani tashkil etadi. Shuncha preparat olish uchun 5400 ta transgen sigir kerak boʻladi. Faqatgina Rossiya bozorida bu preparatga talab yiliga 1 mlrd. dollarni tashkil etadi. Sutida monoklonal antitelalar saqlovchi transgen hayvonlar tayyorlash dasturi tayyorlanmoqda. Monoklonal antitelalar texnologiyasidan foydalanib, organizmdagi qator eng muhim biologik jarayonlarni boshqarish, har xil kasal qoʻzg‘atuvchilarni ishtirokini aniqlash, organizmni muayyan guruh hujayralariga jumladan, rak hujayralariga tanlab ta’sir etish mumkin. Bunday tizimni qoʻyilishi rak kasalliklarini davolashda inqilobiy rol oʻynashga niyat qilinmoqda. Insonga koʻchirib oʻtkazish maqsadida, transgen hayvonlardan organlar donori sifatida foydalanish boʻyicha ishlar olib borilmokda. Kerakli gen konstruksiyalari hayvon murtagiga oʻtkazish orqali, odamga transplantasiya qilingan nojins toʻqimalar va a’zolarni bitib ketmasligi xavfni kamaytirilgan transgen hayvonlar yaratish mumkin. Olimlarni fikrlaricha, birinchi bosqichda bu texnologiya kandli diabet kasalligini davolashda ishlatilishi mumkin. Bunda, kasalga Langengars orolchalari toʻqimalari (R~hujayralar) koʻchirib oʻtkaziladi va oʻtkazilgan toʻqimalar oʻz-oʻzidan koʻpayib, oshqozon osti bezini faoliyatini bajaradi. Transgen hayvonlar yaratgan koʻpchilik olimlar, yaratilgan hayvon salomatligida qandaydir oʻzgarishlar boʻlishini kuzatganlar. Shuni ham aytib oʻtish lozimki, transgen hayvonlar hamisha nazorat ostida boʻladilar va ozgina oʻzgarishlar sezilgan hayvonlar keyingi koʻpayishiga qoʻyilmaydi. Shuning uchun ham bunday oʻzgarishlarni kuzatilishi transgen hayvonlardan meros olish uchun unchalik xavf tug‘dirmaydi. Amerikalik olimlarni fikrlaricha (Pursel va boshqalar, 1990) oʻstirish gormoni geni oʻtkazilgan transgen choʻchqada ba’zi bir oʻzgarishlar, jumladan ularni oʻsish nazorat qiladigan oziqa moddalarni samarasini oshishi, tanasidagi yog‘ miqdorini kamayishi va x.k. hayvonlarda oqsoqlik va oshqozonida yara paydo boʻlishiga: glyukoza metabolizimini buzilishi, boshqa oʻzgarishlarga olib kelishi mumkin. Ular bunday oʻzgarishlarni 219 transgen hayvon qoniga soʻrilgan oʻstirish gormonini ta’siri natijasi deb taxmin qilganlar. Har xil transgen hayvonlarda me’yordan tashqariga chiqadigan oʻzgarishlar boʻlishi yoki boʻlmasligi haqida bir-birlariga qarama-qarshi fikrlar aytilgan. Shunday boʻlishi ham oʻrinli, chunki bunday izlanishlar boshlanganiga hozircha koʻp vaqt boʻlganicha yoʻq, buni ustiga har xil ilmiy laboratoriyalarni imkoniyatlari turlichadir