Mikroorganizmlardan zarur moddalarni sintezlab olish Reja

Liazalar (fransuzcha liaison - birikma) guruhlarning qo‘sh bog‘ga birikishi va bunday guruhlarning ajralishi reaksiyalarida katalizatorlik qiladi:
FK bo‘yicha har bir ferment o‘z shifriga ega bo‘lib 4ta sondan iborat, birinchisi sinfni, ikkinchisi sinfcha, uchinchisi –sinfchachani, to‘rtinchi – shu sinfchachadagi fermentning tartib raqamini ko‘rsatadi. Masalan, 3.5.1.5. shifri karbamidamidogidralazaga (ureaza) tegishli, u uchinchi asosiy sinf – gidrolazaga kiritiladi. U peptid bog‘idan (shifr 3,5) farq qiladigan C-N bog‘iga ta’sir etadi; bu bog‘ chiziqli amidlarda uchraydi (shifr 3,5,1); ureazaning tartib raqami esa 5.
Fermentlar katalizatorligida boradigan reaksiyalar tezligi turlicha bo‘lib, fermentning miqdori va faolligi, substrat konsentratsiyasi, rN, temperatura, muhitda faollashtiruvchi va ingibitorlar borligiga bog‘liq. Fermentlar miqdorini biologik sistemada aniqlash mushkul, ammo ularning mavjudligi maxsus reaksiyalar yordamida tasdiqlanadi. SHuning uchun fermentlar faolligi tushunchasi kiritilgan, u tozalangan va tozalanmagan fermentlarga tegishli. Faollik xalqaro birlikda (XB) da o‘lchanadi: 1 XB ferment miqdori standart sharoitda 1 daqiqada 1 mikromol (mk/mol;10^-6 mol) substratni o‘zgartiradi.
Agar fermentlar ikki va undan ko‘p polipeptid zanjiridan (protomerlar, monomerlar yoki subbirlik) tashkil topgan bo‘lsa, oligomerlar deyiladi. O‘zaro o‘xshash bo‘lmagan protomerli oligomer fermentlar har xil izoferment deb ataluvchi turli shakllarda mavjud bo‘ladi.
Fermentlar va izofermentlar konsentratsiyasi hujayrada fermentlar sintezi repressiyasi natijasida faol boshqariladi. Energiya sarfi bilan bog‘liq sintez endogen tarzda hosil bo‘luvchi moddalar – repressorlar tomonidan to‘xtatiladi. Bu repressorlar ferment substratlari yoki shunga o‘xshash komponentlar tomonidan faolsizlantiriladi. Indutsibel fermentlar adaptiv, substrat indikator ishtirok etmagan sharoitda hujayrada hosil qilinadigan fermentlar esa konstitutiv deyiladi.
Fermentativ reaksiyalar qatnashuvchi molekulalar soniga ko‘ra (boshqa reaksiyalar kabi) birinchi, ikkinchi va uchinchi tartibli bo‘ladi, uning tartibi esa berilgan sharoitda reaksiya tezligi ta’sirlashuvchi moddalar konsentratsiyasiga qanday bog‘langanligi bilan belgilanadi. Substratning kichik konsentratsiyasida fermentativ reaksiya birinchi tartibli reaksiya kinetikasi bo‘yicha boradi, ya’ni tezlik har bir lahzada ta’sirlashayotgan moddaning konsentratsiyasiga to‘g‘ri proporsional bo‘ladi
Fermentlar faolligi harorat, rN va boshqa omillarga bog‘liq. Barcha kimyoviy reaksiyalar kabi fermentativ reaksiyalar ham harorat ko‘tarilishi bilan tezlashadi. Haroratning 10⁰S ko‘tarilishi biokatalizatorlar faolligini deyarli 2 barobar kuchaytiradi. Biroq oqsillar issiqlikka sezgir tuzilma hisoblanadi va yuqori haroratlarda denaturatsiyaga uchraydi. Harorat 100⁰S ga etganida aksariyat fermentlarning katalizatorligi qaytmas holatda to‘xtaydi. Har bir ferment uchun optimal rN qiymati mavjud bo‘lib, uning 2 birlikka nordon yoki ishqoriy tomonga o‘zgarishi ferment faolligining deyarli to‘liq yo‘qolishiga olib keladi.
Aktivatorlik xususiyatlarini ko‘pincha quyidagi kofaktorlar: kobalt, magniy, marganets, rux ionlari namoyon etadi. Allosterik fermentlar ko‘proq organik birikmalar yordamida faollashadi.
Mikroorganizmlarda almashinish jarayonlari fermentlar yordamida boshqariladi.
SHunday qilib, mikroorganizm hujayralari birlamchi va ikkilamchi metabolitlar almashinishining tegishli reaksiyalarida katalizatorlik qiluvchi fermentlar sintezi va faolligini boshqarishning qo‘pol va nozik nazorat mexanizmlariga ega. Masalan, yakuniy mahsulot bilan ferment sintezini ingibirlanishi boshqarishning qo‘pol nazorati mexanizmiga kiradi. Dastlab hosil bo‘lgan ferment molekulalari hujayraning keyinchalik o‘sishida bo‘linmagunicha o‘z vazifani bajaradi, vaholanki oqsilning keraksiz sintezi darhol to‘xtaydi. Ikkinchi tomondan, xuddi shu yakuniy mahsulot bilan fermentativ faollikning ingibirlanishi boshqaruvning nozik mexanizmi turiga kiradi. CHunki, masalan, konkret yo‘lga uglerod manbai oqimi doimiy va aniq boshqariladi.
Ko‘pincha mikroorganizmlar dunyosida metabolizmning nozik boshqarilishi sifatida koorporativlik usuli kuzatiladi. Bu erda ferment va substratning koorporativ o‘zaro ta’siri haqida so‘z ketmoqda. Substrat bilan bitta bog‘lanishga ega bo‘lgan polimer enzimlar ular bilan bitta katalitik markaz yordamida birikadi, bunda substratning qo‘shimcha molekulalari uchun boshqa joylarning yuqori yaqinligi yaratiladi. Bunday ta’sirning umumiy samarasi katalitik faollikning substrat konsentratsiyasini arifmetik oshishiga nisbatan geometrik o‘sishida namoyon bo‘ladi.

Mikroorganizmlar uchun (boshqa barcha tirik tizimlar kabi) reaksiyaga kirishuvchi malekulalarni faollashtirishning umumiy usuli biologik kataliz xisoblanadi. Tirik xujayralarning metobolik faolligi nisbatan past haroratda namoyon bo‘ladi, shu sababli ular ekzergonik reaksiyalardan foydalanishadi (_∆G<O). Bundan tashqari, muxitda reaksiyaga kirishuvchi molekulalarning faollashuviga sarf etiladigan energiya manbai bo‘lmaganda xujayralarda biokatalizdan foydalaniladi. Biologik katalizatorlar sifatida fermentlar (enzimlar) ishtirok etadi.

Oldingi vaqtlarda tabiiy dori vositalarini olish bir necha yaqin lashuv bo'yicha amalga oshirilgan, jumladan: yurak kasalliklarida yurakdan olingan ko‘z kasalliklarida ko‘zdan olingan dorilardan iste’mol qilingan, hamma zaharli moddalar ma’lum miqdorda qo‘llanilib, dori sifatida ishlatilgan.
Aspirin 330 yil oldin chiqarilgan. U zaharli bo‘lib, yillar davomida ijobiy emas, balki salbiy ta’sirini ko‘rsatib kelmoqda. Hozirgi davrgacha olimlar aspirinning zaharli ta’sirini kamaytirish ustida ishlamoqdalar. Albatta, zaharli moddalar kam miqdorda dori rolini o'ynaydi. Ba’zi olimlar zahardan ozozdan iste’mol qilib, o‘z organizmini chiniqtirib borishgan. lion zaharini ozozdan iste’mol qilsa ham organizm chiniqadi.
Hozirgi paytda ba’zi ingibitrlarni dori sifatida ishlatmaslik choralari ko‘rilmoqda. Simob juda kuchli zahar, lekin Qoraqal pog‘istonda uni dori sifatida ishlatib kelinmoqda. U ma’lum dozada mikroorganizmlarni nobud qiladi, lekin organizmga kuchli ta’sir ko‘rsatadi. Oxirgi vaqtlarda metobolitlarni dori sifatida ishlatish yo'lga qo‘yilgan. Inson qon bosimini tushirishda papaverin va dibazol kabi dorilardan foydalanadi. Bu dorilar qon bosimini faqat ma’lum vaqtgagina tushiradi xolos, lekin bular assotsiatsia larda ishlab chiqarilsa, ularni gen injeneriya yo‘li bilan olish mumkin bo’lar edi.
Har qanday dorivor modda yoki metabolit olish uchun ishni birinchi navbatda xomashyo tanlashdan boshlash kerak. Bunda metabolit yoki dorivor moddalarning tabiatiga qarab xomashyo tanlanadi. Tanlanadigan xomashyolar bir necha xil bo‘ladi. Ulami to‘g‘ri tanlash juda muhim ro‘l o‘ynaydi. Bular ichida biologik xomashyolar katta ahamiyatga ega. Biologik xomashyolar ham o‘z navbatida uch guruhga bo‘linadi: hayvon, mikroorganizm va o'simlik. Odam va hayvon a’zolari xomashyoga juda ham boy hisoblanadi. Masalan, ulardan albumin, globulin va boshqa moddalami olish mumkin. Hayvon xomashyosida mavjud bo‘lgan bezlardan esa turli xil gormonlar olinadi. Bularga oshqozon osti bezi va jinsiy bezlar misol bo‘la oladi. Buyrak usti bezlari gormon manbayi hisoblanadi.
Mikroorganizmlarda moslanish jarayoni juda yaxshi ketadi. Ulami sorbentda o‘stirib, askorbin kislotaning sintezini kuchaytirish mumkin. Mikroorganizmlardan penitsillin, ampitsillin va organik kislotalar olinadi. Biotexnologiya sohasi fanda yangi yo‘nalish bo‘lib, texnologiya bo‘yicha laboratoriya va korxona sharoitida xohlagan moddalar olish imkoniyatini yaratib, dori tanqisligi muammosiga chek qo‘yishda yordam beradi.
Ayniqsa, nasi muhandisligi yordamida biologik usulda dori tayyorlash uchun mikroorganizm yoki o‘simlikka naslni o‘tkazib, to‘qima rivojlanishi uchun ma’lum sharoit yaratiladi. Nasi muhandisligi yordamida interferon, riboflovin, insulin va samo totropin gormonlari olinmoqda. Jenshen kabi o‘simliklar ko‘pay tirilmoqda.
Zamburug‘lar shu usulda ko‘paytirilib, ulardan xonaki dorilar (araxid kislotasi, yarim to‘yingan aromatik yog’ kislotalari va boshq.) olinmoqda. XX asming oxirlarida biotexnologiya usulida olinadigan mahsulot hajmi 28,9 milliard dollami umumiy doridarmonlar esa 8,5 mid. dollami tashkil etdi. Yaponiya dunyoda aminokislotalar, antibiotiklar, spirtlar va turg‘unlashtirilgan fermentlar olish bo‘yi cha eng yirik davlat hisoblanadi.
Dorivor o‘simliklar xomashyosi va ulardan olinadigan dorivor preparatlar respublikamiz aholisini doridarmonlar bilan ta’min lashda salmoqli o‘rin egallaydi. Barcha dorivor o‘simliklar tarkibida turli xil birikmalar mavjud.
Ulaming ba’zilari barcha o'simliklarga xos bo'lsa, ayrimlari maxsus o‘simliklardagina uchraydi. Bu birikmalaming hammasi ta’sir etuvchi moddala, ya’ni xomashyo tarkibidagi asosiy ta’sir etuvchi moddalar deb ataladi. Bu moddalar ayrim o'simliklarga xos alkoloidlar, kumarinlar, efir moylari, vitaminlar va boshqalardan iborat.
O‘simliklar hujayrasida to‘xtovsiz ravishda biokimyoviy o‘zga rishlar yuz berib turadi. Bunday o‘zgarishlar natijasida vujudga kelgan biologik faol moddalar ma’lum vaqt va sharoitda turli o‘zgarishlarga uchraydi. Natijada ular boshqa birikmalarga aylanadi: murakkab molekulali moddalaming sintezida ishtirok etadi yoki o‘zidan energiya chiqarib, oddiy birikmalarga parchalanib ketadi. Parchalanib ketgan biologik faol moddalar o‘miga yangisi vujudga keladi.
Bular biokimyoviy jarayonlarda faol qatnashadi. Shuning uchun bu moddalar uzluksiz ravishda o‘zgarishda bo'ladi, ya’ni ma’lum bir vaqtda vujudga keladi, miqdori esa oshadi yoki kamaya di, yoxud boshqa birikmalarga aylanadi. O‘simlik hujayrasida uzluksiz ravishda bo‘lib turadigan o‘zgarishlarga o‘simlikning yosh yoki qariligi, o‘sish (vegetatsiya) davri, tashqi muhit (o‘sish joyi namlik miqdori, tuproqning tarkibi, iqlim va boshqalar) katta ta’sir ko‘rsatadi.
Shuning uchun bir turdagi o'simlik tarkibida uning o‘sishi uchun kerakli sharoitga qarab, turli miqdorda biologik faol moddalar to‘planishi mumkin. Biologik faol moddalar o'simlikning yer ustki qismiga, masalan, poya, barg, gullarida, asosan gullash davrida, yer ostki qismilarida, vegetatsiya davri oxirlarida (ko'pincha kech kuzda) maksimal miqdorda to'planadi. Ba’zi dorivor o'sinliklar tarkibida asosiy biologik faol moddalarning maksimal miqdorda to‘planishi yuqorida aytib o'tilgan davrga to‘g‘ri kelmasligi mumkin.
Ba’zi bir alkaloidlar o'simlikni ildiz otib, ko'karib, bargi chi qayotgan davrda maksimal miqdorda to‘planib, so'ngra astasekin kamayib, o'simlikning gullash davrida boshqa birikmalarga aylanib qoladi. Bunday o'zgarishlar faqat alkaloidlargagina xos bo‘lmay, balki boshqa biologik faol moddalarda ham yuz berishi mumkin. Dorivor o‘simliklami tarkibida asosiy ta’sir etuvchi moddalar maksimal miqdorda to‘plangan vaqtdagina ulami xomashyo sifatida tayyorlash mumkin.
Yuqorida aytib o‘tilgan shartsharoitlarni hisobga olgan holda tayyorlangan dorivor mahsulot yuqori sifatli va tarkibi kerakli moddalarga boy bo‘ladi. Biologik faol moddalar har xil ko‘rinishda bo’ladi, ayrimlari hatto tayyor holda ham bo'lishi mumkin, lekin bu kabilar juda kam uchraydi. Ko‘pincha ular yot moddalar bilan birga bo‘ladi. Shuning uchun ularni toza lash kerak. Biologik faol moddalarning saqlashni biotex nologiyada ahamiyati katta, chunki tayyor bo’lgan moddani kerakli vaqtgacha saqlab, so‘ng ishlatish uchun olish mumkin, ya’ni ularni quritib, turli formalarga o'tkazib, namligini chiqa rib, xohlagancha saqlash mumkin.
Ko'pincha biologik faol moddalar buzilmasdan saqlanishi uchun — 15°C darajada muzlatib saqlash qo‘l keladi. Ulami saqlashning yana bir usuli, bu inert moddalar bilan xomashyoni aralashtirib saqlashdir. Masalan, o'simlik yog‘i suvdan yengil bo'lib, xomashyoda plyonka hosil qiladi va shu tariqa mahsulotga tashqi ta’sirlar tegmaydi. Natijada mikroblar ham katta ta’sir qila olmaydi. Bunday moddalarga misol qilib toluol, benzin, geksanlami keltirish mumkin.
Texnologik jarayonni boshlashdan awal esa moddalarning uchuvchanligidan foydalanib uchirib yuboriladi va jarayon olib boriladi. Tabiiy saqlovchi moddalarga misol qilib salitsil kislota, limon kislotasi (anor mevasidan biofaol moddani ajratib olishda) va sarbin kislotasini (inson organizmiga zararsizligi uchun) keltirish mumkin. Tibbiyotda ishlatiladigan dorivor vositalaming 38—40 foizini o‘simliklardan olinadigan preparatlar tashkil qiladi. Ma¬salan, ba’zi og‘ir kasalliklami davolashda ishlatiladigan muhim ahamiyatga ega bo'lgan dorivor vositalami shu vaqtgacha sintez yo‘li bilan olib bo‘lmadi.
Ulami olish manbayi hozircha faqat o'simliklar bo‘lib qolmoqda. Hayvon xomashyolari, ya’ni ulaming ayrim a’zolari va ulardan olingan biofaol moddalar, qadimdan shifobaxshda, vosita sifatida ishlatilib kelmoqda. Inson o‘z kasalligini davolash, qiynab turgan og'riqni qoldirish va shunga o‘xshash boshqa hollarda o'simlik mahsulotlari, mineral birikmalar bilan bir qatorda hayvon mahsulotlaridan ham keng foydalanilgan.
Shuni qat’iy ta’kidlash mumkinki, har ikkala guruh vositalari ham eng qadimiy va juda keng miqyosda xalq tabobatida qo‘llanilgan va ishlatilmoqda. Abu ali Ibn Sinoning dunyoga mashhur asari «Tib qonunlari» ning ikkinchi kitobi oddiy dorivor vositalarga bag‘ishlangandir. Hozirgi vaqtda tibbiy fiziologik faol moddalarga boy bo‘lgan hayvonlardan xomashyo sifatida foydalanish keng qo'llanilmoqda. Bulardan fermentlami amaliy tibbiyotda ishlatish katta ahamiyatga egadir.
Shunday fermentlardan pepsin, tripsin va boshqalami misol qilib keltirish mumkin. Pepsin oshqozon shirasining asosiy proteolitik fermenti bo‘lib, 1836yilda ochilgan. Pepsin molekulasi o‘zida taxminan 340 ta aminokislota qoldig‘idan iborat birlamchi polipeptid zanjirini nomoyon etadi. Mikroorganizmlar talaygina tibbiy mahsulotlarni sanoat yo‘li bilan olish uchun juda qulay obyektdir. Ular juda tez ko‘payadi masalan, biomassa olishda yarim soat davomida mikroorganizlar ikki barobai ko‘payishi mumkin. Biomassani o‘stirib borish va ishlash jarayonlarini texnologik jihat dan yoMga qo'yish oson, uni avtomatlashtirish mumkin.
Gen injenerligi rivojlanishi bilan mikroorganizmlarni boshqa usullar bilan olish qiyin bo‘lgan. Odam uchun kerakli moddalarni sintezlashga majbur qilish imkoniyati tug‘ildi. Masalan, dori tariqasida ishlatiladigan interferon odam qoni leykositlaridan yoki shu oqsilni sintezlovchi odam hujayralari o‘stirilayotgan kultura suyuqligidan olinadi. Bunday usullar juda qimmatga tushadi. Shuning uchun ham mikroorganizmlardan an’anaviy xomashyo sifatida foydalanish juda muhim rol o‘ynaydi.