Ferment injeneriyasi Reja. 1. Biotexnologik maksadlar uchun fermentlar ajratib olish. 2. Ekstrasiya. 3. Fraksiyalash. 4. Tozalash. Fermentlardan biotexnologik va boshqa halq xujalik maksadlarida foydalanish bir necha ming yillik tarixga ega bulsada, amaliyotda katta axamiyatga ega bulgan ish birinchi bulib tirik hujayralardan Buxner 1897 yilda aktiv fermentlar ajratib olinishidan boshlanadi. Buxner ishlaridan sung 1926 yilda Amerikalik bioximik Samner fermentlarini kristall xolatda ajratib olishusulini ajratib oldi va toza ureaza fermentini ajratib oldi. Amerikalik bioximik J.Nortrop kristall xolda tripsin, pepsin, ximotripsinni ajratib oldi. Bu ishlari uchun Samner bilan birgalikda Nobel mukofotiga sazovor bulishdi. Fermentlarni tukima gomogenatlari va ekstraktlaridan ajratib olish mumkin. Buning uchun bir yoki bir necha bioximik reaksiyalarini aloxida ajratuvchi spesifik ingibitorlar kullash orkali halakit beruvchi fermentlar aktivligi yukotiladi. Kupchilik kofermentlar turli xil fermentlar tomonidan katalizlanadigan fermentativ jarayonlarda shtirok etishi mumkin. Shu sababli u yoki bu ferment kaysi reaksiyani katalizlayotganligini bilish kiyin. Shuning uchun xam toza ferment ajratib olish maksadga muvofik. Fermentlar oqsil moddalari bulganligi uchun kator extiyotkorlikka rioya kilish zarur. Birinchidan ishni sovuk sharoitda 0-4 gradusda organik erituvchi bilan ishlaganda manfiy xaroratda ishlash kerak. Fermentlar kislota ishkor ta’siriga juda sezgir, pH 5 dan past va pN 9 dan yukori sharoitda aktivligini yukotadi. Shuning uchun ish davomida vodorod ion kosentrasiyasi doimo pH metr yordamida nazorat kilib turilishi kerak. Ishlatiladigan kimyoviy reagentlar toza bulish kerak. Ish uchun ikki marta distillangan suv bilan yoki ion almashtirgich kolonkalardan utkazilib ionsizlashtirilgan suv bilan bajarilishi maksadga muvofik. Fermentlarni ajratib olish uchun kuyidagi usullardan foydalaniladi: ekstraksiya. Buning uchun avval hujayra devori buzilishi kerak. Xayvon tukimalari uchun gomogenizatordan foydalanish kulay. Gomogenizatorga tukima tushirilib ustiga bir necha xajm aseton kushiladi. Aseton -15-20 C gacha sovitilishi kerak. Tukima 1-2 minut davomida maydalanadi. Chukma filtrlab olinadi. Aseton uchirib yuboriladi. Aseton ta’sirida hujayra devori buziladi, suvsizlanadi va lipidlarni kup kismi ketadi. Asetonli poroshoklar eksikatorda bir necha oy faolligini yukotmasdan saklanishi mumkin. Achitkilarni avtoliz kilish orkali ekstraksiya kilish mumkin. Tukima ekstratlari kerakli fermentlar bilan bir katorda kup mikdorda boshqa ballast oqsillarni xam tutadi. Ulardan fraksiyalash usullari yordamida tozalash mumkin. Tozalash usullari bir necha xil bo`ladi. Ularni ajratib olinadigan ferment tabiatiga kura kullash mumkin. a) Kislota bilan ishlash. Bu usul ekstraktga idish devori orkali bufer yoki tomchilatib befer tomizib kislota kushilish yuli bilan sovuk sharoitda olib boriladi. Nordonlashtirish, kerakli fermentni chuktrish yoki ballas oqsillarini yukotish uchun ishlatiladi. b) Termik ishlash. Turli xildagi oqsillarni issiklik ta’siridagi densturasiyasi uzaro fark kilib anik chegaralangan. Kerakli sharoitni tanlash orkali ballas oqsillarining asosiy kismini koagulyasiyaga uchratish mumkin. Termik stadiya, ya’ni eritmasini kizdirish suvli termostatda olib borilib tuxtovsiz aralashtirib turilgan xolda amalga oshiriladi. kizdirish tamom bulgach tezlik bilan muzdek xammom yordamida sovutilishi kerak. v) Tuzlar yordamida fraksiyalash. Bu usul fermentlar ajratib olishda keng kullaniladi. Turli oqsillar tuzlarining xar xil konsentrasiyali eritmalarida chukmaga tushadi. Tuzlarni konsentrasiyasini sekin asta oshirib oqsillarni xar xil fraksiyalarini olish mumkin. Fraksiyalarga bulinganda ma’lum bir ferment mikdori ortadi, uni ferment aktivligini ortishiga karab bilish mumkin. Oqsillarni fraksiyalashda ko`proq ammoniy sulfati kullaniladi. Fermentni chuktirish uchun ekstratga ammoniy sulfatni tula tuyingan eritmasini kushib ajratib olishni oxrigi etaplarida maydalangan (NH4)2SO4 kukunini kushib kerakli tuyinishi darajasiga yetkazilib, axtarilgan oqsil yoki ferment chuktiriladi. Ammoniysulfatni kushish tuxtovsiz ravishda aralashtirilib turish orkai amlaga oshiriladi. Aralashtirish kamida 15 minut davom etishi kerak. Xosil bulgan oqsil chukmasini filtrlash orkali ajratib olish mumkin. Filtrlash sovuk sharoitda yoki sovuk xonada amalga oshirish kerak. Amoniysulfat fraksiyalarida ferment aktivligini aniklash kerakli fraksiya tuolasincha chukmaga tushgandan sung chukmadagi oqsildan ma’lum mikdori kaytadan eritilib keyin aniklanishi kerak. Ammoniy sulfatining yukori konsentrasiyasi fraksiya yoki aralashmasida ferment aktivlikni namoyon kilmasligi xam mumkin. Shuning uchun ammoniysulfatini tulasincha yukotish uchun sefadeks yordamida tuzsizlantiriladi. g) Organik erituvchilar yordamida fraksiyalash. Uy xaroratida organik erituvchilar ta’sirida kupchilik fermentlar kiska vakt ichida denaturasiyaga uchraydi. Shuning uchun organik erituvchilar yordamida fraksiyalash juda past temperaturada olib borilishi kerak. Bu maksad uchun aloxida moslamalardan foydalanish maksadga muvofik. Fraksiyalanadigan ferment eritmasi kuyiladigan stakan sovutuvchi aseton xammomiga joylashtiriladi. Bu stakanga aralashtirgich urnatiladi. Organik erituvchi kuyilayotgan voronka xam sovutuvchi aseton xammomiga joylashtiriladi. Xarorat doimo termometr yordamida nazorat kilinadi. Fermentlarni tozalash uchun gelfiltrasiya, xromatografiya, elekrofarez usullaridan foydalaniladi (bu usullar umumiy bioximiya kursida keng yoritilgan). Fermentlar biologik katalizatorlar bulganligi uchun turli - tuman kimyoviy reaksiyalarni tezldashtirish xususiyatiga ega. Boshqa kimyoviy katalizatorlardan yukori katalitik aktivligi va spesivligi bilan shuningdek ular past t da normal bosimda ka energiya srfi bilan ketishi bilan farklanadi. Kupchilik iqtisodiy rivojlangan mamlakatlarda fermentlar ishlab chiqarish va ulardan halq xo`jaligida foydalanish kengmasshtabda yulga kuyilgan. Hozirgi vaqtda dunyoda 2000 ga yakin ferment preparatlari ishlab chikarilmokda. Amaliyotda kullanilayotgan fermentlarni tabiiy manbalardan olinadi. Fermentlar xoxlagan tirik hujayralarda sintez kilinsada faqat ma’lum bir mayenbadan ajratib olinishi maksadga muvofik. Ba’zi bir fermentlar faqat xayvon organizmida sintez kilinadi. Lekin xayvonlardan olinadigan fermentlar juda kimatga tushadi. Masalan: buzokni oshkozonidan renin fermenti ajratib olinadi. Bu fermentga talabning kondirilishi buzok gushtiga bulgan extiyoj bilan belgilanadi. O`simliklardan olingan ferment M: kovun daraxtidan olingan ferment baribir kovun daraxtiga asosiy talab kovun daraxtiga bulgan talab bilan belgilanadi. Mikroorganizmlardan fermentlar olish kulayrok. Chunki ularni tez fursatda kupaytirib yuborish mumkin. Kerakli ferment genini tutuvchi rekombinant DNK molekulalarini olib, ulani bakteriya, achitki yoki hujayra kulturasiga kiritilsa, bu manbalar avvalo uzlari tez kupayadi. kolaversa kerakli fermentni katta mashtabda sintez kilib beradi. O`simlik va xayvonlarga nisbatan tez kupaya olganligi (undan tashkkari o`simlik va xayvonlarning asosiy maxsulotlariga boglik xolda kupaytirilishi) mikrobiologik jarayonlar orkali fermentlarga bulgan talabni kondirish kulayrokdir. kolaversa ozik ovkat modalari yoki dorivor moddalar sintez kilish uchun kullaniladigan fermentlar olishda zararsiz mikroorganizmlarni tanlash imkoniyatlari xam mavjud. Fermentlar kullaniladigan ba’zi sohalarda faqat toza ferment preparatlar talab kilinadi. Tuxum poroshogi ishlab chikrish uchun tuxumni kandsizlashtirishda ishlatiladigan glyukozooksidaza fermenti proteolitik fermentlar tutmasligi kerak. Xayvonlarning gushtini yumshatish uchun suyishdan oldin muskul ichiga yuboriladigan proteazalar kuchli fiziologik reaksiya chakiradigan xech kanday yot moddalar tutmasligi kerak. Nisbatan toza fermentlar klinik diognetikada va ozuka moddalar ishlab chiqarishda va kayta ishlash bilan alokador sohalarda kullaniladi. Fermentlar halq xo`jaligini turli tuman sohalarida keng kullaniladi. Sohalar ichida kulanilish yunalishlari buyicha ozik ovkat sanoatining salmogi yukorirok: non ishlab chiqarish, kanserva, kraxmal, soklar, sut-gusht sanoati, vino-sirka, spirt, pivo ishlab chiqarish sanoatlari. Anchagina tozalangan fermentlar farmasevtikada va tibbiyot sanoatlarida soglikni saklash davolash muassasalarid kullaniladi. Fermentlar yuvuvchi moddalrga kushimcha sifatida, yengil sanoatda- tukimachilik, kup ishlab chiqarish, kogoz sanoatida ishlab chikaradi. Soklar ishlab chiqarishda fermentlar tayyor maxsulotlarini chikishi, vinolarni tiniklashtirish, sifatini yaxshilash va boshqalarda kullaniladi. Pektinolitik va sellyulozolitik aktivlikka ega bulgan fermentlar o`simlik hujayralarini struktur eyementlariga ta’sir kiladi. Hujayra postini eritadi va sikilganda sok ajralini kuchaytiradi. Bir vaktning uzida oqsillar, polisaxaritlar va pektil moddalarini fermenttativ gidrolizi tufayli soklarni kovushkokligi xam pasayadi. Bu maksad uchun pektavamarin P10X, pektovaetidin P10X, sellolignorin P10X, sellokingin P10X preparatlari kullaniladi. Non ishlab chiqarishda ferment preparatlari texnologik jarayonlarni tezlashtirish, ularni sifatini yaxshilash, kotib kolish davrini chuzish, turli tuman unlardan non tayyorlash ishlarini kordeksiyalashda kullaniladi. 0,02 % gacha amilorizin P10X kushilsa muxitda amit azoti mikdorini oshiradi. Xamirni achishi aktivligini oshiradi. Kraxmal gidrolizini yaxshilaydi. Ferment preparatini kushilishi bilan klikovinani uziluvchanligi ortadi. maxsulotni strukturasi va sifati yaxshilanadi. Glyukoaminaza, aminosubtilin G10X, protosubtilin preparatlari kushilganda non maxsulotlarini mazasi xushbuyligi govakligi ortadi. Yaltirok rangga kiradi. Ferment preparatlari yordamida gushtni yumshatish yordamida chegaralangan gidrolizga uchratish ularni texnologik va ozuka bop xususiyatlarini oshiradi. Namlikni yaxshi saklaydigan bulib kolganligi uchun shiraliligi ortadi. Ekstraksiyalanadigan amnokislotalar, peptidlar kupayadi. Oson xazm bo`ladigan mazali va xushbuy bulganligi uchun biologik va iqtisodiy kimmati ortadi. Proteolitik fermentlar gushtni suyakdan ajralishi, yukori nav gusht mikdorini 5 -7 % ga oshiradi. Proterorezin P10X, protorizin P10X, protosubtilin G10X koramoldan polufabrikatlar olishda foydalanish effektivligini 15-20 % ga oshiradi. Tendrin, tona, ON-T papain, perment preparatlari gusht sifatini oshirishda ush sharoitida xam kullaniladi. Sut sanoatida proteolitik ta’siriga ega bulgan fermentlar preparatlari sutni ivishida, pishlok olishda kullaniladi. Bu maksad uchun buzok va kuzilar oshkozonidan olinadigan renin kullaniladi. 110000 ta kuzi oshkozonidan 1 tonna renin olinadi Xozir bu fermentni mikrobiologik sintezi (Yaponiyada-rennet, Daniya darennilaza, Fransiyada-fromaza, MDX da protomezenterin P10X) yulga kuyilgan. Xozir bu yermentlarni tabiiy renin bilan birgalikda kullash taklif kilin gan. Ferment preparatlari kullash orkali olingan pishlok mazasi, sifatining yaxshiligi bilan ajralib turadi. Sut sanoatida laktaza yoki b galaktozidaza fermenti kullaniladi. Kupchilik axoli, ayniksa janubiy uzok shimol regionlari axolilari sutkandi laktozani xazm kila olmaydi. Laktaza ta’sirida laktozani glyuoza va galaktozaga parchalash- bu kandni xazm bo`ladigan kandga aylantiradi. Spirt ishlab chiqarish sanoatida undirilgan arpa yoki bugdoy uni urniga mugor zamburugi kulturalari kraxmal gidrolizini intensivlash, kandli shinnini achishini tezlashtirish va spirt chikishini unumdorligini oshirilishiga olib keladi. Oxirgi vaktlarda glyukoanilaza kullanilmokda. Spirt ishlab chiqarishda suyultiruvchi va kand xosil kiluvchi amilaza, glyukoamilaza, gemiseliloza, seliloza v proteoza (achitki shinnisini azot oziklanishini boyitish uchun) fermentlari muxim rol uynaydi. Pivo ishlab chiqarishda ferment preparatlari texnologik jarayonni xamma etaplarida ishlatiladi. Bu sanoatda amilolitik proteolitik sitolitik fermentlar keng kulaniladi. Ferment preparatlarini bijgishni yetiltirishda tiniklashtirishda pivon idishlarga kuyishdan avval kislorodni yukotishda (glyukozooksidaza yordamida) ishlatiladi. Protelitik fermentlar yuvuvchi yuza aktiv moddalar ishlab chiqarishda oqsil doglarini ketkazishda teri oshlashda terini yumshatishda, teridagi junni tushirishda kullaniladi. Fermentlarni medisinada kullanilishi. Biologik suyukliklardan olinadigan fermentlar keng kulanilmokda. Shuningdek gen injeneriyasi va iotexnolggik usullar yordamida xoxlagan fermentlar ishlab chiqarish imkoniyatlari tugildi. Organizmni ximoyalovchi suyukliklar burun suyukligi kuz yoshi tirkibida lizosin fermenti ajraladi. Bu ferment kator (grammusbat) bakteriyalar hujayralari devoridagi nukoplisaxaridlarni parchalagan. Kator kasalliklarni boshlanish stadiyalarida ichki jaroxatlanishda limfa, kon va siydikda u yoki bu xil ferment mikdorini ortishi yoki kamayishi kuzatiladi. Bu xolatda kasalliklarni anik diagnoz kuyish mumkin. Asparagin ba’zi bir rak hujayralari uchun almashinmaydigan ozuka xisoblanadi. Asparagin toza fermenti asparaginni aspertoy kislotasi va amiakka archalaydi. L asfaragin KN2O -->L aspartat kislotaKNH3 E Coli 2 xil asparaginaza ishlab chikaradi. Ulardan biri anetilimfom aktivdlikka ega. Tripsin streptokinoza shamollashga karshi jaraoxatlarni ishlashda lidaza sereblolizin xar xil trombozlarag karshi effektiv preparat sifatida kullaniladi. Proteolitik fermentlar kator ogir yukumli kasalliklarni davolashda ishlatiladi. Fermentlar sanoat masshtabida almashinmaydigan aminokislotalar, lizin, tripatofan tuyinmagan yog kislotalar glyukozadan fruktoza olishda kullanilmokda. Immobilizasiya deganda tuxtovsiz ketadigan jarayonlardan foydalanish imkoniyatlarni yaratuvchi fermentlar transformasiyasiga aytiladi. Fermentlarni immobilizasiya kilish degani kuyidagi sabablarga kura amalga oshiriladi: birinchidan immobilizasiya kilingan fermentlar reaktorda ushlab kolinadi. Eruvchi ferment esa reaksiya maxsuloti bilan chikib ketadi. Reaktorga yangi ferment porsiyasini kushish kerak bu kimmatga tushadi, kolaversa maxsulot tarkibiga aralashgan ferment keraksiz maxsulotdir. Ikkinchidan immobilizasiya kilingan ferment uz aktivligini uzok vakt saklab koladi. Uchinchidan immobilizasiya kilingan fermentlarni katalotik jarayonlarnietablariga karab ma’lum tartibda joylashtirish mumkin. Immobilizasiya kilingan fermentlarni ushbu sifatlari ulardan kup mikdordagi substratni kayta ishlashda kul keladi. Fermentlarni immobilizasiya kilish ularni kerakli shakl va xajmga tuplash bu orkali turli tuman maksadlarda foydalani imkoniyatlarini yaratadi. Fermentlar immobilizasiyasini kup usullari ma’lum. anik bir immobilizasiya usulini tanlash kator omillarga: fermentning umumiy katalitik aktivligiga katalizatorni foydalanish effektivligiga uni inaktivasiyasi va regenirasiyasiga va nixoyat kiymatig boglik. Fermentlarning immobilizasiya usullarni ikki gruxga bulish mumkin: kimyoviy usul, fizikaviy usul. Ximyaviy usullar: a) fermentni matrisaga kovalent bog yordamida boglash, b) kundalangiga boglar orkali xosil kilingan ferment matrisasi va polifunksional gruppalar yordamida fenment molukulalari orasida boglar xosil kilish. Fizikaviy usul: a) fermentlani govak tolasimon materiallarga kiritish. b) Fermentni suvda erimaydigan gelmatrisaga kiritish. v) Fermentni eshilgan tolaga kiritish. g) Fermentni mikro kapsulaga kiritish. Adsorbisiya yuli bilan ferment immobilizasiyasi uchun aktivlangan kumir, silikagel, alyuminiy, oksidi kraxmal, loy, shisha, tanninamino-sellyuloza, konkavalin A, sefarozalar ishlatiladi. Ionli boglash uchun kation almashtirgichlar -KM- sellyuloza, amberlit CG-50, daueks-50; anion almashtirgichlar DEAYe- seliloza DEAYe-yefadeks, poliamino-polistirol, amberlit IR-45 lar ishlatiladi. Ferment immoblizasiyasi uchun adsorbent yoki matri sani tugri tanlash kerak. Ferment matrisaga boglanganda xossa gki xususiyatiga, uning stabilligiga ta’sir kilasligi kerak. Immoblizasiya kilingan fermentni akti vligi va boshqa parametrlarga materiyaning fizik va mexanik xususiyatlarita’sir kiilshi mumkin. Matrisining govakli darajasi poralarning joylanishi, razmeri immobilizasiya kilinishi mumkin bulgan ferment mikdori, ichki yuzaga boglangan substratni bilan boglanishini bayelgilaydi. Materiyaning mexanik mustaxkamligi turli konstrusiyadagi reaktorlarda foydalana olish imkoniyat larini belgilaydi.Molekulalar aro boglarni xosil kilish uchun 2 va undan ko`proq funksional gruxlarni tutuvchi moddaoglardan foydalanish mumkin. Bunday modda sifatida glyutarat aldegidini olish mukin. Bunday moddalar katoriga yana bisdiazobenzidin, sianurxlorid va geksame- tildiizosionatlarni olish mumkin. Immobilizasiyani fermentni matrisaga kiritish usuli ferment tabiatiga bogli- emasligi bilan fermentning nativ strukturasiga kamrok ta’sir kilishi bilan farklanadi. Kiritish usullari ikki guruxga bulinadi: birinchisiga fermentni polimer matrisaga kiritish,ikkinchisiga fermentni substrat va reaksiya maxsulotidagi ajratuvchi membrana fermentni utkazmasligi, lekin substrat bilan reaksiya maxsulotini utkazish kerak. Kupincha fermentni poliaktrilamid geli panjarasiga akrilamildni kundalangiga boglovchi monomer va ferment ishtirokida poolimerlash orkali immobilizasiya kilinadi. Immobilizasiyaning boshqa usulida fermentni yarim utkazgich membranali kapsulaga kritishdir. Bu usulning iologik prototini lizosomadir mikrokapsulalash usullari katalizator aktiv yuzasining yukorililigi (millilitr ferment suspenziyasida 2500 kvadrat sm aktiv yuza), spesifiklikning yukoriligi bilan farklanadi Fermentlar immobilizasiyasi uchun yarim utkazgich membranalar orkali ultrafiltrasiyaga asoslangan moslamadan foydalanaish mumkin. Yarim utkazgich membrana kichik molekulali moddalarni ferment eritmasi va kushni eritma orasida almashinuviga halakit bermaydi. Mikrokapsulalashdan farkli ularok bu usulda ikki eritmani ajratuvchi yuza oz, undan tashkari ferment okimi vaktida ferment denaturasiyaga uchrashi mumkin. Membrana orkali massa almashinuvi anchagina past bu esa jarayon tezligini chegaralab kuyadi. Yarimutkazgich membrana yordamida fermentlarni immobilizasiya kilish usulining afzalligi shundaki bu usulda xoxlagan ferment yoki fermentlar aralashmasini, yana yukari molekulyar yoki suvda erimaydigan substratlar bilan ishlash mukin. Undan tashkari polimerlarni gidrolizi reaksiyalarida yarim utkazgich membrana orkali reaksiya maxsuloti-past molekulyar brikmalar utadi. Yukori molekulyar birikmalar ferment eritmasti bilan koladi. Immobilizasiya kilingan fermentlarni kullanishi: a) sanoatda kullanishi immobilizasiya kilingan fermentlar asosida olingan katalizatorlar va kator katta masshtabli sanoat ishlab chiqarishlarida kullanilmokda Bunday muxim sohalar katoriga makkajuxori kraxmalidan fruktoza mikdori yukori bulgan sirok ishlab chiqarish, rasiomat aralashmalari ajratish yuli bilan L- amino kislotalar ishlab chiqarishni olish mumkin. Undan tashkari immobilizasiya kilingan penisillinasilazani kullab yarim sintetik pesilinlar olishni xam kursatish mumkin Saxarozani glyukoza bilan aolmashtirib bulmaydi, chunki glyukozaning shirinligi pastrok. Undan tashkari glyukoza konsentrlangan eritmalarda kristallanishi uni keyingi kayta ishlash va saklashni kiyinlashtiradi. Bu kamchiliklarni glyukozani kisman glyukozo izomerazani fermenti yordaimda fruktozaga aylantirish orkali ma’lum darajada yugotish mumkin. 50 gradusda reaksiyaning muvozanat konstantasi 1 ga yakin bo`ladi, shuning uchun tempraturani o`zgarishi ta’sir kilmaydi, chunki izomerlanish reaksiyasining issiklik defekti 1 kkmol. Shu sababli reaksiya maxsuloti 1:1 nisbatdagi glyukoza va fruktoza aralashmasidir. Bunday aralashma toza glyukozaga nisbatan anchagina shirin, shakar urnini turli sohalarda bosishi mumkin. Jumladan salkin ichimliklar tayyorlashda ozuk ovkat maxsulotlari non ishlab chiqarishda sanoatida ishlatilishi mumkin. Yanada shirinro aralashmani izomerlanish maxsulotini xromotografik ajratish yuli bilan fruktozaga boyitish mumkin. Glyukoza izomeraza kayta mikroorganizmlar tomonidan sintez kilinadigan hujayra ichki fermentidir. Bu fermentni yumshok sharoitda extiyotlik bilan ajratilmasa kaytmas denaturasiyaga uchrashi mumkin. Glyukoza izomeraza ingibitorlar ta’siriga sezgir. Shu sababli bu fermentni immobilizasiya kilib ishlatish va jarayoni katiy nazorat ostida olib borish talab kilinadi Yukoridagi sxemada immobilizasiyalangan glyukozoizomeraza fermentidan foydalanib glyukozaga boy bulgan makka juxori siropi ishlab chiqarish jarayeni keltirilgan. Kraxmal glyukoza uchun kullaniladiga alfa amilaza fermentini termik turginligini oshirish (jarayen 105 S da olib boriladi) uchun kalsiy ionlari kushiladi. Bu ion esa glyukozaizomerazani ingibirlaydi, shuning uchun dekstroza eritmasi izomerizasiya reaktoriga tushishidan oldin ion almashinuv smolalari yerdamida kalsiy ionlar boglanib olinadi g). Immobilizasiya kilingan fermentlarni tibbiyotda va kimyoviy analizda kullanishi. Hozirgi vaqtda odamni 120 dan ortik nasliy tugma metabolik kasalliklari aniklangan. Ulardan kupchiligi sogldom odam organizmida bitta ferment aktivligi yetishmasligi tufayli kelib chikadi. Masalan: Fenilketonuriya (akliy rivojlanishni tuktashiga sabab buluvchi kassalik) fenilanalinni tiro zinga aylanishini ta’minlovchi ferment yetishmasligi tufayli kelib chikadi. Hozirgi vaqtda bu kasallikni davomida terapevtik amaliyotda fenil analin tutmaydigan diyeta orkali davolanadi. Davolashning alternativ yuli organizimiga yetishmaydigan fermentni kiritishdir, lekin bunday aktivlikka ega bulgan fermentni xayvon organizmidan ajratib olib odamga yuborisa immunologik yeraksiya beradi. Bu muammoni fermentni gelga, tolaga yeki mikro kapsulaga immobilizasiya kilib yuborish orkali yechish mumkin. Bunday yulda immobilizasiya kilingan ferment immun sistemani ximoyaviy reaksiyastini kuzgatmaydi Kichik molekulali substrat ferment bilan uzaro ta’sirlasha oladi. Bu keltirilgan variant rejalashtirilayotgan kompakt suniy buyraka asos bulib xizmat kildi. Bu loyixaga asosan ureaza, ion almashinuv smola yoki aktivlashtirilgan kumir mikrokapsulaga joylashtiriladi Mochevinaning parchalanishidan xosil bo`ladigan ammiak ikrokapsula ichiga adsorbsiyalanadi. Artritlarni davolashda kulanadigan kortizolni arzon 11dezoksikartizoldan 11 V gidorsilaza immobilizasiya kilingan kolonka orkali utkazish yuli bilan olish mumkin. Olingan kartizolni degidrogenaza immoblizasiyalangan reaktorda yanada kimmatlirok prednizolonga aylantirish mumkin. Hozirgi vaqtda immobilizasiya kilingan fermentlar analitik bioximiyada keng kullanilmokda. Bunga misol tarikasida immoblizasiyalangan fermentli elektrodni olish mumkin. Mochevinani aniklovchi elektrodga ureaza fermenti immoblizasiya kilingan. Bu ferment mochevinani gidrolizga uchratganda xosil bulgan ionni oddiy elektroximiyaviy usul yordamida aniklashi mumkin. Shunga uxshash avtomatlashtirilgan sistema immoblizasiyalangan glyukozooksidaza yoki ADG yordamida glyukoza yoki laktatni aniklash mumkin. Immoblizasiyalangan ferment elektrodlar yordamida 50 dan ortik moddalarni biologik manbalarda aniklash mumkin. Bioximik texnologiya nuktai nazaridan energetik mashinuvni urganish hujayralarni kislorodli va kislorodsiz sharoitda ish bajaraolishi orasidagi farki tushunish unga texnologik jarayonlarni rejalashtiriga yordam beradi. Bu hujayralar kislorodni uuma ishlatmaydi boshqalari kislorodli sharoitda xayot kechiradi. Uchinchilari kislorodli sharoitda kislorodsiz sharoitda xam yashaydi va kupaya oladi. Uchinchi guruxni fakultativ anaeoroblar deb atalib bu guruxga achitki kiradi. Mikroorganizmlar ikki xil energiyani uzlashtiradi. Yoruglik va kimyoviy; birinchilari fototrop, ikkinchilari xemotroplar deb ataladi. Xemotroplar ma’lum ozuka moddalarini parchalash xisobiga energiyadan foydalanadilar. Xemotroplar uz navbatidi kuyidagi guruxlarga bulinadilar: Neorganik moddlarani parchalovchilar, litotrop organik ozuka moddalardan energiya oluvchilar, organotrop u yo bu yul bilan uzlatirilgan energiya hujayra ichida ATP kurinishida o`zgartiriladi. Erkin energiya tirik organizmlarda biosi tez jarayonlarda membrana orkali ionlar va substratlar transportida mexanik ish bajarishga hujayrani buliniida xarakatida, elektr energiyasi xosil bulishida, yoruglik xosil bulishida sarflanadi. Erkin energiyaning bir kismi yukoridagi jarayonlarni issiklik energiyasiga aylanadi. Texnologik jarayonlarda kachonki bu prosesslar usayotgan hujayralar populsiyasixisobiga ishtirokida ketsa issiklik erengiyasiga aylanishi xisobga olmasdan bulmaydi. Hujayra o`sishi uz uzini tiklashi bulinishi uchun atrofmuxitd n ozuka moddalarni uzlashtirishi kerak. Bakteriya xujerasida yeng sodda birikmalardan makro malekulalar biosintez sxemasi Yukoridagi sxemada asosan makro malekulalar biosintz sxemasi keltirilga bulsada metabolizimning boshqa bir muxim detali tushurib kolingan. Modda almashinuvining oxrigi maxsulotlarini hujayradan chikarilishi kursatilmagan. Hujayrada xosil bo`ladigan moddalarni kupchiligi hujayra uchun kerak emas, boshqalari masalan antibiotiklar yoki hujayra tashkarisidagi fermentlar ma’lum vazifalarni bajaradi. Hujayra ichidagi metabolitlardan - spirtlar organik kislotalar. Aminokislotalar antibiotiklar va boshqa kupchilik moddalar odamlar uchun katta kiymatga ega. Shu sababli bunday hujayra kulturalarini sanoat masshtabida o`stirish iqtisodiy jixatdan uzini oklaydi. Bunday maksulotlar uchun biologik nuktai nazardan hujayra uzi uchun noeffektiv hujayra topiladi, ular bizni kiziktirgan moddalarni uzi extiyejidan birnecha barovar ko`proq mikdorda ishlab chikaradi. Yukorida keltirilganidek hujayrada ATF universal vositasi va bajaruvchi energiya almashinuvi va moddalar almashinuvining boshqa tomonlarini ketishi xam hujayradagi ATF darajasiga karab belgilanadi. ATF  NO ---- ADF  N3RO4 G  7,3 kkmol teskari reaksiyada esa ATF sintezi bo`ladi. Hujayra sharoitida aldegidlarni kislotaga oksidlanishi erkin energiyani o`zgarishi bilan ketadi. Bu reaksiya vaktida ajralgan energiya ADF dan ATF sintezi uchun sarflanishi mumkin. Organik moddalarni oksidlanishi elektron yoki vodorod ajralishi bilan ketsa kaytarilishi elektrod yoki vodorod briktirib olish bilan ketadi. Oksidlanish kaytarilish reaksiyalarda vodorod akseptori va donori vazifasini NAD- nikotinamidadenindinukleotid uynaydi. Hujayra sharoitida egergetik substrat glyukoza avval glikolitik, sung 3 karbon kislotalar sikli va nafas zanjiri orkali sekin asta kup etapli reaksiyalar orkali oksidlanib substratli oksidlanishi jarayonida degidrillangan ajralgan vodorod akseptori vazifasini NAD utaydi. Kaytarilgan NADN mitoxondriyada nafas zanjiri fermentolari ta’sirida suvgacha oksidlanadi. Ajralgan erkin energiya ADF ni fosforlab TF sintez kilish uchun sarflanadi. Glyukoza oksidlanishini sumar reaksiyasini kuydagicha yozish mumkin. Nafas olish efektivli anchanggina yukari lekin aslida hujayra gsharoitila bu mikdor 70% dan ortib ketadi. ATF sintezida foydalanilmagan energiyaning kupchilik kismi issiklik kurinishida tarkalib ketadi, bu energiya temperatura hujayraning fiziologik chegaralaridan chikmagan u yeki bu kurinishga utkazilib turiladi. Agar gazni tezlik bilan sikilsa energiyaning katta kismi issiklik kurinishida yukoladi va shuning uchun silindrdagi porshnni kaytarib xajmni kengaytirilganda xam foydalana-olinmaydi. Glyukozani ochik xavoda yokish shu xolatni eslatadi. Agar porshnni juda sekin sikilsa minimal mikdorda issiklik ajraladi. Shu singari tirik hujayrada xam glyukozani oksidlanishi kup etapli sekin asta ketadi. Xar bir etapda xam erkin energiyani o`zgarishi nisbatan kam shuning uchun xam energiyadan foydalanish effektivligi anchagina yukori. Fotosintez va uni birlamchi energiya manbaiga boglikligi. Nafas olishning kupchilik turlarida vodorod atomlari energetik materialdan kislorod tomonga tashiladi. Fotosintez unga teskari jarayen bulib unga yeruglikenergiyasi karbonat angidridi glyukoza va uni polimerlarga aylantiriladi. Fotosintez biofsera uchun birlamchi manbaidir. Kuyoshning nur energiyasini kimyoviy bog energiyasi kurinishida akumilasiya kilib butun tirik mavjudod foydalana oladigan kurinishga aylantiri beradi. Fotosintez tabiatda uglerod va kislorodni aylanishida muxim rol uynaydi. Atmosferani gaz tarkibini boshqarib turadi. Prokariotlarda (sian bakteriyallar kuk yashil suv utlari, yashil oltingugurt bakte- riyalari, pur pur bakteriyalari) fotosintez kup kavatli membranalarda,eukariotlarda (suv utlari va yashil o`simliklar) xloropastlarda ketadi. Prokariotlar xam eukariotlar xam xlorofill tutadi.Xlorofilning nur yutish spektridan ikkita pik mavjud,yani fotonlar energiyasi 43.5 kkmol (650 nm) 67 kkmol (430 nm). Xar ikkala yutish chizigi erkin energiyasi ADF ni fosforlanish uchun kerak bulgan energiyadan ancha yukori. Fotosintez jarayenida nur energiyasi akumulyasiyasida kislorod ajratuvchilarda birinchi va ikkinchi fotosistemalar katnashadi kislorod ajratmaydiganlarda 1 fotosistema katnashadi. 1 va 2 fotosistemalarda xlorofill va boshqa pigmentlar tomonidan yutiladigan 2 yoruglik kvanti yutilganda reaksion markazda elektron kuzgalgan xolatga keladi. Energiyaga boy elektron transport zanjirida suv vodorodini kaytaradi. va ADF ni fosforlaydi. Bu reaksialarda xosil bulgan kaytaruvchi ekvivalent va ATF energiyasi xisobiga karbonat angidrida kaytarilib glyukoza xosil bo`ladi Fotosintezning birlamchi maxsuloti glyukoza kuyosh nur energiyasining jamgarilgan kurinishi bulib ikkilamchi reaksiyalarda undan boshqa uglevodlar yoglar aminokislotalar va boshqa organik birkmalar sintez bo`ladi. Bu xosil bulga brikmalar usilik uzi uchun xam makroorganizmlar xayvonot dunyosi va nixoyat odamlar uchun xam plastik material energetik xomashyo vazifasini utaydi. Getorotrof organizmlar fotosintez maxsulotlari biopolimerlardan energetik jixatidan eng iqtisodtiy yullar bilan kayta ishlab uzlarining energetik extiyojlarini xam koplaydi, xam ikkilamchi energetik va plastik substratlar sintez kilinadi. Mutaxasislarni xisoblariga karaganda 1 tonna chorvachili fermasining chikindisidan 550 - 650 kubometr biogaz olishi mumkin. Vengriya "Doja" kaperativ fermasida 1000 ta kora mol bulib, undan koperativ bioustanovkasiga 12000 tonna somon va boshqa chikindilar tushadi. Boglar va chuchka fermasida 8000 tonna organik chikindi keladi. Shu chikindidan 440 - 500 tonna neftga ekvivalent biogaz oladi. Agar 130000000 tonna somon poxoli tugridan tugri yoksa 60000000 tonnaga ekvivalent energiya ajraladi. Agar biologik konversiyaga uchratilsa 130 mln tonna etil spirti, 18 miliard kubometr metan va 3 mln tonna ugit olish mumkin Dunyo amaliyoti shuni kursatdiki energetikada biotexnologiyaning imkoniyatlari juda katta. Masalan chikindilardan metan olish (Xitoyda 5 mln fermenter ishlab turibti ) sintetik suyuk yokilgi kand tutuvchi o`simliklardan etil spirti, somon, makkajuxori sotasi kizilcha chikindilaridan aseton, butanol olish mumkin, ularni benzinga almashtirib yoksa bo`ladi. Braziliyada tolning aloxida tez usadigan turlarini yetishtirib undan spirt olish yulga kuyilgan. Olingan spirtni dvigatillarga benzin urnida ishlatganlar. Bunday yulda olingan yenilgi benzinga karaganda 1.5 barobar arzonga tushgan. Yoruklik nuri ta’sirida suvni vodorod va kislorodga parchalash imkoniyatlari bor. Lekin katalizator topish kerak. Bu maksad uchun o`simliklar va bakteriyalardan jratib olingan fotosintezda ishtirok etuvchi fiziologik aktiv moddala e’tiborga loyik. Vodorod mineral ugit ishlab chiqarishda NH3 va uni xosilalarini olishda ishlatiladi. 1 kg vodorod yonganda 1 kg benzinga karaganda 8 barobar kup energiya ajraladi.Vodorodda ishlovchi dvigatellarda gaz sifatida suv pari chikadi. Azot oksidi zamonaviy dvigatellarga nisbatan 10 marta kam ajraladi. Agar vodorod ishlab chikarib benzinga aralashtirib beruvchi avtonom sistema bulsa benzin 25 - 40% iqtisod kilinadi. Zaxarli gazlar kamrok ajraladi. Normal sharoitda kuk yashil suv utlari atmosferaga kislorod ajratadi, suvda ajralayotgan vodorodni uzi sarflaydi. Inert gaz atmosferasida atrof muxitga vodorod ajrata boshlaydi. Demak vodorod olish uchun biologik sistemalarni tanlash mumkin ekan. Nazorat savollari. 1. Tirik organizmlar energiyadan foydalanish yullariga karab necha guruxga bulinadi? 2. Tirik organizmlarda energiya transformasiyasi kanday yullar bilan ketadi? 3. Fotosintezning tirik mavjudot energetikasida roli kanday? 4. Bioenergetikaning yana kanday yullari bor?