1-mavzu. Fanning maqsadi va vazifalari reja Foydalaniladigan adabiyotlar Biotexnologiya fanining vazifasi va ahamiyati

Fermentlarni immobillash va barqarorlash texnologiyasi


Reja:

1. 
   Immobillangan fermentlar.
   
2. 
   Fermentlarni immobillashda ishlatiladigan polimerlar.
   
3. 
   Polimerlarga qo‘yiladigan talablar.
   
4. 
   Fermentlarni fizikaviy immobillash.
   
5. 
   Fermentlarni kimyoviy immobillash.
   
6. 
   Mikroorganizm hujayralarini immobillash.
   
7. 
   O‘simlik hujayralarini immobillash.
   

Tayanch so‘zlar: immobillash, uning metodlari, tashuvchilar, ularning tasnifi, adsorbsiya, gellar, yarimo‘tkazgich membranalar, DEAE-sellyuloza, substrat.
Adabiyotlar: 1,2,3,4,13.
Oxirgi 15-20 yillar mobaynida kimyoviy enzimologiyaning rivojlanishi natijasida biologik katalizatorlarning yangi tipi – immobillangan fermentlar yaratildi. Ma’lumki toza fermentlar, birinchidan, uzoq vaqt saqlanmaydi, hamda turli ta’sirlarga, ayniqsa issiqlikka chidamsiz, hamda ikkinchidan, ularni qaytadan ishlatish imkoni yo‘q. Immobillangan fermentlarning yaratilishi bilan sanoat ishlab chiqarishida toza fermentlar foydalanishda yuzaga keladigan qiyinchiliklar bartaraf etildi.
Immobillangan fermentlar fermentativ jarayonni uzluksiz o‘tkazish va reaksiya tezligini boshqarish imkonini beradi. Fermentlarni immobillash bilan tashuvchining xususiyatini o‘zgartirish hisobiga ularning katalitik faolligi boshqariladi.
“Immobillangan fermentlar” atamasi fazoda oqsil molekulari harakatlanish erkinligini istalgan cheklanishini anglatadi.
Fermentlarni immobillashda ishlatiladigan tashuvchilar.
Fermentlarni immobillash uchun organik va noorganik tashuvchilar ishlatiladi. Ularga qo‘yiladigan asosiy talablar:
- yuqori kimyoviy va biologik turg‘unlik;
- yuqori kimyoviy mustahkamlik;
- ferment va substratlar uchun yetarli darajada o‘tkazuvchan, g‘ovakliligi, solishtirma sirti yuqori bo‘lishi;
- texnologik jihatdan qulay shakllarda olinishi (granulalar, membranalar);
- oson aktivlanishi;
- yuqori gidrofillik;
- arzon narxda bo‘lishidir.
Quyidagi rasmda tashuvchilarning klassifikatsiyasining sxematik ko‘rinishi keltirilgan:

Organik (past va quyimolekular) tashuvchilar tabiiy yoki sintetik bo‘lishi mumkin. Tabiiy polimer organik tashuvchilar o‘z navbatida biokimyoviy klassifikatsiyasiga ko‘ra 3 guruhga bo‘linadi: polisaxaridli, oqsilli va lipidli.
Sintetik polimerlarni makromolekulasining asosiy zanjirini kimyoviy tuzilishiga ko‘ra polimetilenli, poliamidli, poliefirli guruhlarga bo‘lish mumkin.
Fermentlarni immobillash uchun tabiiy polisaxaridlar va polimetil tipidagi sintetik tashuvchilar ko‘proq ishlatiladi. Buning sababi ularda kimyoviy reaksiyalarga oson kirisha oladigan reaksion xususiyatli funksional guruhlari mavjud, hamda ularning gidrofilligidir. Kamchiligi esa mikroorganizmlarning ta’siriga chidamsiz va qimmatroqdir.
Polisaxaridli tashuvchilardan sellyuloza, dekstran, agaroza va ularning hosilalari ishlatiladi. sellyuloza gidrofil xossali, unda gidroksil guruhi ko‘p bo‘lib, shu guruh xisobiga uni modifikatsiyalaydi. sellyulozani qisman gidrolizlab (bunda amorf uchastkalari buziladi) granula xoliga keltiriladi va natijada uning mexanik mustahkamligi oshiriladi. Ularning o‘rniga g‘ovakliligini saqlab qolish maqsadida kristall uchastkalari orasiga kimyoviy chok kiritiladi. Granulalangan sellyulozani DEAE-sellyuloza, KMS va b. singari turli ionalmashuvchilarning hosilalariga aylantirish mumkin.
Dekstran asosida ishlab chiqilgan "Sefadekslar" deb nomlanuvchi tashuvchilar ham keng ishlatiladi. Quritilganda ular oson siqiladi, suvda kuchli shishadi. Ushbu tashuvchilardagi poraning razmeri “choklilik” darajasi bilan boshqariladi. Dekstranlarning mazkur guruhiga kraxmal ham kiradi. Kimyoviy modifikatsiyalangan kraxmal agentlar bilan “tikiladi”, masalan formaldegid bilan. Shunday yo‘l bilan gidrolizga, fermentlarga nisbatan chidamli bo‘lgan g‘ovak kraxmal olingan. Dekstran asosida yaratilgan suvda eruvchan preparatlar tibbiyotda dorivor vositalar tashuvchi sifatida ishlatiladi.
Agar ham yaxshi tashuvchi hisoblanadi. Uni diepoksid birikmalar bilan kimyoviy tikib xossasini oshirish mumkin. Bunday agar issiqlikka chidamli, pishiq va oson modifikatsiyalanadi.
Oqsillar tashuvchi sifatida bir qancha afzalliklarga egadir: sig‘imli, biodegradatsiyaga uchraydi, yupqa membrana (qalinligi 80 mkm) sifatida foydalanish mumkin. Oqsillar fundamental biologik tadqiqotlarda, tibbiyotda ishlatiladi. Kamchiligi esa yuqori immunogenlikka egaligidir. Immobillash uchun ko‘proq strukturali (keratin, fibrin, kollagen), harakatchan (miozin) va tashuvchi (albumin) oqsillardan foydalaniladi.
Sintetik polimer tashuvchilar fermentlarni kovalent va sorbsionnoy immobillashda, gel va mikrokapsulalarni olishda ishlatiladi. Sorbsion immobillashda stirol asosidagi polimerlar ishlatiladi. Ular makroporali, izoporali struktura, hamda geteroporali strukturaga ega bo‘ladi. Polimer gidrofil tashuvchilar olish uchun akril kislotasining hosilasi – akrilamiddan olinadi.
Ferment va hujayralarni fazoviy to‘rli strukturali poliakrilamid gelga kiritish metodi hozirda keng qo‘llanilmoqda. Poliakrilamid geli kimyoviy ta’sirotlarga chidamlidir. Poliamid tashuvchi guruhi ham qiziqarlidir. Bu amid guruhi (-S(O)-NH-) qaytarilib keladigan turli geterozanjirli polimerlar guruhidir. Masalan, N-vinilpirrolidon asosidagi polimerlar organizmda sekin parchalanadigan fermentlarni immobillash uchun ishlatiladi. Bundan tashqari ular biologik inert bo‘lganligi uchun tibbiyotda ham ishlatiladi. Kamchiligi esa uning organizmda to‘planib qolishidir. Bu jihatdan fermentlar ta’sirida gidrolizlanadigan tabiiy polimerlar ahamiyatlidir. Shuning uchun dlori vositalariga dekstran, sintetik tashuvchilardan N-vinilpirrolidon asosida polimerlar qo‘shiladi.