7-amaliy mashgʻulot: Aminokislotalarni mikroorganizmlar yordamida biosentezlash

7-amaliy mashgʻulot: Aminokislotalarni mikroorganizmlar yordamida biosentezlash.

Aminokislotalarning muhim hossasi ularni polikondensasiyalanish xususiyati boʻlib, poliamidlar koʻrinishida polimerlar, shu jumladan peptidlar, oqsillar, neylon, kapron va enantan hosil qiladi^. Aminokislotalarning ma’lum sinfidan (alfa-aminokislotalar) tabiiy oqsil molekulalari toʻplanadi. Oqsillarni hosil qilgan aminokislotalarning barchasi L-shaklda boʻladi. 20 ta aminokislotalardan – 8 tasi (izoleysin, leysin, lizin, metionin, treonin, triptofan, valin, fenilalanin) inson uchun almashmaydigan aminokislotalar hisoblanadi. Qishloq xoʻjaligi hayvonlari uchun bu roʻyhatga yana gistidin va arginin, qush polaponlarilari uchun – yana prolin ham kiradi. Biotexnologik yoʻl bilan ishlab chiqariladigan birikmalar orasida hajmi boʻyicha aminokislotalar birinchi oʻrinda turadi, tannarxi boʻyicha esa ikkinchi oʻrinda turib, birinchi oʻrinni antibiotiklar egallaydi. Aminokislotalarni dunyo boʻyicha ishlab chiqarish xajmi yiliga 500 ming. t. dan koʻproqni tashkil etadi.

Ulardan – 300 ming. t. – natriy glutamat, 100 ming. t. – lizin, 140 ming. t. - metionindir. Aminokislotalarni olinish usullari

- tabiiy oqsil saqlovchi substratlarning gidrolizi orqali;

- kimyoviy (nozik organik) sintez;

Kimyoviy-mikrobiologik usul (mikroorganizmlar yordamida aminokislotalar avlodini biotransformasiyasi);

- mikrobiologik sintez. Aminokislotalarni olishda fermentlarni produsentlarini ishlatish va ikkilamchi metabolitlarni ajratishga qaratilgan. Avvalam boshlangʻich kultura agar li muhitda kolbalar koʻpaytiriladi, keyin suyuq muhitlarda kolbalarda, inokulyatorlarda (tashuvchi, muhit yaratuvchi) va ekiladigan apparatlarda, va soʻngra asosiy fermentatorlarda boradi. Kultura suyuqlikka ishlov berish va aminokislotalarni ajratish antibiotiklarni olish sxemasi boʻyicha olib boriladi. Tayyor mahsulotning toza kristallari vakuum ostida quritaladi va qadoqlanadi. Aminokistlotalarni sintezlashda boshlangʻich material sifatida katabolizmning oraliq mahsulotlari ishtirok etadi (piruvat, 2 - oksiglutarat, oksaloasetat va fumarat, erigrozo - 4 - fosfat, ribozo - 5 - fosfat va ATR ). Koʻpgina aminokislotalarni sintezlashda aminogruppa jarayon ohirida kiritiladi. Oqsillar ribosomalarda aminokislotalardan sintezlanadi.

Aminokislotalarni olisha fermentlarni produsentlarini ishlatish va ikkilamchi metabolitlarni ajratishga qaratilgan. Avvalam boshlangʻich kultura agar li muhitda kolbalar koʻpaytiriladi, keyin suyuq muhitlarda kolbalarda, inokulyatorlarda (tashuvchi, muhit yaratuvchi) va ekiladigan apparatlarda, va soʻngra asosiy fermentatorlarda boradi. Kultura suyuqlikka ishlov berish va aminokislotalarni ajratish antibiotiklarni olish sxemasi boʻyicha olib boriladi. Tayyor mahsulotning toza kristallari vakuum ostida quritaladi va qadoqlanadi. Aminokislotlarni sanoatda olish usullari 2 xil: mikrobiologik va kimyoviy usullari Kimyoviy sintez mikrobiologitk usulga nisbatan universal usullardan boʻlib, bu usul yordamida turli strukturaga ega boʻlgan birikmalarni olish imkoniyati mavjud. Bunda ozuqaviy bulmagan mineral xom ashyodan foydalanib maxsulotning har qanday konsentrasiyasini olish mumkin, odatdajarayon koʻp bosqichli boʻlib murakkab uskunalarni talab etadi. Ikki usul ham zarur darajadagi kimyoviy va optik tozalikdagi tabiiy aminokislotalarni olinishini ta’minlaydi. Oxir oqibatda soʻz sanoat miqyosida ishlab chiqarishga borib taqalganda bunda soʻnngi soʻz iqtisodiy jihatga borib taqaladi, mutahaassislarni fikriga koʻra katta mashtablarda kimyoviy sintez nisbatan rentabeldir. Nisbatan keng miqyosida metionin aminokislotasining sanoat sintezi yaxshi yoʻlga qoʻyilgan boʻlib, bu aminokislotaning asosiy qoʻllanadigan sohasi bu parrandachilikdir. Boshlangʻich modda sifatida neft kreking mahsuloti hisoblangan propilen hizmat qiladi. Propilen akroleingacha oksidlanadi, soʻng qator reaksiyalar seriyasidan soʻng rasemik metionin hosil boʻladi. Kimyovi sintez natijasida odatda aminokislotalarning L i D – izomerlari teng miqdorda hosil boʻladi, bu vaqtda esa tabiiy oqsillarning tarkibiga faqat L-izomerlari kiradi. D-izomerlari esa organizm tomonidan oʻzlashtirilmaydi va ballast moddalar hisoblanadi. Ularni oʻz navbatida aralashma tarkibidan aralashtirib olish zarur boʻladi, bu oʻz navbatida iqtisodiy jihatdan yaxshimas. Soʻnggi vaqtlarda rasemat aminokislotalarni parchalashda jiddiy muvaffaqiyatlarga erishilgan. Optik jixatdan faol boʻlmagan aminokislotalar erimaydigan tashuvchiga bogʻlangan holda mis va nikel bilan oson kompleks hosil qiladi. Bir necha bor qaytarilgan xromotografiya usulida optik antipodlarni oson ajratib olish mumkin boʻladi. Hujayradagi L-aminokislotalarning oʻtkazuvchanligi uning antipodiga qaraganda 500 marta yuqoridir. Shu bilan birga aminokislotalarning transporti va metabolizmi ham steriospesifklikka egadir. Bu borada metionin bu jixatlardan xolidir, chunki metionin metabolizmi steriostabilikka egamasdir, shuning uchun mazkur aminokislota kimyoviy sintez yoʻli biln olinadi. Boshqa aminokislotalarning rasematlarini boʻlinishi anchayin qimmat va qiyin jarayondir. Bir qator aminokislotalarni olishda turli xil enzimlar sinfi ishlatiladi.

Kimyoviy fermentativ usullar:

-bir bosqichli (konversiyalar) vakoʻp bosqichli

Enzimlarning manbalari bu individual yoki tabiiy aralashmalardir. Fermentlarni aminokislotalar sintezida qoʻllanilishi jarayonlarning stereospesifikligini ta’minlaydi, bu biotexnologik usulning kimyoviy usuldan farqi hisoblanadi.