Biotexnoloiyaning hozirgi biologiya fanidagi о'rni va ahamiyati

Biotexnologiya asoslari
Reja:


1. Biotexnoloiyaning hozirgi biologiya fanidagi о'rni va ahamiyati
2.Biotexnologiyaning obyektlari mikroorganizmlar va ular yordamida foydali moddalarning olinishi

Biotexnoloiyaning hozirgi biologiya fanidagi о'rni va ahamiyati

Ma'lumki, biologiyaga boshqa tabiiy fanJar — fizika, kimyo, matematika kabi fanlarning yutuqlarining tatbiq qiiinishi zamonaviy biologiya fanining rivojlanishiga olib keldi. XX asrning ikkinchi yarmida biokimyo, molekulyar gcnetika va molekulyar biologiya sohalarida erishilgan fundamental yutuqlar hujayra faoliyatini bosh-qarishning turli mexanizmlarining ochilishiga sabab bo'ldi. Biolo­giya sohasida yaratilgan olamshumul yangiliklar va ishlanmalar zamonaviy biotexnologiyaning rivojlanishiga turtki bo'ldi va ular quyidagilardan iborat:

• 
  biologik tizimlardagi irsiy axborotning saqlanishi va avloddan-avlodga uzatilishida nuklein kislotalar rohning isbotlanishi;
  
• 
  barcha tirik organizmlar uchun universal hisoblangan genetik kod tuzilishining aniqlanishi;
  
• 
  organizmlarning bir avlodining hayoti jarayonida genlar fao­liyatini boshqarish mexanizmlarini ochib berilishi;
  
• 
  mikroorganizmlar, o'simlik va hayvon hujayralari kulturasini olishning ma'lum bo'lgan texnologiyalarining mukammallashtiri-lishi va yangi texnologiyalarning yaratilishi.
  

Genetik va hujayra injeneriyasi metodlarining rivojlanisni va ular yordamida sanoat miqyosida ishlatiladigan organizmlarning yuqori mahsuldor shakllarini yaratilishi. Biotexnologiya so'zi yunoncha so'zlar yig'indisi bo'lib, «bios» — hayot, «texne» - sanoat, texnika va «logos» — tushuncha, ta'limot ma'nolarini bildiradi.
«Biotexnologiya» atamasini 1917-yilda venger injeneri Karl Ereki kiritgan. U bu atamani oziqa sifatida shakar lavlagidan foydalanib, cho'chqalarni boqish va ulardan qo'shimcha mahsulot olish jarayoniga nisbatan ishlatgan.
Erekining fikricha, biotexnologiya - bu, «tirik organizmlar yordamida xomashyo mahsulotlaridan u yoki bu mahsulot tay-yorlashda bajariladigan barcha turdagi ishlardir».
Ammo bu ilkr qanchalik aniq bo'lishiga qaramasdan, keng tarqalmadi.
Uzoq vaqt davomida «biotexnologiya» atamasi bir-biridan anchagina uzoqda turadigan ikki yo'nalishga nisbatan ishlatib kelindi. Bu yo'nalishlarning biri - ishlab chiqarish darajasidagi fermentasiya jarayoni bo'lsa, ikkinchisi hozirgi vaqtda ergonomika (inson bilan faoliyat ko'rsatib turgan tizimning boshqa elemenUari orasidagi o'zaro munosabatlarni o'rganadigan fan tarmog'i) deb yuritiladigan soha bo'lgan.
1961-yil shved mikrobiolog Karl Gyoren Xeden «Mikrobiologik va kimyoviy muhandisiik va texnologiyalar» («Journal of Microbiological and Biochemical Engineering and Technology») jurnalida biotexnologiyani «Biotexnologiya va bioinjeneriya» («Biotechnology and Bioengineering») deb atash kerakligini asoslab bergandan keyin, hamma tortishuvlar o'z o'rnini topgandek bo'ldi. Chunki bu jurnal amaliy mikrobiologiya va sanoat fermentasiyasi sohalarida bajarilgan tadqiqotlarning natijalarini chop qilishga mo'l-jallangan edi.
Shu davrdan boshlab, biotexnologiya atamasi - «tirik orga­nizmlar, biologik tizimlar va jarayonlar ishtirokida (yordamida) mahsulotlarni sanoat miqyosida ishlab chiqarish» jarayonlariga nisbatan ishlatiladigan bo'ldi.
1-sxema
Sanoat miqyosidagi biotexnologik jarayonlar bosqichlari

		Xomashyo
		it
	Boshlang'ich ishlov berish			1 -bosqich
	Jl
■Fermentatsiya va biotransformatsiya					2-bosqich
	41
	Oxirgi ishlov berish			3-bosqich
		JL
		Mahsulot

Biotexnologiya mikrobiologiya, biokimyo, molekuiyar biologiya va kimyoviy injenerlik fanlarining yutuqlariga tayanadi.
Sanoat miqyosidagi biotexnologik jarayonlar, odatda, 3 asosiy bosqichdan iborat
(1-sxema):
- 1-boshlang'ich (dastlabki) ishlov berish bosqichida xomashyodan oziqa modda sifatida foydalanish maqsadida, ularda mikroorganizmlarni o'stirish va ko'paytirish mumkin bo'igan holatgacha ishlov beriladi;
2-bosqich — fermentatsiya va biotransformatsiya bosqichi eng murakkab bosqich bo'lib, u katta bioreaktorlarda (fermentyorlarda) tanlangan produtsent mikroorganizmni eklb ko'paytirish va ulardan kerakli metabolit, masalan, antibiotik, aminokislota, ferment, organik kislota, gormon va h.k. ajratishni o'z ichiga oladi;
3-oxirgi ishlov berish bosqichida tanlangan mahsulotni, u sintez bo'igan va to'plangan (lokalizatsiya bo'igan) joyiga qarab, yoki hujayra ichidan yoki hujayra tashqarisidan (kultural suyuq-ligidan) ajratib olinadi.
Biotexnologik tadqiqotlarning maqsadi, yuqorida keltirilgan har bir bosqichning samaradorligini oshirish va inson faoliyati uchun kerakli bo'igan mahsulotlarni sintez qila oladigan (antibiotiklar, vitaminlar, aminokislotalar, fermentlar va h.k.) mikroorganizmlarni tanlab topish (skrining) yoki yaratish (gen yoki hujayra injeneriyasi, mutagenez, seleksiya usullari yordamida), tanlangan rnikroorga-nizm (produtsent)ning o'sishi, rivojlanishi va kerakli mahsulot sintez qilishi uchun zarur bo'igan sharoitlarni tanlash va sintez bo'igan moddani ajratib olishning iqtisodiy asoslangan usullarini yaratishdan iborat.
O'tgan asrning 60-70-yillarigacha bunday tadqiqotlar, ko'proq dastlabki ishlov berish bosqichi doirasida olib borilgan.
Keyinroq, fermentatsiya va biotransformatsiya jarayonlarida ishlatiladigan bioreaktorlar (fermentyorlar)ning tuzilishini mukam-mallashtirish, darning hajmini kattalashtirish ustida ilmiy va amaliy tadqiqotlar oiib borilgan. Shu yoi bilan biotexnologik jarayonlar samaradorligining oshishiga erishilgan.
Darhaqiqat, biotexnologik jarayonlarni optimallashtirish jara-yoni eng murakkab jarayon hisoblanadi.
Optimallashtirish orqali mikroorganizm mahsuldorligining oshishiga erishilgan. Samaradorlikni oshirishning yana bir yoii — tabiiy produtsenilarniiig genetik konstruksiyasini o'zgartirish usuli-dir. Bu maqsadda ultrabinafsha nurlar va turii xil kimyoviy mutagen preparatlaming ta'siridan foydalaniladi. Bunday sharoitda mahsu-lotning miqdorini oshirish darajasi biologik omillar bilan chegaralab qo'yilgan boiadi. Masalan, agarda mutant shtamm u yoki bu moddani juda ko'p miqdorda sintez qiladigan boisa, u boshqa metabolik jarayonga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin, oqibatda bunday mikroorganizmlarning katta hajmli bioreaktorlarda ko'pa-yishi sekinlashadi va vaqt birligida biomassa to'planishi kamayadi.
Shu bilan bir qatorda, «indutsirlangan mutagenez va seleksiya» deb nomlangan, o'z davrida keng ishlatilib, an'anaga aylangan strategiya, yuqori faollikka ega bo'lgan produtsentlar yaratishda katta yordam bergan. Masalan, mana shu yo'l bilan antibiotiklar sintez qiladigan shtammlar yaratilgan.
Mikroorganizmlarni genetik mukammalashtirish quyidagi bosqichlardan iborat: skrining (tanlash) -> baholash. Bujarayonlar serxarajat bo'lib, uzoq vaqt talab qiladi.
Bun dan tashqari, ushbu usul faqatgina produtsent-mikroorga-nizmida bor bo'lgan belgilarni (xossa va xususiyatlarni) mukam-mallashtirish imkonini beradi, xolos. Mikroorganizmga yangi xusu-siyat bera olmaydi. Shunga qaramasdan, o'tgan asrning 70-yillarida shu usul bilan ko'plab fiziologik faol maoddalarni ishlab chiqarish samaradorligi oshirilgan.
Biotexnologiyaning yangi rivojlanish davri DNK texnologiyasi yaratilgandan keyin boshlandi. Shundan keyin biotransformatsiya bosqichini to'g'riroq yo'ldan olib borishga va yuqori darajada mah-suldor bo'lgan shtammlarni skrining (tanlash) orqali emas, balki to'g'ridan-to'g'ri yaratish imkoniyati paydo bo'ldi. Mikroorganizm-lardan va eukariot organizmlarning hujayralaridan insulin, inter­feron, o'stirish gormonlari, virusli antigenlar va boshqa ko'plab oqsil tabiatli moddalarni ishlab chiqara oladigan «fabrikalar» sifatida foydalaniladigan bo'ldi. Aynan biotexnologiyaning eng zamonaviy yutuqlari tufayh o'simlik hujayralari va hayvon to'qimalari tabiiy bioreaktorlarga aylandilar. Endilikda tabiiy o'simlik va hayvonlarda kam uchraydigan yoki butunlay bo'lmagan genlarning mahsulotlari sintez bo'ladigan darajaga ko'tarildi. Bulardan tashqari, yangi bio-texnologiya turli xil kasalliklarning diagnostikasi va davolanish sha-roitlarini ham tubdan o'zgartirib yubordi.
Biotexnologiya va rekombinant DNK texnologiyasi fanlarining chegarasida ilm-fanning raqobatbardosh, dinamik o'zgaruvchan sohasi — molekulyar biotexnologiya paydo bo'ldi.
Biotexnologiyaning vazifalari:
• inson faoliyati uchun kerakli bo'lgan mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun biologik obyektlar, tizim va jarayonlardan foydalanish;

• 
  ishlab chiqarishda tabiiy va geni o'zgartirilgan mikroorga-nizmlardan, hujayra kulturalaridan va ularning alohida kompo-nentlaridan foydalanishda biokimyoviy, mikrobiologik va injenerlik bilimlarining yutuqlaridan kompleks foydalanish;
  
• 
  raqobatbardosh, iqtisodiy va ftmksional samarador texno-logiyalar yaratish.
  

Bu'Vazifalarni to'laqonli amalga oshirish uchun nimalar qilish kerak?'