Mutaxassislikka kirish

1-amaliy “Mutaxassislikka kirish” faniga kirish. Biotexnologiya fan-texnika taraqqiyotining fanlararo sohasi sifatida va amaliy bilimlar bo‘limi
Biotexnologiya yoki biologik jarayonlar texnologiyasi-biologik agentlar yoki ularning majmualaridan (mikroorganizmlar, o‘simliklar va hayvon hujayralari, ularning komponentlaridan) kerakli maxsulotlar ishlab chiqarish maqsadida sanoatda foydalanish degan ma’noni beradi. Biotexnologiya jarayonlaridan mikroorganizmlar, o‘simlik va hayvon hujayralari, ulardan ajratilgan fermentlar, hujayra organnellalari, ularni o‘rab turgan membranalar sof yoki immobillashgan holatda oqsil, organik kislotalar, aminokislotalar, spirtlar, dorivor moddalar, fermentlar, garmonlar va boshqa moddalar ishlab chiqarishda yoki ba’zi bir organik moddalarni (masalan, biogaz) ishlab chiqarish, sof holda metall ajratish, oqova suvlarni va qishloq xo‘jalik yoki sanoat chiqindilarini qayta ishlashda keng foydalaniladi. Fan sifatida o‘tgan asrning 60-yillaridan shakllana boshlagan biotexnologiyaning tarixiga chuqurroq nazar tashlasak mikroorganizmlar yordamida “bijg‘itish”, “achitish” jarayonlari insoniyat tomonidan qadimdan keng ishlatilib kelinayotganligini guvohi bo‘lamiz. Sutdan- qatiq, uzumdan- vino va sirka, achitqilar yordamida -non va boshqa bir qancha biotexnologik jarayonlarning qachon ixtiro qilinganligi hozircha noma’lum. Umuman, yuqorida zikr etilgan mikroorganizmlar yordamida amalga oshiriladigan biotexnologik jarayonlar hozirgacha insoniyatning ro‘zg‘or yuritishida keng qo‘llab kelinmoqda. Biotexnologiyaning mohiyatini tushunish uchun misollarga murojaat qilaylik. Bakteriya hujayrasi har 20-60 minutda, achitqi zamburug‘lari 1,5-2,0 soatda ikkiga bo‘linib ko‘paysa, sut emizuvchilar hujayralarining ikkiga bo‘linishi uchun 24 soat kerak bo‘ladi. Bir kecha-kunduzda 500 kilogrammli qoramol 500 gramm oqsil moddasi to‘plasa, 500 kilogramm achitqi zamburug‘i 500000 kilogramm yoki undan 1000 marotaba ko‘proq oqsil to‘playdi. Yana bir misol: 1 kub metr oziqa muhitida achitqi zamburug‘lari 24 soatda 30 kilogramm oqsil to‘playdi, shuncha miqdorda oqsil to‘plash uchun 18 gektar yerga no‘xat ekib, uch oy parvarish qilish lozim bo‘ladi. Qolaversa, mikrob yetishtirish na ob-havoga va na faslga bog‘liq. Ularni eng arzon oziqa muhitida- har xil chiqindilar, kletchatkada, metanol, metan gazi va vodorodda o‘stirish mumkin. Mikroorganizmlar nafaqat oqsil, balki turli fermentlar, yog‘lar, vitaminlar, polisaxaridlar va boshqa bir qator foydali maxsulotlar sintez qiladi. Bugunga kelib, zamonaviy biotexnologik usullar gen muhandisligi yordamida farmasevtika uchun interferonlar, insulin, somatotropin, gepatitga qarshi vaksina, fermentlar, klinik tadqiqotlar uchun diagnostik ashyolar (narkomaniya, gepatit va boshqa bir qator yuqumli kasalliklarni aniqlash uchun test tizimlar, biokimyoviy tekshirishlar uchun reaktivlar, egiluvchan biologik plastmassalar, antibiotiklar, bioaralashmali boshqa ko‘plab maxsulotlar) ishlab chiqariladi. Pivo, spirt, kir yuvish vositalari, to‘qimachilik va teri oshlash kabi jaryonlarda ishlatiladigan ferment preparatlari ishlab chiqarish va qo‘llash ham keng yo‘lga qo‘yilgan.
Biotexnologiyaning asosiy yo‘nalishlarini, shartli ravishda, quyidagicha tavsiflash mumkin:
*oziqa maxsulotlari biotexnologiyasi;
*qishloq xo‘jaligida ishlatiladigan preparatlar biotexnologiyasi;
*sanoat maxsulotlari biotexnologiyasi;
*dorivor moddalar, diagnostika va reaktivlar biotexnologiyasi;
*biogidrometallurgiyada ishlatiladigan biotexnologiya;
*tabiatni muhofaza qilishi uchun zarur bo‘lgan biotexnologiyalar.
Odatda, mikroorganizmlarni foydali va zararli deb o‘rganishga harakat qilinadi. Bu fikr mutlaqo to‘g‘ri emas. Fikrimizcha, barcha mikroorganizmlar foydali, chunki ular tabiatda modda almashinuvida faol qatnashadi va ko‘plab xilma-xil hayotiy zarur moddalar sintez qiladi. Binobarin, mikoorganizmlar biz yashab turgan dunyoning eng qudratli ishlab chiqaruvchi kuchidir. Ular har xil fizik-kimyoviy muhitga chidamli, tez moslanuvchan, turli oziqa muhitida yashash qobiliyatiga ega. Biologik jarayonlarda achitqi zamburug‘lari, mikromitsetlar, bakteriyalar va aktinomisetlar (shulali zamburug‘lar) kabi mikroorganizmlardan foydalaniladi. Butun mavjudot mikroorganizmlarsiz yashay olmaydi, mikroorganizmlarning o‘zi esa yashayveradi. Aytaylik, ovqat hazm qilish tizimida faol qatnashadigan mikroorganizmlar miqdori kamayib ketsa, disbakterioz va u bilan bog‘liq boshqa kasalliklar ro‘y beradi. Yana bir misol, tuprog‘i sterillangan, ya’ni mikroblari o‘ldirilgan tuvaklarga o‘simlik o‘tkazib barcha kerakli mineral o‘g‘itlarni ham sterillangan holda solsangiz, ko‘chat 4-5 kundayoq so‘lib qoladi. XXI – asrga zamonaviy biotexnologiya ulkan yutuqlar bilan kirib keldi. Inson genomining to‘la o‘qilishi, oldindan rejalashtirilgan xususuyatlarga ega bo‘lgan shtammlarni yarata bilish, qarimaslik sirlarini ochish sari intilish, bir so‘z bilan aytganda abadiylikka intilish bugungi kun fani yutuqlari oldida afsona emasligi hammaga ma’lumdir. O‘tgan asrning 80 – 90 yillaridan boshlab, dunyo olimlarining “XXI – asr biotexnologiya asri” bo‘ladi degan bashoratomo‘z so‘zlari bejiz emasligi ko‘plab misollar bilan o‘z tasdig‘ini topmoqda. Rivojlangan, zamonaviy biotexnologiya fanining asosida uning ulkan yutuqlarining manbai bo‘lmish mikroorganizmlar dunyosi yotadi. Shunday ekan erishilgan yutuqlarda ko‘z ilg‘amas, jajji organizmlarning ham o‘z o‘rni bor albatta. Keling, endi ushbu tarmoqlarning respublikamizda rivojlanishi uchun nimalarga e’tibor berishimiz lozimligi haqida fikr yuritaylik. Dastlab, e’tiborimizni butun jahon diqqat e’tiborida turgan oqsil muammosiga qaratmoqchimiz. Statistik ma’lumotlarga ko‘ra: dunyoda oqsil tanqisligi yiliga deyarli 12 –15 mln. tonnani tashkil etadi. Bu bilan bog‘liq bo‘lgan quyidagi ma’lumotlar sizlarni befarq qoldirmaydi deb o‘ylaymiz: Dunyo bo‘yicha 850 mln. dan ortiq kishi oqisilga muhtoj, shundan 200 mln. dan ortiqrog‘i 5 yoshda bo‘lgan bolalardir. 50 mln. dan ortiq kishi ochlikdan vafot etadi, ulardan 40 mln dan ortiqrog‘i yosh bolalardir. 1 sutkada o‘rtacha 11000 yosh bola hayotdan ko‘z yumadi. Albatta keltirilgan jumlalar har bir insonni larzaga solmay qo‘ymaydi. Xo‘sh oqsil muammosini hal qilish uchun qanday ishlar amalga oshirilmoqda, qolaversa, Mikrobiologiya sanoati qay darajada hissa qo‘shmoqda. Oqsil muammosini hal qilish uchun dastlabki urinishlar eru-xotin Tausonlarning achitqilar va bakteriyalarni o‘stirish uchun parafindan foydalanishni taklif etishgandan boshlangan edi. T.A.Tauson achitqilarning parafindan oksidlanishning ayrim oraliq maxsulotlari va B₁ vitaminini sintez qilishni isbotlab beradi. Bu dastlabki urinishlar edi albatta. SHundan keyin S.I. Kuznesova, B.I. Isochenko, L.D. SHturim, G.N. Mogilevskiy va boshqa shu kabi olimlarning izlanishlari, nazariy va amaliy tajribalari ko‘pgina mikroorganizmlar uglevodorodlarni oksidlay olishi mumkinligini rad etib bo‘lmas darajada isbotladi. Bu tadqiqotlar insoniyat oldida oqsil tanqisligi o‘tkir muammo bo‘lib turgan bir paytda ayniqsa, katta e’tiborni jalb etadi. Fransiya, Italiya, Yaponiya va AQSH kabi jahonning rivojlangan mamlakatlarida ham neftdan oqsil olish muammolarini yechish uchun ilmiy izlanishlar olib borildi va bir qadar o‘z yechimini topdi. Fikrimizni kengaytirgan holda o‘quvchilarga tushunarli bo‘lishi uchun bu jarayonda mikroorganizmlar faoliyati mexanizmi haqida to‘xtalib o‘tishni joiz deb hisoblaymiz. Achitqi va bakteriyalar parafindan biomassa hosil qilish uchun o‘zlariga kerakli bo‘lgan uglerodni va hujayraning hayotiy faoliyati uchun energiya manbai bo‘lib xizmat qiladigan, oqsil va vitaminlarni sintezlaydigan, raqib va dushmanlardan himoya qiladigan vodorodni topib oldilar. SHuning uchun ham biosintezning nihoyatda yuqori bosqichda o‘tishi va o‘ta maxsuldorligi ajablanarli hol emas. Fikrimizning isboti sifatida quyidagi misollarni keltirmoqchimiz: Mikroorganizmlar 1 t. mo‘tadil tuzilishdagi parafinlardan (10% namlikdagi tayyor maxsulotga hisoblanganda) 580– 630 kg oqsil bo‘lgan 1 t. biomassa hosil qiladi. Ayni paytda gidroliz zavodlari shuncha miqdordagi achitqi maxsuloti ishlab chiqarish uchun esa 5,5–6,4 tonna mutlaqo quruq holdagi yog‘ochdan foydalaniladi. Oradagi farq albatta jiddiy qolaversa parafinda yog‘ochga nisbatan uglerod va vodorodlar miqdori nihoyatda ko‘p bo‘lib, biosintez jarayoniga sezilarli ta’sir ko‘rsatadi. Gidroliz achitqisidan farqli ravishda bu maxsulotni oqsil – vitaminli konsentrat (OVK) deb yuritila boshlaydi. Uzoq vaqtlar davomida olib borilgan ilmiy izlanishlar OVK ning chorva mollariga va insonlarga bezararligi isbotlandi. Keling shu o‘rinda e’tiborimizni chorvachilikda oqsilga bo‘lgan talabga qarataylik. Dastlab e’tiboringizga quyidagi statistika ma’lumotlarini havola etmoqchimiz: Mamlakatimizda, birgina parrandachilik kompleksi 200 000 t oziqa ishlatadi, bu oziqaga 20000 t OVK, 200 t amilaza, 200 t sellyuloza, 80 t lizin va 60 t metionin qo‘shish kerak bo‘ladi. Xo‘sh bularni o‘rnining qanday qondirish mumkin. Ma’lumki, don chorvachilik uchun asosiy energiya va oqsil manbai hisoblanadi. Parrandachilikda deyarli 100%, cho‘chqachilikda 80%, qoramolchilikda 30% oziqa - bu makkajo‘xori, arpa, bug‘doy va javdar kabi boshoqli ekinlar hissasiga to‘g‘ri keladi. Hayvonlar maxsuldorligini, oziqaning to‘yimliligini va undagi oqsilning tanqis aminokislotalarga boyligi ta’minlaydi. Biroq, asosiy furaj ekinlari – makkajo‘xori va bug‘doy – bu talablarga javob bermaydi. Fikrimizning isboti sifatida qishloq xo‘jalik fanlari doktori G.V.Redchikovning quyidagi ilmiy ma’lumotini keltiramiz: “Bug‘doy, arpa, makkajo‘xori donida oqsil miqdori juda kam bo‘lib, eng muhimi cho‘chqa bolalariga zarur bo‘lgan lizinning atigi 23 – 37% i, jo‘jalar uchun esa atigi 20 – 32 foizi mavjud. Lizinning bunga yetarli bo‘lmagan miqdorini ham hayvonlar to‘laligiga o‘zlashtira olmaydilar, ya’ni cho‘chqa arpa doni tarkibidagi lizinning 6 g, makkajo‘xoridagi lizinning 72, bug‘doydagining 50 foizini o‘zlashtirishi mumkin, xolos. Ma’lumki, hayvonlar oziqadagi faqat tanqis aminokislotalar ulushiga teng keladigan oqsil qismidan samarali foydalanish qobiliyatiga ega. Bundan kelib chiqadigan bo‘lsak, don oziqasiga eng qimmatli komponent – oqsil, agar u lizinga to‘yinmagan bo‘lsa, hayvonlar organizmi ularni o‘z organizmlari va to‘qimalarida oqsil hosil qilishga emas, boshqacharoq aytganda go‘sht, sut, tuxum yoki jun hosil qilishga emas, balki ichki energiya sifatida sarflaydilar. Donda tanqis aminokislotalar – sifatida treonin va treptofan yetishmasa ham shu holat yuz beradi. Xo‘sh, boshoqli ekinlardagi bunday tabiiy yetishmovchilikni qanday bartaraf etish mumkin? Buning uchun donli oziqa tarkibiga baliq va suyak, sut uni, soya (dondan yoki ajratib olingandan keyin qolgan shrot yoki kunjarasi) va oziqa achitqisini qo‘shish kerak. Mutaxassislarning hisoblariga ko‘ra, ishlab chiqarish hajmining eng yuqori unumdorligi sharoitida qoramollarni boqish uchun baliq va suyak uni, sut kukuni, soya kunjarasi ishlatilib, 1995 – 2000 yillarda chorvachilikning oqsilga bo‘lgan talabini bor yo‘g‘i 28–30% miqdorida qondiradi, deyilgandi. Bu yetishmovchilikni bartaraf etish uchun biotexnologiya sanoati o‘z maxsulotlari bilan eng avval chorvachilikni kompleks omuxta yemini boyitishga mo‘ljallangan turli maxsulotlari orasida oziqa achitqisi alohida o‘rin tutadi. Oziqa achitqisi – to‘yimliligi xususiyatiga ko‘ra barcha yuksak o‘simliklardan ustun turadi. Hayvon oqsil ratsionining 25% ni uglerod achitqisi oqsili tashkil etganda, bu oqsil samarasi sut oqsili – kazeindan samaradorligi bo‘yicha kam farq qiladi. Achitqi oqsilining 80% dan o‘zlashtiriladi. Achitqi proteinining hazm bo‘lish koeffsenti qoramollar qo‘ylar va jo‘jalar 83 – 91% oralig‘ida o‘zgarib turadi. Ularning ustun tomoni shundaki, aynan achitqi tarkibida doni oziqada yetarli bo‘lgan tanqis aminokislotalar ko‘p bo‘ladi. Misol tariqasida quyidagilarni e’tiboringizga havola etmoqchimiz. Bir tonna achitqida 41– 42 kg tanqis aminokislota (lizin) bo‘lsa, 1 t. arpa va sulida bu miqdor 10 marotaba kamdir: boshqa tanqis aminokslotalar (treonin, metionin, triptofan) achitqida arpa va sulidagidan 3–5 marta ko‘p. Glutamin kislota esa 1 tonna achitqida 65–110 kg atrofida bo‘lib, dondagidan ancha ko‘p bo‘ladi. Bu ko‘rsatkichlar achitqining uncha ko‘p bo‘lmagan miqdori (hajmiga nisbatan 5 – 6%) o‘simlik oqsilining sifatini va hazm bo‘lishini keskin ortishiga hamda ular sarfini ancha kamaytirishga imkon yaratadi. Mikrob biotexnologiya sanoati taklif etayotgan oziqa achitqisi B guruhi vitaminlarining ham manbai bo‘lib hisoblanadi. Ma’lumki, chorva mollari uchun zarur bo‘lgan vitaminlardan hatto birortasi yetishmagan taqdirda ham ular me’yoridagidek rivojlana olmaydi. Modda va energiya almashinuvi buzilib, organizmning himoya kuchi zaiflashadi. O‘simlik oziqasida esa vitamin kam bo‘ladi va hatto bor vitaminlar ham ularni tayyorlash, saqlash va qayta ishlash vaqtida tez buziladi, ayrim hayotiy vitaminlar esa o‘simliklarda umuman hosil bo‘lmaydi. Oziqa achitqisi tarkibida arpa, suli, no‘xat va soyaga nisbatan – riboflavin (B₂) miqdori 20 – 75 marta, pentaten kislotasi (B₃ vitamini) 5 – 10 marta, kolin (B₄) esa 2 – 6 marta ko‘p bo‘ladi. Bu vitaminlar hayvon organizmda aminokislotalar almashinuvida, o‘simlik oziqasidagi proteindan foydalanish va oqsil biosintezida hal qiluvchi rol o‘ynaydi. SHuni ham ta’kidlash lozimki oziqa achitqisida B₁₂ (sianokobalamin) vitamini bo‘lmaydi. U o‘simliklarda ham sintez bo‘lmaydi. Uni faqat odam va hayvonlar ichagida yashovchi bakteriyalar va aktinomisetlar hosil qiladi. CHo‘chqalar, parrandalar va yosh qoramolllarda bu vitamin juda kam hosil bo‘ladi. Shu bilan birga B₁₂ vitamini qon hosil bo‘lishda, metionin, holin, nuklein kislotalar sintezida, oqsil, yog‘lar va uglevodlarning almashuvi jarayonida muhim ahamiyatga ega. B₁₂ vitamini yetishmasligi jo‘jalar, cho‘chqa bolalari, qo‘zichoq va yangi tug‘ilgan buzoqlarning o‘sishidan qolishiga, kasallanishiga va o‘limiga olib keladi, hamda chorva mollari maxsuldorligini kamaytirib, o‘simlik oziqasi oqsilining hazm bo‘lishini qiyinlashtiradi. Shuning uchun ratsionga unchalik ko‘p bo‘lmagan miqdorda B₁₂ vitamini qo‘shish (1 tonna oziqa hisobiga bor yo‘g‘i 0,015 – 0,025 gramm) qo‘shish ajoyib natijalar berib, yuqoridagi barcha ko‘ngilsizliklar oldi olinadi. Mikrobiologiya sanoatida esa B₁₂ vitaminini aseton butil ishlab chiqarishdagi chiqindilarni metanobakteriyalar bilan achitish orqali olish mumkin. Bundan tashqari chorvachilikda mikrobiologiya sanoatining ajoyib maxsuloti – fermentli preparatlardan foydalanib qo‘shimcha go‘sht va sut yetishtirish mumkin. Ratsion tarkibiga qo‘shilgan ferment preparatlari tirik organizmga, ayniqsa ular ancha yosh bo‘lganda, oziqa moddalarining yaxshi hazm bo‘lishida yordam beradi. SHu tufayli cho‘chqa bolalari, buzoqlar va qo‘zichoqlar o‘sishida yordam beradi. Ularning o‘rta sutkali vazni 10–12% ga ortadi, oziqa sarfi tejaladi. Biroq bu hali hammasi emas. Yaxshi oziqa massasini sut achituvchi bakteriyalar hosil qiladigan sut kislotasi bilan qishga silos tayyorlash, konservalash mumkin. Silos tayyorlanganda oziqa moddalari, jumladan vitaminlar odatdagi pipan tayyorlashdagiga nisbatan ancha kam nobud bo‘ladi. Demak, chorvachilikni rivojlantirishning eng muhim tomonlaridan biri – bu oziqa sifatida takomillashtirishdadir. Biz shu paytgacha mikroorganizmlarni foydali tomonlari chorvachilik oziqa ratsionini boyitish yo‘llari haqida hikoya qildik. Endi esa bakteriyalar va zamburug‘lardan foydalangan holda odamning ovqatlanish ratsionini takomillashtirishga e’tiborimizni qaratmoqchimiz. G‘alla va boshqa qishloq xo‘jalik ekinlarini yetishtirish uchun qanchalik kuch g‘ayrat va mehnat sarf qilinishi hech kimga sir emas. SHuningdek, chorvachilikda ham buni ko‘rish mumkin. Misol tariqasida quyidagi ma’lumotlarni e’tiboringizga havola etmoqchimiz: Har bir tonna hayvon oqsili sintezi uchun kamida 4,8–4,9 tonna oson hazm bo‘ladigan oziqa oqsili sarf qilishga to‘g‘ri keladi. Agar biz is’temol qiladigan hayvon maxsulotlarini alohida olib ko‘radigan bo‘lsak, quyidagi manzara namoyon bo‘ladi: 1 t sut oqsilini tayyorlash uchun 3,8– 4,0 t tuxum oqsili uchun – 3,9–4,1 t parranda go‘shti oqsili uchun 4,5–4,7 t mol go‘shti oqsili uchun esa 9,3–9,7 t hisobiga oziqa oqsili sarflanishi aniqlangan. Hayvonlarni bunday katta – sarf xarajatlar bilan uzoq vaqt parvarishlash chorva maxsulotlaridagi oqsil tannarxining qimmatlashib ketishiga olib keladi. Xo‘sh nima qilish kerak degan savol tug‘ilishi tabiiydir. Mikrobiologiya va kimyo fanlari ijodiy hamkorlikda oziqa moddalari, birinchi navbatta ularning eng muhim va qimmatli qismi – oqsil olishning zamonaviy texnologiyalarini ishlab chiqdi. Ya’ni, achitqi zamburug‘lar oziqa maxsulotlarini boyitishning eng asosiy manbalaridan biri ekanligi isbotlandi. SHuningdek, kandida avlodiga mansub tez rivojlanuvchi achitqilar va sekin o‘sadigan saxaromiset achitqi zamburug‘lari vakillari nonvoychilik va pivochilik sohalarida barchamizga ma’lumdir. Bu turdagi xomashyo maxsus turga mansub mikroblar yordamida o‘sha tanqis aminokislotalar – lizin, triptorfan, treonin va metionin ishlab chiqarish yo‘lga qo‘yildi. Aminokislota va achitqilardan birinchi navbatda eng asosiy oziqa maxsuloti, rizq - ro‘zimiz bo‘lgan nonning oziqa qiymatini oshirishda foydalanish mumkin. Olimlar aniqlashicha nonda oqsil miqdori unchalik ko‘p emas: javdar unidan tayyorlangan nonning 100 grammida hammasi bo‘lib, 6,5 grammgacha, bug‘doy unidan tayyorlangan nonda – 8,3 gramm oqsil bo‘ladi, xolos. Biroq, olimlar o‘rta yoshli kishining bir kunda 450 g non yeyishi bilan oladigan oqsil miqdori bor – yo‘g‘i 29 grammga ya’ni uning o‘rtacha sutkalik extiyojining uchdan biriga teng kelar ekan. SHuningdek, nonda lizin, triptofan, metionin etishmaydi. Umuman bug‘doy nonning biologik qiymati 38% ni tashkil etsa, oqsilning sof parchalanishi 33% ga teng. Xo‘sh qanday usullar bilan nonning biologik samaradorligini oshirishi mumkin? Bunda bizga yana biotexnologik jarayon orqali olingan lizin yordam berishi mumkin. Olimlar ta’kidlashisha: 1 t unga atigi 150 gramm lizin qo‘shilganda nondagi oqsil sifati keskin oshishi aniqlangan. Bug‘doy uniga birgina tanqis aminokislota – lizin qo‘shilgandagina natijalar ana shunday. Agar un tarkibiga yetishmayotgan barcha tanqis aminokislotalar qo‘shilsa, nima bo‘ladi? Demak, biz bug‘doy uniga tanqis aminokislotalarga boy bo‘lgan aminokislotalarni, zamburug‘larni (xamirturish) solish orqali biz aminokislotalar tarkibi va biologik qimmati bo‘yicha sut va tuxum oqsillariga yaqin va mol go‘shti oqsillaridan qolishmaydigan non maxsulotlari olishimiz mumkin. Xamirturish faqatgina tanqis aminokislotalarga emas balki vitaminlarning miqdori va sifati bo‘yicha ham ancha boydir. Umuman, biotexnologiya va sanoat mikrobiologiyasining rivojlanishi faqat ko‘p tonnali qimmatli oziqa ishlab chiqarishni emas, balki turli xildagi fiziologik faol moddalar ishlab chiqarish imkonini ham beradi. Bu borada mikrobiologiya sanoati imkoniyatlari beqiyosdir. Ularning yana bir tarmog‘i o‘simlik qoldiqlaridan (shox – shabba, g‘o‘zapoya, makkajo‘xori poyasi, samon va hokazo) shakar va uning o‘rnini bosuvchi maxsulotlar ishlab chiqarishdir. Mikrobiolog olimlar tajriba – sanoat sinovlari va hisoblarining ko‘rsatishiga, 1 t. quruq yog‘ochdan 450 – 500 kilogrammga yetkazib shakar yoki bir kubometr zichlangan yog‘och qipig‘i, daraxt parchalari va o‘tindan esa 180 – 200 kg gacha shakar olish mumkin. Olingan toza shakar moddasi mikrobiologiya sanoati uchun oqsil moddalari achitqilar, vitaminlar, spirt va bir qator moddalar va maxsulotlar ishlab chiqarishga yaroqli bo‘ladi. Xuddi shu yo‘l bilan glyukoza ishlab chiqarish mumkin. Buning uchun o‘simlikning selyuloza saqlovchi qoldiqlariga kimyoviy yoki fermentativ ishlov beriladi va natijada 55% glyukoza va 45% fruktozalardan iborat aralashma olish mumkin. Bunday aralashma shirinligi bo‘yicha biz odatlangan saxarozaga tenglashib sanoat yo‘li bilan olinadigan lavlagi shakar o‘rnini almashtirishi mumkin. Glyukozaizomerazaning kashf etilishi va uning keng qo‘llanilishi shakarli moddalar ishlab chiqarish yo‘lida katta burilish yasadi. Immobilizatsiya qilingan bu ferment yordamida AQSH, Yaponiya, Daniya, Finlandiya kabi bir qator rivojlangan mamlakatlarda qand lavlagidan emas, balki ancha arzon va yetarli bo‘lgan xomashyo makkajo‘xori donidan millionlab tonna shakarli oziqa maxsulotlari ishlab chiqarilmoqda. 2000 yilning o‘zida 3 mln. tonna glyukoza fuktoza sharbati ishlab chiqarilgan va bu jarayon uchun zarur bo‘lgan glyukoza -izomeraza fermenti 40 mln. $ hajmida ishlab chiqarilgan. SHu o‘rinda e’tiboringizni shirin ta’m beruvchi moddalarga talab darajasining oshirib borayotganligiga qaratmoqchimiz. Endilikda sanoat mikrobiologiyasi, shirin moddalar ishlab chiqarish sohasida mutloqo yangi sahifa ochmoqda. Bu borada dastlabki samarali ishni Angliyaning Kent universiteti professori K. Stesi hodimlari bilan hamkorlikda yuqoridagi uslublar bilan shu oqsilning shakarga nisbatan ming marta shirinroq turini sintez qiladigan genni ajratib oldi va bakteriyaga (E. coli) o‘tkazdi. Bakteriya va maxsulotni ishlab chiqara boshladi. SHuni a’lohida ta’kidlab o‘tish lozimki, yangi transgen organizm odam organizmi tana haroratidan yuqori haroratda o‘sib ko‘payganligi uchun ham umuman xavfli emas. Ayni paytda biotexnologik ishlab chiqarish amaliyotida quyidagi shirin ta’m beruvchi maxsulotlar ishlab chiqarilmoqda. Aspartam 200, Stevozid 150,0, Taumatin – 3000 marotaba shirinligi saxarozadan yuqori va bularning barchasini foydali genlari ichak tayoqchasi bakteriyasiga transformasiya qilingan va sanoatda foydalanilmoqda. Bunday mikroorganizmlarni sanoat miqyosida ko‘paytirish juda katta samara berishi tabiiy holdir. Ayni vaqtda mamlakatimizda shakar maxsulotiga bo‘lgan talabni qondirishda bu usul juda asqotadi deb hisoblaymiz. Bundan tashqar mikrobologik sintez yo‘li bilan olingan oqsil va boshqa oziq moddalardan suniy oziq - ovqat maxsulotlari tayyorlash uchun foydalanilganda to‘la qimmatli oziqa ishlab chiqarishni amalda cheklanmagan hajmda tashkil qilish mumkin. Yoshlik davrni uzaytirish, keksalikgacha bo‘lgan muddati cho‘zish, mehnat va ijtimoiy qobilyatni uzoq yillar saqlab qolish muommolari ko‘p ma’noda odamning oqilona va sifatli ovqatlanishi bilan bir qatorda o‘z vaqtida har xil kasalliklardan o‘zini himoya qilishiga ham bog‘liq. Biotexnologiya sohasining asosi bo‘lmish mikrobologiya sanoatining rivoji bugungi kunda o‘ta xavfli hisoblangan bir qator kasalliklarning oldini olish va ularni davolashning samarali yangicha qudratli manbayiga aylanmoqda. Bunga bir necha misol keltiramiz. Mikroblarning tibbiyotdagi imkoniyatlari to‘g‘risidagi fikrimizni davom ettirib, ularni antibiotiklar sintez qilish imkoniyatlariga e’tiboringizni tortmoqchimiz. Mikroorganizmlar 6000 dan ortiq antibiotiklar sintez qiladi. Ulardan 100 dan ortig‘i tibbiyotda qo‘llaniladi. Oddiygina deyarli barchamizga odatiy hol bo‘lib qolgan grippning ayni vaqtida juda xavfli asoratlar qoldirayotganligining guvohimiz. Grippning oldini olishning samarali yo‘llaridan biri – oliy sifatli konsentrlangan interferonni ommaviy ravishda ishlab chiqarishini yo‘lga qo‘yishdir. Ilgari interferon donor qonidan olinar va ancha qimmatga tushardi. Hozirgi davrda interferon ishab chiqarish uchun javobgar genni bakteriyalarga o‘tkazish orqali bakterial interferon ishlab chiqarildi va bir qator davlatlarda amaliyotda muvaffaqiyatli qo‘llanilmoqda. Hozirgi vaqtda interferon sintez qiluvchi odam genini achitqi hujayrasi xromosomalariga kiritish va bu mikrob hujayrasining interferon sintez qila boshlaganligi gen muxandisligi fanida olamshumul burilish yasadi. Bugungi kunga kelib interferonga bo‘lgan talab ortib, uning qo‘llanilish sohasining yangi yo‘nalishlari aniqlanmoqda. Xususan, xavfli o‘simliklarni davolashda ham ijobiy natijalarga erishilmoqda. SHuningdek, interferonning organizm hujayrasining o‘zgarishiga olib keluvchi kanserogen moddalardan himoya qiluvchi qobiliyatidan ham unumli foydalanish mumkinligi isbotlandi. Hozirgi vaqtda chorva mollarining quturish va boshqa bir qatorli virusli kasalliklarga qarshi vaksinalar ishlab chiqarish texnologiyalari ham yaratilgan va amalda ishlatilmoqda. SHuningdek, viruslarning nuklein kislotalarga mos bo‘lgan (spetsefik) nukleaza fermenti topildi va u virusga qarshi ko‘rashda qo‘l kelmoqda. Jumladan mikrob fermentlarini tibbiyotda qo‘llash bo‘yicha bir qator ibratli ishlar qilinmoqda. Yuqorida takidlab o‘tilganidan tashqari oqsilni parchalovchi proteaza fermenti asosida yaralarni davolash uchun yangi dorivor ferment preparati – proteazim (profezil) ishlab chiqiladi. Mikrob biotexnologiya sanoatida ishlab chiqariladigan fermentlar bir qator kasalliklar jumladan, rakni davolash uchun ham qo‘llash mumkinligi isbotlandi. 1982 yildayoq yurak - qon tomiri kasalliklarini davolash uchun immobilizasiya qilingan fermentlardan foydalanishning, nazariy, amaliy va klinik asoslari ishlab chiqilgan edi. Bu preparatlar qonga kiritilganda tomirlarda qonning ivib qolishi xavfining oldi olinadi. Streptodekaza preparati infarktning og‘ir shakli bilan og‘rigan bemorlar ahvolini yaxshilaydi uning rivojlanishi susayadi. Ko‘zning shikastlanishida va operasiyadan keyingi murakkab holatlarda streptodekaza preparati ko‘z olmachasida to‘planadigan qonni eritib yuboradi. Bundan ko‘rinib turibdiki, Biotexnologiya sanoati inson salomatligi yo‘lida davolash vositalarining ilgari ko‘z ko‘rib quloq eshitmagan qudratli va maqsadli ishlab chiqaruvchisiga aylanmoqda. Hozirgi zamon farmakologiyasida muhim hayotiy jarayonlarni boshqarish va faollashtirish uchun ko‘plab dori darmonlar ishlab chiqarmoqda. Biotexnologiya sanoati esa bu dori darmonlarni vitaminlar, fermentlar bilan hozirga kelib esa gen muhandisligi yutuqlaridan foydalanib yaratilgan turli garmonlar (o‘stirish garmonlari va boshqalar) bilan to‘ldirmoqda. O‘zbekiston Respublikasi mustaqillikka erishgandan so‘ng qishloq xo‘jaligiga bo‘lgan munosabat tubdan o‘zgardi. Shu boisdan jahon miqyosida xalq xo‘jaligida keng ko‘lamda qo‘llanilayotgan biotexnologiya fanining yutuqlarini mukammal egallash va bu fan usullarini amaliyotga tadbiq etish katta ilmiy-amaliy ahamiyat kasb etadi.
Biotexnologiya - fanining mohiyati va vazifalari Mikrob biotexnologiyasi - bu o‘ta muhim mikrobiologik jarayonlarni yaratish va ulardan sanoat usulida foydalanish orqali zarur bo‘lgan mikrob hujayralari, organellalari va fermentlarini ishlab chiqarish hamda ulardan xalq xo‘jaligi va medisinada foydalanishning nazariy va amaliy tomonlarini yoritib beradigan fandir. Bu fan asosan mikrobiologiya, fiziologiya, biokimyo va genetika fanlari yutuqlari asosida tashkil qilingan bo‘lib, uning zaminida ko‘zga kurinmas mikroorganizmlar faoliyatidan unumli va oqilona foydalanish yotadi. Mikroorganizmlar o‘zlarining keng tarmoqli fermentlar tizimi tufayli o‘sish, rivojlanish va ko‘payish jarayonlaridan, hayotiy zarur, insoniyat uchun xizmat qilaoladigan minglab fiziologik faol moddalar ishlab-chiqarish imkoniyatlariga ega. Bundan tashqari mikroorganizmlar har xil tabiiy va kimyoviy birikmalarini o‘ta muhim moddalarga aylantirish (modifikasiya qilish) imkoniyatlariga ham egalar. Insoniyat paydo bo‘lganlaridan buyon bilib-bilmay mikroorganizmlar faoliyatidan foydalanib kelganlar. Non pishirish, pivo, vino, uksus, qatiq tayyorlash kabi qadimiy texnologiyalar mikroorganizmlar ishtirokida amalga oshishini hozirgacha ham hamma bilavermaydi. Yuqorida zikr etilgan jarayonlarni ko‘pchiligi insoniyat hali mikroorganizmlar haqida bilimga ega bo‘lmagan vaqtlardan beri mavjudligi fikrmizning dalilidir. qadim-qadimlarda (ko‘pincha hozir ham) bu jarayonlarda achitqi sifatida, shu maxsulotlarga havo va suv orqali kirib qolgan mikroorganizmlar faoliyat ko‘rsatgan. Non yopishda xamirturushdan yoki qatiq tayyorlashda bir qoshiq eski qatiqdan foydalanish zarurligi hammaga ma’lum. Ammo, xamirturushda saxaromisetlar, qatiqda esa sut achituvchi bakteriyalar borligini hozirgacha ham ko‘pchilik bilmaydi. Bugungi kunda mikroorganizmlar xalq-xo‘jaliginng har xil tarmoqlari uchun sut kislotasi, limon kislotasi, yog‘ kislotalari, etil spirti, aseton, butanol va yuzlab boshqa maxsulotlar yetkazib beradilar. Mikroorganizmlardan sut kislotasi, butanol va aseton olish texnologiyalarini birinchilardan bo‘lib, buyuk rus olimi V.N.SHaposhnikov (1884-1968) va uning shogirdlari N.D.Ierusalimskiy (1901-1967), M.N.Baxtiyorova limon kislotasi olish texnologiyasini esa S.P.Kosto‘cheva (1877- 1931) va I.S.Butkevich (1872-1942) yaratganlar. Mikrob biotexnologiyasining rivojlanish tarixi ko‘p ma’noda XX- asrning ikkinchi yarmi bilan bog‘liq. O‘tgan asrning 40- yillarida mikroorganizmlardan penisillin olish texnologiyasining yaratilishi bu fan rivojiga ijobiy burulish yasadi. Penisillin ishlab chiqarilishining yo‘lga qo‘yilishi va muvaffaqiyat bilan ishlatilishida keyingi avlod antibiotiklarini qidirib topish, ularni ishlab chiqarish texnologiyalarini yaratish va qo‘llash usullari ustida ishlarni tashkil qilish zarurligini oldindan belgilab qo‘ydi. Bugungi kunda yuzdan ortiqroq antibiotiklar ishlab-chiqarish texnologiyalari hayotga tadbiq qilingan. Antibiotiklar ishlab-chiqarish bilan bir qatorda aminokislotalar, fermentlar, garmonlar va boshqa fiziologik faol birikmalar tayyorlash texnologiyalari ham yaratila boshlandi. Bugungi kunda medisina va qishloq xo‘jaligi uchun zarur bo‘lgan aminokislotalar (ayniqsa organizmda sintez bo‘lmaydigan aminokislotalar), fermentlar va boshqa fiziologik faol moddalar ishlab chiqarish texnologiyalari yo‘lga qo‘yilgan. Oxirgi 20-30 yilda, ayniqsa mikrob oqsilini olish texnologiyasi rivojlanib ketdi. Qishloq xo‘jaligi uchun o‘ta zarur bo‘lgan bu maxsulotni ishlab chiqarish bilan bir qatorda undan unumli va oqilona foydalanish yo‘llari amalga oshirilmoqda. Oqsil ishlab chiqarishda har xil chiqindilaridan (zardob, go‘sht qoldiqlari) va parafindan foydalanish mumkinligi tasdiqlangan. Hozirgi paytda buning uchun metan va metanoldan foydalanish mumkinligi ham ko‘rsatib o‘tilgan. Keyingi vaqtda mikrob biotexnologiyasining rivojlanishi immobillashgan (maxsus sorbentlarga bog‘langan) fermentlar va mikroorganizmlar tayyorlash texnologiyalarini yaratilishi bilan uzviy bog‘liq bo‘ldi. Immmobilizasiya qilingan fermentlarni har xil jarayonlarda ishlatilishi (fermentlar muxandisligi) bu biokatalizatorlardan foydalanishni yanada faollashtirib yubordi. Endilikda fermentlar bir marotaba emas, bir necha marotaba (hatto bir necha oylab) ishlatiladigan bo‘lib qoldi. Mikroorganizmlar faoliyati va imkoniyatidan foydalanish, ularni hosildor turlarini (shtammalarini) yaratish bilan bog‘liq. Bunday vazifani mikrobiologlar bilan uzviy hamkorlikda genetiklar va gen muxandisligi usullaridan xabardor bo‘lgan boshqa mutaxassislar amalga oshiradilar. Mikrob preparatlarini ishlab chiqarishni faollashtirishning yana bir yo‘li ikki yoki undan ortiq bo‘lgan, biri-ikkinchisini faolligini oshirib bera oladigan (simbiozda ishlaydigan) mikroorganizmlar assosiasiyasidan foydalanishdir. Bu yo‘l hozirgi vaqtda fermentlar, antibiotiklar, vitaminlar va metan gazi olishda hamda oqova suvlarni tozalash jarayonlarida keng qo‘llanilib kelinmoqda. Mikrob biotexnologiyasining asosini mikrob faoliyati tashkil qilar ekan, faol mikroorganizmlarni saqlash, (eng avvolo faglardan va tashqi muhit ta’siridan) sharoitlarini aniqlash eng muhim vazifalardan biridir. Yuqorida aytib o‘tilganlar, mikrob biotexnologiyasining rivojlanishi bir qator o‘ta muhim muommolarini yechish bilan bog‘liq bo‘ladi va bu muommolarni yechishda na faqat mikrobiologlar, biokimyogarlar, biotexnologlar, balki muhandislar va texnologlar ishtirok etishlari zarur bo‘ladi. Bu esa, mikrob biotexnologiyasi fanini yaxshi o‘zlashtirib olish uchun yuqorida eslab o‘tilgan fanlardan xabardor bo‘lmoqlikni taqazo etadi.