Янги продуцентлар яратиш биотехнологиями гурух талабаси Абдуллаев Хаётбек Қ абдул қ илди: С.Шеримбетов

Режа 1. Продуцентларни яратиш уснуллари 2. Табиатдан ажратиш уснуллари 3. Селекция уснуллари 4. Ген муҳандислиги уснуллари Хулоса Фойдаланилган адабиётлар

Продуцентларни яратиш уснуллари Микроорганизмларнинг табиий штаммларини ҳосилдорлиги кўпинча талаб даражасидан паст бўлади. Ҳосилдор штаммлар яратиш учун, йўналтирилган селекция уснулидан фойдаланилади. Бунинг учун кимёвий мутаген ларёк и радиационно нурлардан фойдаланилади. Селекция ва танков ишлари баъзида йиллаб вақт игаллайди ва натижада микроб ҳосилдорлигини 100 ва ундан ҳам кўпроқ маротабалаб ошириш мамкин бўлади. Масалан, ҳозирги давида саноат уснулида ишлатиб келинаётган пенициллин антибиотики синтез қиладиган продуцентнинг фаоллиги дастлабки штаммларга қараганда 10 минг маротабадан ошиб кетган.

Микроорганизмлар селекцияси

Юқори фаолликка ёки ҳосилдорликка ига бўлган штамм яратиш учун селекционер, табиий штамм ни генетик материалларини ўрганиш борасида ўта мураккаб, ўта нафис ишларни амалга ошириши лазим бўлади. Бунда, генералнинг рекомбинациями билан боғлиқ бўлган барча уснуллардан, хусусан: конъюгация, трансдукция, трансформация ва бошқа генетик жараёнлардан фойдаланишга тўғри келади.

Генларни клонлаш стратегиями Протопластларнинг қўшилиши орқали маҳсулдор мутант штаммлар олиш механизмы

Табиатдан ажратиш уснуллари Микроблар дунёси кинг ва холма-хильдир. Уларга прокариотлар-бактериялар, актиномицетлар (шуйълали замбуруғлар), риккецийлар ва қисман эукариотлар-ачитқи замбуруғлари, ипсилон замбуруғлар, инг сода жониворлар ва сув ўтлари кради. Уларни умумлаштириб курган хусусиятлари-кичиклиги бўлиб, улар фақат микроскоп остуда яққол кўринадилар. Ҳозиргача микроорганизмларнинг 100 мингдан кўпроқ турлари аниқланган. Аниқланмаганлари ҳам шуйндан кўпроқ бўлса жаб эмас. Шунча кўп микроорганизмлардан кераклисини қандай танлаб олиш мамкин, қандай қилиб витаминлар, оқсил мода лари, антибиотиклар, декстрин, қўйингки, бизга керакли бўлган моддаларни ишлаб чиқариш имкониятига ига бўлганларини танлаб олишимиз мамкин?

Бу саволларга жавоб олиш учун инг давало микроорганизмларни ажратишни тўғри йўлга қўйиш заур. Ўзига хос жойлардан, яъни ёғ парчаловчи фермент синтез қиладиган микроорганизмларни–ёғ завод тупроқларидан; углеводород оксидловчиларни-бензин қуйиш шахобчалари тупроқларидан, виночиликда қўл келадиган ачитқиларни-ток ўсимлигидан, кислород сиз шароитда целлюлоза парчаловчи ва метан ҳосил қилувчиларни йирик шохли ҳайвонларни оғиз бўшлиғидан ва ҳ.к. қидирмоқ ва ажратмоқ даркор. Ажратиб олинган тажриба нусхалари махсус таркибга ига бўлган суюқ озиқа муҳитига ўтказилади. Бу озиқа муҳити-электив озиқа муҳити дебет оладьи. Бу муҳит таркиби ва шароитини танлаб, ўзгартириш натижасида махсус биотехнологии шароит учун заур бўлган микроорганизмлар ажратиб олинади. Танлов амилларига инг давало, энергия манбаи, углерод, азот манбалари, рН, ҳарорат, басим ва бошқалар кради. Масалан, амилаза ферменты ишлаб чиқариш муаммосини ечиш учун угона углерод манбаи қилиб крахмал; протеаза ферменты учун оқсил моддалар; целлюлаза ферменты учун целлюлоза сақловчи моддалардан фойдаланилади. Шу тарзда микроорганизм тўпламлари олинади.

Микроорганизмлар танлашнинг иккинчи йўли микроорганизмлар тўпламида мавжуд культуралар орасидан танлаб олиш. Бу ҳолда микроорганизмларни физиология сива биокимёсини ўрганиш асосида амалга оширилади. Масалан, антибиотиклар ҳосил қилувчиларни актиномицетлар орасидан; гидролитик ферментлар синтез қилувчиларни грамм мусбат бактериялар орасидан; этанол ҳосил қилувчиларни иса ачитқи замбуруғлар орасидан ахтармоқ лазим бўлади ва ҳ.к. Ажратиб олинган микроорганизмларни мақсадли моддалар (ферментлар, антибиотиклар, витамин ларва ҳ.к.) синтез қилиш хусусиятлари асосий кўрсаткич бўлиб хизмат қилсада, замонавий биотехнология продуцентларга бир қатор қўшимча талаблар қўяди. Энг давало, бу талаблар қуйидагилардан иборат: ўсиш тезлигининг юқорилиги; арзон озиқа муҳитида ўсиш қобилияти; бошқа микроорганизмлар билан зарарланишдан сақланиш хусусияти; фага чидамлилиги ва ҳ.к.

Биотехнологик жараёнлар учун заур манбаларни ажратиш, танлаш куда муҳим босқич бўлсада, родий танлаш билан керакли, барча хусусиятлари (фаоллиги, ўсиш тезлиги, технология гомес лиги, мўътадиллиги ва ҳ.к.) тўғри келадиган микроорганизмларни топишь ўта мушкул масла. Шунинг учун ҳам танлаб олинган микроорганизмларнинг баъзи бир хусусиятларини, унинг табиатини керакли йўналишда ўзгартириш лазим бўлади. Бунинг учун иса селекция уснулларидан фойдаланилади. Худди шуй йўлларни қўллаш натижасида микроорганизмларнинг фаоллиги ўн, юз ва ундан ҳам ортиқроқ маротаба кўпайиши мамкин.

Селекция уснуллари Мутантлар – ДНК ни ташкил этувчи нуклеотидлар кетма-кетлигининг ўзгарганлиги сабали, наслдан-наслега ўтувчи версий хусусияти ўзгарган ҳужайралардир. Селекциянинг бош йўли - продуцентларни таваккал қилиб танлашдан-геном тузилишини ақлий ўзгартиришгача бўлган йўлдир. Шунга қарамасдан, тасодиф танлаш уснули микроб биотехнологиями учун куда ката рол ўйнайди. Шу йўл билан узоқ вақтлар мобайнида пиво, вино, озиқ-овқат (нон) ачитқилари, уксус, про пион кислота лари ҳосил қилувчи бактериялар танлаб олинган. Бу орда, босқичма-босқич танков ҳақида гап кетади, яъни ҳар бир босқичда танлаб борис. Ўзидан молдинги босқичдагисидан фаолроқ бўлган штаммларни танлаб олиш йўли билан биотехнология талабларига жавоб бера оладиган штаммларни танлаш мамкин бўлади. Бу уснулни камчилиги, биотехнологии жараёнларнинг бирданига кўтарилмаслигидир. Бундай мутантлар ДНКсида ўзгаришлар куда ҳам кам учрайди. Умуман олганда ирсият ўзгариши учун (мутация бўлиши учун) ген ўрта ҳисобда маротаба иккиланиши лазим.

Шунга қарамасдан, бу уснулнинг имкониятлари ҳозирча тугагани йўқ. Микроб ҳужайралари сони кўп бўлган (1 мл суюқликда камила 10 9 ҳужайра бўлган) шароитда ва ката ҳажмда, узоқ вақт тўхтовсиз ўстириш натижасида янги мутантлар кўпроқ ҳосил бўлиши кузатилган. Бунга мисол қилиб, Saccharomyces uvarum ачитқисининг серҳосилроқ ва спиртга чидамли мутантыни кўрсатиш мамкин. Бу ачитқини узоқ вақт ўстириш натижасида (650 соат), ҳатто, 10% ли спирт эритмасига чидамли бўлган мутанты ҳосил бўлган. Индуцирлаш (мутация ни бирданига, скраб ҳосил қилувчи амил) мутагенез - селекция ни тез ва сос ўтказишга олби келадиган амиллардан беридир. Бундай хусусиятларга ультрабинафша, рентген нурлари, баъзи-бир кимёвий моддалар (этилметансульфонат, N-метил-N-нитро-N-нитрозогуанидин ва бошқа нитрозаминлар) акридин бўёқлар, бромурацил ва бошқалар кради. Бу амиллар таъсир қилганда ДНКнинг бирламчи тузилиши бузилади.

Бу уснул билан селекция қилганда ҳам босқичма-босқич, микроорганизм клон лари (ҳужайра ёки микроорганизмлар тўплами) биокимёвий (барча керакли хусусиятлари бўйича) текширувдан ўтказилади ва инг фаоллари ажратиб олиниб, мутагенерал билан қайта таъсир этилади. Бу жараён токи, кўзда тутилган натижага эришилгунгача олби борилади. Бу уснулнинг инг ката камчилиги – кўп меҳнат талаб қилиниши ҳамда мутация нинг нема ҳисобидан бўлганлигини билмасликдир. Масалан, оғир металлурга чидамли мутантлар тўғрисида фикр юритилганда қуйидаги фикрларга калиш мамкин: бактериялар томонидан катионларни ютиш тизимининг пасайганлиги; ҳужайра томонидан ютилган металларни чиқариб ташла жараёнининг тезлашганлиги; бактерияларнинг оғир металлар таъсири остуда сусайиши система сини қайта қурилиши ва ҳ.к.

Ген муҳандислиги уснуллари Ўтган асрнинг 70–йилларида биотехнологияда янги тажриба технологиями–генетик (ген) муҳандислик яратилди. Бу уснулнинг асосида ҳужайрадан ташқарида рекомбинант ДНК яратиш ётади. Бу технологиядан фойдаланиш оқибатида генерални соф ҳолда ажратиш, уларни модификация қилиш, бикини иккинчисига улан, генерал мажмуаси яратиш, оқибатида бутунлай янги хусусиятга ига бўлган оқсил синтез қилиш имконияти яратилди ва уни оқсиллар муҳандислиги деб аталди. Бу уснул ҳужайра ферментларини барча жараёнлар бошланишини ёки охирини танишига асосланганида. Матрицадан нусха олиш ёки матрица да ишлайдиган ферментлар учун жараённи боши ва охири оралиғидаги нуклеотидларларни берин-кетинлиги қандай бўлиши аҳамият касб этмайди. Структура гений таркибига ДНК киритиш ҳолати чизмада келтирилган.

Плазмида ДНК си ва бактерия ҳужайрасидан фойдаланиб гений клонлаш чизмаси

Прокариот ҳужайраларга бекона генетик ахборот киритиш

Ген муҳандислиги муаммолари билан шуйғулланадиган амилларни асосий вазифаларидан бери ҳам шуйндай берикмаларни етарлича синтез қила оладиган бактериялар штаммларини яратишга бағишланган. Бу жараённинг асосий қийинчиликлари, штамм яратиш билан боғлиқ эмас, балки, яратилган штаммда синтез қилинган оқсил мода ларини керакли меъёрда ушлаб туриш, уларни модификацияга учраб, микроорганизм ҳужайрасида парчаланиб кетмаслиги учун шароит яратиш билан ҳам узкий боғлиқдир. 6 а-чизмада ҳужайранинг фермент тизимини жараённи бошланиш ватага ш сигналини беляши ва бу жараёнлар орасидаги нуклеотидларни кетма-кетлигига бефарқ эканлиги кўрсатилган.

Хулоса Биотехнология саноатида продуцент сифатида прокариотлар–(бир ҳужайрали, ядроси мукаммал бўлмаган организмлар)–бактериялар, актиномицетлар, риккецийлар ва бутан эукариотлар (бир ва кўп ҳужайрали, ядроси мукаммал, хромосома лари махсус липопротеид табиатли мембраналар билан ўралган)–ачитқи ва мицелиал замбуруғлар, инг сода жониворлар ва сув ўтлари ҳамда уларнинг ҳар хил уснуллар (селекция, мутагенез, ҳужайра ва ген муҳандислиги) орқали олинган мутантларидан фойдаланилади. Бугунги кунда биотехнологии жараёнларда табиатда тарқалган 100 мингдан ортиқ туркумга мансур бўлган микроорганизмлардан фақатгина бир неча юзтаси ишлатилади, колос. Биотехнология жараёнларида ишлатиш учун таисия этиладиган продуцентларга ката талаблар қўйилади, уларнинг умумийлари қуйидагилардан иборат: ўсиш тезлигининг баландлиги, арзон озиқа муҳитида ўсиши, бошқа микрофлорага ва фага чидамлилиги, юқори ҳосилдорлиги.