1-topshiriq Biotexnologiya haqida umumiy tushuncha. Biotexnologiyani rivojlanish tarixi. Biotexnologiya fanining vazifalari. Seleksiya. Gen injeneriyasi. Hujayra injeneriyasi. Javoblar biotexnologiya

Genetik injeneriya (gen injeneriyasi) fani irsiyatning moddiy asosi — DNK molekulasini spetsifik tarzda bo'laklarga bo'luvchi va har qanday DNK bo'lagini bir-biriga uchm a-uch biriktiruvchii enzimlar ham da DNK bo'laklarini uzunligi bo'yicha bir-biridani o'ta aniqlik bilan ajrata oluvchi elektroforez usulining kashf eti-j lishi oqibatida vujudga keldi. Ayniqsa, DNK molekulasini tashkil etuvchi nukleotidlarning spetsifik ketma-ketligini (izchilligini)] aniqlash ham da xohlagan DNK bo'lagini avtomatik tarzda sintez qilish usullarining va uskunalarining kashf etilishi bu fanning jadalj sur’atlar bilan rivojlanishini ta ’minladi.

2-topshiriq

1.Mikrob jujayralarining mitobolizmini boshqarish.

2.Fermentlar aktivligini boshqarish.
3.RNK – polimeroza va bakteriyalardagi transperasiyaning boshqarilishi.
4. Mikroorganizmlarni genetik loyihalashtirish usullari.
5. Genetik injeneriya.

JAVOBLAR

1. 
   Genetika, biofizika, bioximiya fanlarining rivojlanishi va elektron mikroskop orqali bakteriyadagi fiziologik jarayonlar ustida morfologik, fizik-kimyoviy va fiziologik usullar asosida ilmiy ishlar olib borish bakteriyani molekulyar darajada o £rganishga imkon tug‘dirdi. Barcha tirik oiganizmlar bilan tashqi muhit orasida doimiy ravishda modda almashinuvi jarayoni o ‘tib turadi. M oddalar almashinuvi uchun zarur bo‘lgan yoruglik, anorganik va organik m oddalar bakteriyalar uchun manba bo‘lib hisoblanadi. Uglerodni o ‘zlashtirishiga qarab mikroorganizmlar 4 ta guruhga ajratiladi: — fototroflar, ular uchun energiya manbayi bo'lib yoruglik xizmat qiladi; — xemotroflar, ular uchun energiya manbayi b o iib kimyoviy moddalar xizmat qiladi; — autotroflar, ular uchun uglerod manbayi bo'lib C 0 2 xizmat qiladi; — geterotroflar, ular uchun uglerod manbayi bo'lib uglevodorodlar, moy kislotalar xizmat qiladi. Litotroflar (yunon. litos — tosh, trophe — oziqlanish) — energiyani anoiganik moddalarning oksidlanishidan (vodorod, karbonat angdrid, metan, ammiak, temir birikmalari, marganes, oltingugurt) oladilar va ular tabiatda moddalar aylanishida muhim rol o'ynaydilar. Geterotroflar havo tarkibidagi azotni o'zlashtiradilar (azotofiksatorlar). Geterotroflar saprofit va parazit mikroorganizmlarga bolinadilar.
   
2. 
   Saprofltlar (lot. saprophyticus — hayvon va o ‘simlik qoldiqlari bilan oziqlanuvchi). M ikroorganizmlaming ko‘pchiligi saprofit holda oziqlanadi. Ular tashqi muhitdagi organik moddalami iste’mol qiladilar. Parazitlar (lot. parasiticus — tirik organizmlar hisobiga oziqlanish). Bu guruhga ancha ko‘p mikroorganizmlar kiradi. M ikroorganizmlami saprofit va parazit deb shartli ravishda bo‘lish m um ­ kin. Chunki noqulay sharoitda b a’zi saprofltlar odam va hayvonlarda turli kasalliklami keltirib chiqarishi mumkin. Geterotroflaming autotroflarga nisbatan tarkibida uglerod atomlari assimetrik joylashgan organik birikmalarga ehtiyoji kattaroq boiadi. Oxirgi paytlarda geterotrof bakteriyalar ayrim turlarining ammiak va uglerod birikmalarini o ‘zlashtirib, ulardan murakkab uglevodlar va aminokislotalar sintez qilishlari aniqlangan. Masalan, E.coli ning tarkibida N H 4C1, M gS 04, KH 2P 0 4, N a H P 0 4 glukoza va suv b o ig an sintetik oziqa m uhitida o ‘sganligi aniqlangan. Bu m a'lum otlar shuni ko‘rsatadiki, mutlaq geterotrof mikroorganizm mavjud emas. Savol tug‘iladi: autotrof mikroorganizmlar oldin paydo bo'lganmi yoki geterotrof organizmlarmi? S.N.Vinogradskiy, V.L.Omelyanskiy, B.Nayt, A.Lvov va boshqalar autotrof bakteriyalarni birlamchi organizmlar deb tan olishgan. A. 1.Oparin, 1.1.Sorokin, N.D.Ierusalimskiy va boshqalar geterotroflarni birlamchi organizmlar deb hisoblashgan. Bu konsepsiyalardan xulosa qilish mumkinki, Yer atmosferasida kislorodsiz m uhitda yashovchi anaerob organizmlar birinchi bo‘lib yuzaga kelgan. Yerda yashil o ‘simliklarning paydo boiishi bilan autotrof organizmlar uchun kislorod hosil b o la boshlagan. O'stiruvchi omillar. Pepton, uglevod, moy kislotalari va anorganik birikmalardan tashqari, bakteriyalar maxsus moddalar, ya’ni o‘stimvchi omillarga ham muhtojlik sezadilar. O'stiruvchi omillar hujayradagi biokimyoviy jarayonlarda katalizatorlik vazifasini baja radilar. Ba’zi bakteriyalar oziqa muhitiga tashqaridan vitaminlarni qo‘shishga muhtojlik sezmaydilar. Chunki ular kerakli vitaminlarni o ‘zlari sintez qiladilar. Boshqalari esa vitaminsiz m uhitda o‘sa olmaydilar. Bunday mikroorganizmlar oziqa muhitiga vitamin qo‘- shilganda yaxshi rivojlanadilar. Biotin, vitamin B, (tiamin), B2 (riboflavin), B3 (pantoten kislota), B4 (xolin), B5 (nikotinam id), B6 (piridoksin), B7 (gemin), Bg (inozit) va boshqalar bakteriyalarning yaxshi o‘sishlari uchun kerakli bo'lgan vitaminlar hisoblanadi. 0 ‘stiruvchi om illar konsentratsiyasi m ikroorganizm larning oziqa muhitiga juda oz miqdorda (ularga talab 0,01 — 10,0 mkg/ml) qo‘shiladi. Vitamin yetishmaslik mikroorganizmlarning o‘smay qolishiga sabab boMadi. Bakteriyalar anorganik elementlarga muhtoj. Kaliy, katalizator sifatida, ba’zi fermentlaming faolligini oshiradi. Kalsiy nitrifikatsiyada ishtirok etib, tuproq mikroorganizmlariga azotni fiksatsiya qilishida yordamlashadi. Bakteriyalar hayotida fosfor, oltingugurt, magniy, tem ir va boshqa elementlaming ahamiyati katta. Temir nafas olish jarayonida ishtirok etadigan fermentning tarkibida mavjud bo‘lib, oksidlanish jarayonida katalizator vazifasini bajaradi. Temir sil mikobakteriyasining kimyoviy tarkibidagi muhim element hisoblanadi. Temir, rux, magniy, mis va boshqa mikroelementlaming ionlarining aktinomitsetlarda antibiotiklarning hosil bo‘lishida ham muhim rol o'ynashi aniqlangan. radilar. Ba’zi bakteriyalar oziqa muhitiga tashqaridan vitaminlarni qo‘shishga muhtojlik sezmaydilar. Chunki ular kerakli vitaminlarni o ‘zlari sintez qiladilar. Boshqalari esa vitaminsiz m uhitda o‘sa olmaydilar. Bunday mikroorganizmlar oziqa muhitiga vitamin qo‘- shilganda yaxshi rivojlanadilar. Biotin, vitamin B, (tiamin), B2 (riboflavin), B3 (pantoten kislota), B4 (xolin), B5 (nikotinam id), B6 (piridoksin), B7 (gemin), Bg (inozit) va boshqalar bakteriyalarning yaxshi o‘sishlari uchun kerakli bo'lgan vitaminlar hisoblanadi. 0 ‘stiruvchi om illar konsentratsiyasi m ikroorganizm larning oziqa muhitiga juda oz miqdorda (ularga talab 0,01 — 10,0 mkg/ml) qo‘shiladi. Vitamin yetishmaslik mikroorganizmlarning o‘smay qolishiga sabab boMadi. Bakteriyalar anorganik elementlarga muhtoj. Kaliy, katalizator sifatida, ba’zi fermentlaming faolligini oshiradi. Kalsiy nitrifikatsiyada ishtirok etib, tuproq mikroorganizmlariga azotni fiksatsiya qilishida yordamlashadi. Bakteriyalar hayotida fosfor, oltingugurt, magniy, tem ir va boshqa elementlaming ahamiyati katta. Temir nafas olish jarayonida ishtirok etadigan fermentning tarkibida mavjud bo‘lib, oksidlanish jarayonida katalizator vazifasini bajaradi. Temir sil mikobakteriyasining kimyoviy tarkibidagi muhim element hisoblanadi. Temir, rux, magniy, mis va boshqa mikroelementlaming ionlarining aktinomitsetlarda antibiotiklarning hosil bo‘lishida ham muhim rol o'ynashi aniqlangan. Masalan, Penicillium glaucum vino kislotasining L-izomeridan, Streptococcus lactis sut kislotasining L-izomeridan foydalanishi aniqlangan. Ko‘pchilik bakteriyalar leysinning L-izomeridan yaxshi foydalanadilar. Ko‘pchilik bakteriyalar D-izomerlardan foydalana olmaydilar. Metabolizmda ikkita, bir-biriga qarama-qarshi va shu bilan birga yagona jarayon ro'y beradi: konstruktiv va energetik. Konstruktiv m oddalar almashinuvi energiya yutishi bilan boradi. Bu moddalar almashinuvi uchun hujayraning uncha katta bolm agan miqdordagi oziqa materiali sarflanadi. Energetik moddalar almashinuvida hosil bo‘lgan energiya hujayra uchun zarur boigan energiyaga aylanadi. Shu jarayon sodir bolishi uchun ko‘p miqdordagi oziqa sarflanadi. Ikkita jarayon aloliida emas, balki bir-birini to ldirib turuvchi jarayondir.
   
3. 
   2. Fermentlar faolligining boshqarilishi
   Metabolizmni tashkil etuvchi kimyoviy reaksiyalarning tezligi muhit
   sharoiti va fiziologik holatga bog‘liq ravishda o‘zgaradi (boshqariladi).
   Metabolizmni boshqarishning asosiy mexanizmlaridan bo‘lib ferment
   faolligini boshqarish hisoblanadi. Boshqarilishning 3 bosqichi mavjud:
   1. Hujayra ichi boshqarilishi (substratlar, metabolitlar, aktivatorlar,
   ingibitorlar, pH, harorat, allosterik fermentlar). Bunday boshqarilish
   avtomatik kechadi.
   2. Gormonal boshqarilish. Oqsil tabiatli gormonlar va aminokislota
   hosilalari hujayraviy fermentlarni adenilatsiklaza tizimi orqali, steroid
   gormonlar va tiroksin gen darajasida fermentlar sintezini jadallashtiradi.
   3. Nerv tizimi orqali boshqarilish.
   Hujayra ichi boshqarilishi quyidagilarni o‘z ichiga oladi:
   a) faol bo‘lmagan o‘tmishdoshning faollanishi – proferment yoki
   zimogenning;
   b) faol bo‘lmagan oqsil-faol ferment kompleksini dissotsiatsiya qilish
   yo‘li bilan faollashtirish;
   d) ferment molekulasiga spetsifik modifikatsiya qiluvchi guruhni
   kiritish orqali faollantirish (fosforillanish/defosforillanish);
   e) teskari bog‘lanish orqali allosterik boshqarilish.
   

Har bir fermentning faolligi avvalambor substrat va reaksiya
mahsulotining konsentratsiyasiga bog‘liqdir:
Substrat va reaksiya mahsulotlari bilan bir qatorda fermentlar
faolligini boshqaruvchilarga koferment va kofaktorlarni keltirish
mumkin. Biologik sistemalarda ular konsentratsiyasini o‘zgartirish bitta
emas, balki bir guruh fermentlar faolligini o‘zgartirishi mumkin.
Fermentlar faolligini va shu jumladan, metabolik yo‘llarni
boshqarishda modifikatorlar muhim rol o‘ynaydi: ijobiy (effektorlar)
va salbiy (ingibitorlar). Effektor vazifasini kofaktorlar, metallar,
substratlar, metabolitlar o‘taydi.
Reaksiya tezligini pasaytiruvchi moddalarga fermentlar ingibitorlari
deb ataladi. Oqsil denaturatsiyasini vujudga keltiruvchi moddalar va
omillar (qizdirish, kislota, ishqor, og‘ir metall tuzlari va boshqalar)
fermentlarni ingibirlaydi. Qaytar va qaytmas ingibirlanish tafovut etiladi.
Qaytar ingibirlanishda reaksiya tezligining pasayishi ingibitor va
ferment o‘rtasidagi reaksiya tezligini qaytar pasayishi hisobiga boradi
Fermentlarning qaytmas ingibirlanishi mustahkam ferment va
ingibitor ta’sirida birikma hosil bo‘lishi bilan xarakterlanadi:
EI kompleksining hosil bo‘lishi kataliz jarayonida ishtirok etuvchi
ferment funksional guruhlari bilan kovalent bog‘ hosil bo‘lishi hisobiga
boradi. Ta’sir mexanizmiga ko‘ra qaytar ingibirlanish quyidagicha
bo‘linadi
1) raqobatli;
2) raqobatsiz;
3) raqobat qilmaydigan;
4) substrat;
5) allosterik.
Raqobatli ingibirlanishda ingibitor fermentning substrat bilan
birikadigan funksional guruhlari bilan birikadi. Raqobatli ingibitorlar
odatda substrat bilan tuzilishi jihatidan o‘xshaydilar. Klassik misol bo‘lib
SDGning malonat kislotasi bilan ingibirlanishi hisoblanadi, u qahrabo
kislota bilan struktura jihatidan o‘xshashdir; akonitaza ftorlimon kislota
bilan ingibirlanadi. Raqobatli ingibitor bilan substratning o‘xshashligi
natijasida bunday ingibirlanish izosterik ingibirlanish deb ham ataladi.
Raqobatsiz ingibirlanishda ingibitor ferment bilan funksional
bo‘lmagan guruhlar orqali bog‘lanadi. Raqobatsiz ingibirlanishga sianid
kislota, kimyoviy birikmalar, natriy ftorid, natriy azid va boshqalar ta’siri
misol bo‘la oladi. Ular ferment katalitik markaziga kiruvchi SH-
guruhlarni bog‘lab oladi. Raqobatsiz ingibitor ta’sirini substrat miqdorini
ko‘paytirib bartaraf qilish mumkin emas. Ingibitorga bog‘lovchi
moddalar bilan ta’sir etish mumkin. Bunday moddalar reaktivatorlar
deb yuritiladilar. Raqobat qilmaydigan ingibirlanish deb, ferment-
substrat kompleksiga ingibitorning birikishi bilan boradigan fermentativ
reaksiyaning pasayishiga aytiladi. Raqobat qilmaydigan ingibitor
ferment bilan substratsiz muhitda birikmaydi. Ayni vaqtda, ingibitor
substratning ferment bilan bog‘lanishini yengillashtiradi, keyin esa o‘zi ferment-substrat kompleksi bilan birikib, ferment faolligini ingibirlaydi.
Bu ingibirlanishning kam uchraydigan turidir.