5-Mavzu. Tuproq fermentlarining ahamiyati va ularni aniqlashda qo‘llaniladigan usullarning mohiyatini o‘rganish. Fermentlar

5-Mavzu. Tuproq fermentlarining ahamiyati va ularni aniqlashda qo‘llaniladigan usullarning mohiyatini o‘rganish.
Fermentlar (lotincha: fermentum achitqi), enzimlar- hayvon, oʻsimlik va bakteriyalarning tirik hujayralaridagi oqsilli katalizatorlar. Fermentlar maxsus xususiyatlari va kimyoviy reaksiyalarni tezlashtirishi bilan odatdagi katalizatorlardan farqlanadi. Ular katalizatorlar kabi kimyoviy reaksiyalarning faollanish energiyasini pasaytiradi.
1914-yil rus-nemis kimyogari G.S.Kirxgof undirilgan arpa donidan olingan ekstrakt taʼsirida kraxmalni qandgacha parchaladi. 1933-yilda fransuz kimyogarlari A.Payen va J.Perso birinchi marta arpa donidan amilaza fermentini ajratib oldilar. 19-asr oʻrtalarida mikrobiologiyanint asoschisi L.Paster achish jarayonini tirik mikroorganizmlar (achitqilar) koʻzgʻatadi va bu jarayon ularning hayoti bilan bogʻliq deb koʻrsatdi. 1897-yilda nemis kimyogari E.Buxner achitqidan spirtli achish jarayonini chaqiruvchi fermentni ajratib oldi.
20-asr boshlariga kelib nemis kimyogari R.Vilshtetter xodimlari bilan Fermentlarni ajratish va tozalashda adsorbsiya usulidan keng foydalandi. 20-30-yillarda J. Samor, birinchi kristallik ferment (ureaza), soʻngra pepsin va boshqa bir qator proteologik Fermentlarni kristall shaklida ajratib olgan.
20-asrning oʻrtalariga kelib, fizikkimyoviy taxlil (asosan, xromotografiya) va oqsil kimyosi usullarining rivojlanishi natijasida qator Fermentlar ning birlamchi strukturasi aniklandi. Mas, qoramol oshqozon osti bezining ribonukleaza fermentlari toʻrtta disulfid bogi bilan bogʻlangan 124 aminokislota qoldigʻidan iboratligi koʻrsatib berildi. Shundan keyin rentgen struktura taxlili yordamida bir qancha Fermentlarning ikkilamchi va uchlamchi strukturalari aniqlandi. Koʻp fermentlar toʻrtlamchi strukturaga ega ekanligi, yaʼni molekulalari tarkibi va strukturasi jihatidan turlicha boʻlgan bir qancha oqsil subbirliklar (biopolimerlar)dan iboratligi koʻrsatildi.
Fermentlar. barcha oqsillar kabi oddiy va murakkab boʻladi. Murakkab Fermentlarning molekulalari ikki komponentdan: oqsil (apoferment) va oqsil boʻlmagan — prostetik guruh komponentidan iborat. Prostetik guruh apofermentdan oson ajraladigan hollarda kofaktor yoki koferment deb ataladi. Uglevodlar, nukleotidlar, turli metallarning ionlari va boshqa birikmalar, vitaminlar hamda ularning hosilalari (vitaminlari kofermentlardan iborat 150 dan ortiq Fermentlar maʼlum) kofermentlar boʻlishi mumkin. Avitaminoz va gipovitaminozlarda koʻpgina ferment tizimining funksiyasi izdan chiqadi, bu butun organizm normal hayot faoliyatining buzilishiga sabab boʻladi.
Koʻpchilik fermentlar aʼzo va toʻqimalarda shu darajada kamki, qatto ularning absolyut miqdorini (mas, milligrammlarda) bilish qiyin. Shu sababli fermentlarning istalgan aʼzodagi miqdorini, ularning faolligiga qarab aniklanadi. Fermentlarning faollik birligi uchun bir min.da maʼlum miqdordagi substratning oʻzgarishini katalizlashga ketgan Fermentlar miqsori qabul qilingan.
Fermentlarning taʼsir etishi bir qator omillarga, xususan, temperatura va muhit pH ga (pH-vodorod koʻrsatkich) bogʻliq. Fermentlarning taʼsir etish optimum temperaturasi 38-60°, temperatura bundan yuqori boʻlsa, fermentlar odatda, denaturlanib oʻz faolligini yoʻqotadi. Pekin baʼzi fermentlar (mas, ribonukleaza, miokinaza) 100° issiqlikka ham chidaydi. Odam va issiq qonli qayvonlar fermenti 37-38°da, yaʼni tana haroratida taʼsir koʻrsatadi. Fermentlar faolligining traga bogʻliqligidan tibbiyot amaliyotida, jumladan, jarrohlikda foydalaniladi.
Koʻpchilik Fermentlar neytral reaksiyada (pH -7,0 da) faol boʻlib, kislotali va ishqorli muhitda ular oʻz faolligini yoʻqotadi. Kislotali muhitda faol boʻlgan pepsin va baʼzi toʻqima proteolitik Fermentlar (mas, katepsin D) hamda ishqorli muhitda (pH-8,0 da) faol boʻlgan tripsin bulardan mustasno.
Turli anorganik ionlar, xususan, turli xil metall ionlari fermentlar aktivatorlari hisoblanadi. Fermentlar faolligini susaytiruvchi birikmalar- ingibitorlar fermentlar bilan qoʻshilib, fermentativ faollikni yoʻqotadigan kompleks hosil qiladi.
Fermentlarning biosintezi genetik kod tomonidan nazorat etiladi. Ular ichki va tashqi omillar: mutatsiyalar, ionlovchi radiatsiya, ovkatlanish sharoiti va boshqa taʼsirida oʻzgarishi mumkin. Katalitik taʼsiri bir xil boʻlib, fizikkimyoviy xossasi bilan farklanadigan Fermentlar izofermentlar deyiladi. Hujayrada fermentlar faolligini boshqarishda hujayra tarkibiy qismini tashkil etuvchi strukturalar- mitoxondriyalar, mikrosomalar va boshqa katta rol oʻynaydi.
Enzimopatiya yoki fermentopatiya deb ataluvchi turli Fermentlar tizimi funksiyalarining buzilishi kishida koʻpchilik kasalliklarning kelib chiqishiga sabab boʻladi.
Turli omillar (radiatsiya, kimyoviy moddalar, viruslar, bakteriyalar va boshqalar) tufayli Fermentlarning optimal taʼsir etish sharoiti oʻzgarganda Fermentlarning qondagi faolligi pasayishi kuzatilgan. Uning bu xususiyatidan diagnostikada foydalaniladi. Fermentlarning kon zardobidagi faolligini aniqlash usuli keng qoʻllaniladi. Bu usul yordamida kasallikni boshlanish paytida aniqlash mumkin.
Fermentlar kasalliklarni aniqlashdagina emas, balki shu kasalliklarning ayrimlarini davolashda (enzimoterapiya) ham qoʻllaniladi.
Kishilarning amaliy hayotida, shuningdek, yengil, oziq-ovqat va kimyo sanoatlarida fermentlardan keng foydalaniladi.
Sug‘oriladigan tipik bo‘z tuproqlarda Toshkent viloyati Ohangaron tumani G‘allaquduq massivi Akrom fermer xo‘jaligida fermentativ faolligi yil fasllariga va ekin turlariga ko‘ra o‘rganildi. Ushbu xo‘jalikning sug‘oriladigan tipik bo‘z tuproqlarda bug‘doy, makkajo‘xori, kungaboqar, sabzi, piyoz ekilgan yerlari tuproq qatlamlarida invertaza, αβ-amilaza, katalaza, glyukooksidaza fermentlarining faolligi bahor, yoz va kuz fasllarida turlicha o‘zgarishi kuzatildi.
Katalaza-uning faollashuvi natijasida suv va erkin kislorodga tirik organizmlar uchun toksik bo‘lgan vodorod periksni ajratish mavjud. Mineral tuproqlarning katalaza faolligiga katta ta'sir ko‘rsatadigan o‘simliklar tomonidan ta'minlanadi. Qoida tariqasida, kuchli chuqur ildiz otgan o‘simliklardagi tuproqlar yuqori katalaza faolligi bilan ajralib turadi. Katalaza faoliyatining o‘ziga xos xususiyati shundaki, u profildan past darajada o‘zgarib turadi, u tuproqning namlik miqdoriga teskari bog‘liqdir va to‘g‘ridan-to‘g‘ri haroratda bo‘ladi.
Tipik bo‘z tuproqlarning bug‘doy, makkajo‘hori, kungaboqar, sabzi va piyoz ekilgan yerlarning 0-30 sm qatlamlarida katalaza miqdori bahor, yoz va kuz fasllari bo‘yicha o‘rganildi.
Bahorda bug‘doy va kungaboqar ekilgan yerlarda 0-30 sm qatlamidan olingan namunalarda, 1 g quruq tuproqda katalazalarning miqdori bug‘doyda 6,6± 0,23 ml 0,1 n KMnO4 ga 2,5s, makkajo‘xorida 12,25 ±1,1 ml 0,1 n KMnO4 ga 2,5s va sabzi ekilgan yerlarda katalazaning miqdori 0,1±0,02 ml 0,1 n KMnO4 ga 2,5s ga kamaygan.
Yoz faslida katalazani miqdori bug‘doy, makkajo‘xori, kungaboqar, sabzi va piyoz ekilgan yerlarning 0-30 sm qatlamlarida miqdori bir muncha oshib borganligi kuzatildi. Ayniqsa, bug‘doy ekilgan yerlarda ularning miqdori 2 xissaga ortib borgan. Ya'ni 13,8±2,5 ml 0,1 n KMnO4 ga 2,5s ni tashkil qilgan.
Kuz fasliga kelib, sabzi ekilgan yerlarda katalazalar miqdori tuproqning 0-30 sm qatlamida bir tartibga oshishi, ya'ni 4,9±0,2 ml 0,1 n
KMnO4 ga 2,5s ni tashkil qilganligi, piyoz ekilgan yerlarda ham shu holat ularning miqdori 15,3±0,37 ml 0,1 n KMnO4 ga 2,5s ni tashkil etishi kuzatildi. Sabzi va piyoz ekilgan yerlarda katalazalarning miqdori bir tartibda oshib borganligi kuzatildi (1-jadval, 4.2.1-rasm ).
D.G.Zvyaginsev tadqiqotlarida qora tuproqlarda fermentlarni boyitishda, katalaza faoliyati juda kam. Boshqa fermentlarda ham shunday jarayonlarni kuzatilgan.
Aniqlanishicha, turli organik erituvchilar fermentlar faolligiga turlicha ta'sir qiladi. Shu maqsadda turli organik erituvchilarni invertaza