Toshkent kimyo-texnologiya instituti «vinochilik texnologiyasi va sanoat uzumchiligi» fakulteti «biotexnologiya» kafedrasi
Download 4.48 Mb. Pdf ko'rish
|
Biologiya ma\'ruza 2022
11 – MAVZU:
KIMYOVIY SANOAT BIOTEXNOLOGIYASIDA BIOLOGIK FANLARNING AHAMIYATI 1-ilova Reja: 1. Kimyo sanoati xaqida tushincha. 2. Kimyoviy sanoatda biotexnologiyani roli. 3. Kimyo sanoatida fermentlarni roli. 4. Kimyoviy katalizatorlar 5. Fermentativ katalizatorlar. Kimyo sanoati — ogʻir sanoat tarmoqlaridan biri, xilma-xil kimyoviy mahsulotlar turlari: kon-kimyo xom ashyosi, asosiy kimyo mahsulotlari (ammiak, noorganiq kislotalar, ishqorlar, mineral oʻgʻitlar, soda, xlor va xlorli mahsulotlar, suyultirilgan gazlar va b.), plastmassa va sintetik smolalar, shu jumladan, kaprolaktam, sellyuloza atsetatlari, kimyoviy tola va iplar, plastmassa va shisha-plastiklardan materiallar va buyumlar, lok-boʻyoq materiallari, sintetik boʻyoqlar, kimyoviy reaktivlar, fotokimyo mahsulotlari, maishiy kimyo tovarlari va b. ni ishlab chiqaradi. K.s.ning mustaqil sanoat tarmogʻiga aylanishi sanoat toʻntarishi bilan bogʻliq. Sulfat kislota i. ch. boʻyicha dastlabki zavodlar 1740 y.da Buyuk Britaniyada (Richmond), 1766 y.da Fransiyada (Ruan), 1805 y.da Rossiyada (Moskva gubernyasi), 1810 y.da Germaniyada (Leypsig yaqinida) barpo etilgan. Toʻqimachilik va shisha-oyna sanoatining rivojlanishi bilan soda ishlab chiqaradigan zavodlar qurildi. Bunday korxonalar — soda zavodlari Fransiyada 1793 y.da (Parij yaqinida), Buyuk Britaniyada 1823 y.da (Liverpul), Germaniyada 1843 y.da (Elba boʻyidagi Shyonebek sh.da), Rossiyada 1864 y.da (Barnaul)da qurildi. 19-asr oʻrtalaridan Buyuk Britaniya (1842), Germaniya (1867), Rossiya (1892)da sunʼiy oʻgitlar ishlab chiqaradigan zavodlar ishlay boshladi. AQShda K.s. Yevropa mamlakatlariga nisbatan kechroq paydo boʻldi, lekin 1913 y.ga kelib kimyoviy mahsulotlar i.ch. hajmi boʻyicha jahonda 1- oʻringa chiqib oldi. Oʻzbekistonda tegishli xom ashyo manbalari boʻlishiga qaramay 20-asrning 30-y.larigacha K.s. deyarli yoʻq edi. 1910-y.larda ohak kuydirish, oʻsimlik boʻyogʻi olish, oltingugurt i.ch., ishqoriy moddalar tayyorlash, sovungarlik bilan shugʻullangan bir qancha kichik korxonalar (12 sovun zavodi, neftni haydash zavodi, 2 boʻyoq f-kasi) boʻlgan. Oʻsimliklarni himoya qilishning kimyoviy vositalari (defoliant, desikat, gerbitsid, insektitsid, foʻngitsidlar) Fargʻona "Azot" ishlab chiqarish birlashmasida (1965 y.dan, magniy xlorat defolianti), Navoiy "Elektrokimyo zavodi" AJ (1960 y.dan, gerbitsidlar — nitran, kotoraya, bronotak, insektitsidlar — fozalon, treflan va b.) ishlab chiqariladi. Respublika q.x.da oʻsimliklarni kasallik va zararkundalardan kimyoviy himoya qilishda koʻllaniladigan oltingugurt kukuni Shoʻrsuv kon-kimyo korxonasida hamda Muborak va Shoʻrtan gaz komplekslarada ishlab chiqariladi. Kimyoviy tolalar va iplar xilma-xil xalq isteʼmoli tovarlari i.ch.da keng qoʻllaniladi. Chirchiq "Elektrkimyosanoat" AJda kaprolaktam (1980 y.dan, yillik quvvati 70 ming t), Fargʻona kimyoviy tolalar zavodi (1959)da atsetat iplar, "Navoiyazot" AJda akril tolalari (1974 y.dan; yillik quvvati 23 ming t dan koʻproq), Fargʻona "Azot" ishlab chiqarish birlashmasida sellyuloza atsetati (yillik quvvati 42 ming t) ishlab chiqariladi. Fargʻona furan birikmalari zavodi (1946)da sellyuloza mustaqilligini taʼminlash boʻyicha paxta lintidan sellyuloza i.ch. ga ixtisoslashgan quvvatlar barpo etilgan. Fargʻona kimyoviy tolalar zavodida kaprolaktamni qayta ishlab, kapron va iplar tayyorlashga imkon beradigan quvvatlar bor. K.s.da gidroliz korxonalari Ikkinchi jahon urushidan keyingi yillardan qurila boshladi. Fargʻona furan birikmalari (1946), Yangiyoʻl biokimyo (1952), Andijon gidroliz (1953) zavodlarida asosiy xom ashyo — chigit shulxasi, sholi qobigʻidan texnik etil spirti, furfurol, ozuqa achitqilari (hamirturush), furil spirti, ksilit, laprol va b. mahsulotlar ishlab chiqarildi. 90-y.lar boshidan bu korxonalarda gʻalladan oziqovqat (etil) spirti i.ch. oʻzlashtirildi: "Andijon biokimyo zavodi" AJ (sobiq gidroliz zavodi) da yillik quvvati 915 ming dal (1994), "Qoʻqonspirt" AJda 1800 ming dal (1995) va "Yangiyoʻl biokimyo zavodi" AJda 915 ming dal (1996) etil spirti ishlab chiqaradigan yangi quvvatlar ishga tushirildi. Natijada oziq- ovqat, tibbiyot, atir-upa va b. sanoat tarmoklarini respublikaning oʻzida ishlab chikarilgan spirt bilan taʼminlash imkoniyati yaratildi. Bu korxonalarda yiliga 4 ming t ga yaqin karbon kislotalari ham ishlab chiqariladi. "Andijon biokimyo zavodi" AJda 1992 y.dan quruq xlorella biomassasini tayerlash yoʻlga qoʻyilgan. 58-rasm. Asosiy qurilma 59-rasm. Kimyoviy sintez Rezina mahsulotlari Angren "Rezinatexnika" AJ (1975)da ishlab chiqariladi. Ilgari, asosan, rezina mahsulotlari i.ch.ga ixtisoslashgan "Rezinatexnika" AJ 1987 y.dan xalq isteʼmoli tovarlari i.ch.ga oʻtdi. 1992 y.dan birlashmada yengil avtomobil shinalarini tayerlash oʻzlashtirildi. 1996 y.dan yiliga yengil avtomobillar uchun 1,5 mln. dona, yuk avtomobillari uchun 200 ming dona shina ishlab chiqaradigan quvvatlar ishga tushirildi. Respublikada plastmassa va propilen mahsulotlar ini qayta ishlovchi (Ohangaron "Santexlit", "Jizzaxplastmassa" AJ), turli markadagilok – boʻyoq mahsulotlari ("Toshkent lok-boʻyoq zavodi" AJ, 1946), mebel sanoati uchun sintetik smolalar (Fargʻona furan birikmalari zavodi), maishiy kimyo tovarlari ["Maishiy kimyo" AJ (Toshkent sh.,), 1987; Olmaliq maishiy kimyo zavodi, 1971 (hoz. Rossiyadagi "Kalina" konsernining "Pallada-Vostok" shoʻʼba korxonasi); Toshkent yogʻ-moy kti tarkibida sintetik yuvish vositalari zavodi, 1971] ishlab chikaradigan korxonalar ishlaydi. 2000 y.da respublika sanoati mahsulotlari umumiy hajmida K.s. (neft kimyosi sanoati bilan birga) hissasi 6,1 % ni tashkil etdi. 832 ming t mineral oʻgʻitlar (100% ozik, modda hisobida), 15 ming t sintetik smolalar va plastik massalar, 14,7 ming t kimyoviy tola va iplar, 985 ming t sintetik ammiak, 823,4 ming t sulfat kislota, 287 ming t oltingugurt va b. mahsulotlar ishlab chiqarildi. Chet mamlakatlardan AQSH, Yaponiya, GFR, Fransiya, Buyuk Britaniya va Italiya, Rossiya kimyoviy mahsulotlar i.ch. boʻyicha yetakchi oʻrinlarda turadi. Jahon boʻyicha K.s. ishlab chiqarishning 3/4 qismi shu mamlakatlar hissasiga toʻgʻri keladi. 60-y.lardan boshlab Yaponiya va Germaniya K.s. jadal rivojlandi. Kimyoviy sanoatlarga biologiyani axamiyati Farmasevtika korxonalarida biologiyani katta ahamiyati majjud. Farmatsevtik kimyo dori vositalari sifatini ta’minlashga oid bo‘lib, u kimyoviy qonuniyatlar asosida dori vositalarini olinishi, tuzilishi, fizik-kimyoviy xususiyatlari, kimyoviy tuzilishi va biologik faolligi o‘rtasidagi bog'liqlik, sifat nazorati usullari hamda dori vositalarini saqlash jarayonida kuzatiladigan o‘zgarishlami o'rganadi. 60-rasm Yosh mutaxassis, farmatsiyaning qaysi sohasida ishlashidan qat’iy nazar, u albatta dori vositalarining fizikaviy va kimyoviy xossalarini mukammal bilgan holda, ulaming sifati ustidan nazorat qilish, saqlash, qadoqlash va manzilga yetkazish kabi shart-sharoitlarga doir masalalami to'g'ri va tez hal qila bilishi lozim. Dori moddalaming kimyoviy tuzilishi bilan ulaming fizikaviy va farmakologik xossalari o'rtasidagi bog'liq qonuniyatlarini mukammal bilgan holda turli guruh dori modda (vitamin, gormon, antibiotik va boshqa)laming molekula tuzilishiga kimyoviy yoki biosintez usullar yordamida ma’lum bir o'zgarish kiritib, yarimsintetik yoki mutlaqo yangi kimyoviy tuzilishga ega dori moddalarini olish hamda ulaming sifatini nazorat qilishga doir talabnoma va qoidalami ishlab chiqish, dori moddalaming farmakologik ta’sirini va xavfsizligini ta’minlash maqsadida ulaming sifatini nazorat qilish usullarini ishlab chiqib, umumlashtirish (unifikatsiyalash) kabi muammolami hal etish farmatsevtik kimyo fanining asosiy vazifalaridir. Bundan tashqari, farmatsevtik kimyo fani turli tashqi omillar ta’sirida dori moddalarda yuz berishi mumkin bo'lgan kimyoviy va fizikaviy o'zgarish (oksidlanish-qaytarilish, gidrolizlanish, izomerlanish, parchalanish va boshqa)lami tushuntirib, shu asosda yaroqlilik muddatini belgilash, barqarorligini saqlab turish hamda dori preparatlarini tayyorlashda ulaming tarkibiga kiruvchi moddalarning kimyoviy jihatdan bir-biriga mos kelish-kelmasligini oldindan bilishga, shuningdek, ongli ravishda dori moddalarini saqlash sharoitini va sifatini me’yoriy hujjatlar asosida to'g'ri baholab berishga yordam beradi. Dori moddalarining organizmda biotransfarmatsiyalanishi natijasida hosil bo‘ladigan metabolitlami aniqlash, ulaming biologic faollikka ta’sirini o'rganish orqali yangi dori vositalarini loyihalashtirish, muomalasi cheklangan prekursorlar, giyohvandlik vositalari va psixotrop moddalami tez va oson aniqlash usullarini ishlab chiqish kabi vazifalar ham farmatsevtik kimyo zimmasiga yuklatilgan. 61-rasm Xalqaro GLP va GMP talablariga ko‘ra dori vositasini ishlab chiqarish jarayonida asosiy xomashyo, oraliq mahsulotlar va provard mahsulotning sifatini uzluksiz nazorat qilib borish lozim. Bu esa dori vositalarini ishlab chiqarish va sifatini nazorat qilish bosqichlarini boshqaradigan yuqori malakali, salohiyatli, raqobatbardosh farmatsevtanalitiklami tayyorlashni taqozo etadi. Keyingi vaqtda nafaqat farmatsevtika oliy ta’lim muassasalarida balki dunyoning bir qator yetakchi universititetlarida ham farmatsevtanalitiklar tayyorlashga o‘tilgani yuqoridagi fikrimizning yorqin dalilidir. Farmatsevtik kimyo o'zining amaliy faoliyatida noorganik, organik, analitik, fizik-kolloid kimyo, fizika va matemavika fanlarining nazariya va qonunlari, ulaming usullaridan foydalangan holda dori vositalarini olish, sifatini nazorat qilish, yaroqlilik muddati va barqarorligini o'rganish borasida faol ish olib boradi. Bu fanlar farmatsevtik kimyo fanining shakllanishida va rivojlanishida katta zamin vazifasini o'taydi. Farmatsevtik kimyo farmakognoziya, dori turlari texnologiyasi va boshqa ixtisoslik fanlari orasida markaziy o'rinni egallashi bilan birga, ular bilan uzviy bog'langan. Masalan, farmakognoziya fani turli dorivor o'simliklar va ulardan olinadigan mahsulotlarni fitokimyoviy o'rganib, farmatsevtik kimyo faniga kelgusida yangi dori moddalarini yaratishga va ularning tahlil usullarini ishlab chiqishga imkon beradi. Dori turlari texnologiyasi ishlatishga qulay bo'lgan har xil dori shakllarini tayyorlash yoilarini o‘rgansa, farmatsevtik kimyo ularning sifatini nazorat qilish usullarini hamda dorilami tayyorlashda komponentlarning fizikaviy va kimyoviy xossalaridan kelib chiqib, birbiriga mos kelmaydigan dori moddalarini aralashtirib bommaslik sabablarini asoslab beradi. Toksikologik kimyo fani zaharli va organizmga kuchli ta’sir ko'rsatuvchi dori moddalarini aniqlash bo‘lib, ular o‘z faoliyatida farmatsevtik kimyoda qoMlaniladigan fizikaviy, kimyoviy, fizikkimyoviy usullardan keng foydalanilanadi. 0 ‘z navbatida farmatsevtik kimyo fanida olib borilayotgan sintez usuilari noorganik va organik kimyo fanlari, tahlil ishlari esa analitik kimyo nazariy bilimlari va qoidalariga mos ravishda amalga oshiriladi. Ammo ta’kidlash lozimki, farmatsevtik kimyoda bajariladigan sintez va tahlil usullarida yuqori darajada aniqlik talab qilinib, tahlil ishlari majburiy uch bosqichda amalga oshiriladi: bular, moddaning chinligi, tozaligi (yot aralashmalar ruxsat etilgan miqdori) va miqdorini aniqlashdir. Yuqorida qayd etilgan ma’lumotlar farmatsevtik kimyoni tahlil obyektlari turli-tumanligi, kimyoviy tuzilishi, fizikaviy xossalari, modda massasi, komponentlar soni, turdosh yoki yot moddalar mavjudligi bilan keng qamrovli hisoblanadi. Farmatsevtik kimyo obyektlariga quyidagilar kiradi: dori moddalari (substansiyalar) - kelib chiqishi tabiiy va sun’iy bo‘lgan, qoMlashga ruxsat etilgan biologik faol moddalar; dori vositalari - kelib chiqishi tabiiy va sun’iy boMgan bir yoki bir nechta dori moddalari (substansiyalar) hamda yordamchi moddalar asosida hosil qilingan, kasallikning oldini olish, tashxis qo‘yish va davolash uchun qoMlashga ruxsat etilgan vositalar. Ular jumlasiga immunobiologik, radiofarmatsevtik va parafarmatsevtik preparatlar, gomeopatik, tashxis qo‘yish va sterilizatsiya vositalari, shuningdek, dori vositalarini ishlab chiqarish va tayyorlash uchun moMjallangan dori moddalari (substansiyalar) kiradi; farmakologik vositalar-belgilangan farmakologik faollikka ega boMib, klinik sinov obyektlari hisoblanadigan muayyan dori shaklidagi moddalar yoki moddalar aralashmasi; 62-rasm Kataliz katalizator, deb ataluvchi modda vositasida kimyoviy reaksiya tezligining oʻzgarishidir. Reaksiyada ishtirok etayotgan reagentlardan farqli oʻlaroq, katalizator reaksiyaga kirishmaydi. Reaksiyani tezlatuvchi katalizatorlar musbat katalizator, sekinlatuvchilari esa ingibitor deyiladi. Katalizator faolligini oshiruvchi moddalar promouter, kamaytiruvchi moddalar esa katalitik zahar, deb ataladi. Kataliz (yun. katalysis — buzilish, parchalanish) — kimyoviy reaksiyalar tezligining baʼzi moddalar (katalizatorlar) taʼsirida oʻzgarishi. Katalizator reaksiyaga kirishuvchi modda (reagent)lar bilan bir qancha oraliq birikmalar hosil qilib, reaksiya nihoyasida miqdori va tarkibi oʻzgarmasdan ajralib chiqadi. Katalizator sifatida turli xil moddalar (gaz, suyuqliklar va qattiq moddalar) ishlatilishi mumkin. Reagentlar va katalizatorlarning fazaviy holatiga qarab katalitik jarayonlar, asosan, gomogen va geterogen K.ga boʻlinadi. Bundan tashqari, mikrogeterogen, fermentativ katalitik jarayonlar ham mavjud. Gomogen K.da reagentlar bilan katalizator bir jinsli aralashma hosil qiladi. Reaksiya gaz yoki suyuq fazada boradi. Katalizator sifatida atomlar, ionlar, molekulalar ishtirok etishi mumkin. Bunday katalitik jarayon mexanizmini sharxlash uchun oraliq moddalar nazariyasi ishlab chiqilgan Fermentativ kataliz, biokataliz, fermentlar ta'sirida kimyoviy reaksiyalarni tezlashtirish. Hayot faoliyati ozuqa moddalarining bo'linishi, organizm uchun zarur bo'lgan kimyoviy birikmalarning sintezi va ularning energiyasini fiziologik jarayonlar (mushaklar, buyraklar ishi, asab faoliyati va boshqalar) energiyasiga aylantirishning ko'plab kimyoviy reaktsiyalariga asoslanadi. Bu reaksiyalarning barchasi tirik organizmlar uchun zarur boʻlgan tezlikda sodir boʻlishi mumkin emas edi, agar evolyutsiya jarayonida Fermentlar yordamida ularni tezlashtirish mexanizmlari paydo boʻlmagan boʻlsa. Oʻz vaqtida kimyoviy ishlab chiqarishda keng qoʻllaniladigan Fermentativ kataliz to. biologik boʻlmagan katalizdan tubdan farq qiladi, deb hisoblangan. Bu gʻoya Fermentativ katalizning uchta farqlovchi xususiyatiga asoslangan edi: juda yuqori samaradorlik (reaktsiya tezligini 1010-1013 marta oshirish) va oʻziga xoslik, yaʼni selektivlik (har bir fermentning qatʼiy belgilangan biologik substratlar oʻzgarishini katalizlash qobiliyati). , ba'zan faqat bitta modda, yo'nalishga) biologik bo'lmagan katalizda erishib bo'lmaydi. Fermentativ katalizning oʻziga xos xususiyati ham uning sozlanishi - biokatalizator - fermentning organizm ehtiyojlariga qarab faolligini oshirish yoki kamaytirish qobiliyatidir. Lekin Fermentativ kataliz to. mexanizmini oʻrganish shuni koʻrsatadiki, unga oddiy kimyoviy reaksiyalar asos boʻlgan qonunlar va tamoyillar amal qiladi. Fermentativ katalizning reaksiyalaridagi farq fermentlar strukturasining murakkabligi va moddalarning kataliz jarayonida amalga oshiradigan kimyoviy oʻzgarishlari bilan belgilanadi. Fermentativ katalizning samaradorligi kimyoviy reaksiyaning ferment ishtirok etadigan bir qancha energetik yengilroq oraliq reaksiyalarga boʻlinishi natijasida erishiladi. F. uchun eng muhim reaksiya birlamchi ferment-substrat kompleksining hosil boʻlishi butun jarayonni tezlashtirish uchun yetarli energiya ortishi beradi. Bunday kompleksni shakllantirish zarurati haqidagi g'oya, Michaelis-Menten tomonidan tavsiflangan ferment (E) va substrat (S) kontsentratsiyasiga fermentativ reaktsiya tezligining (V) bog'liqligini o'rganishdan kelib chiqqan. tenglama: , bu yerda k3 va Kt har bir reaksiyaga xos konstantalardir. Ko'pgina fermentativ reaktsiyalar uchun eksperimental ravishda o'rnatilgan ushbu bog'liqlik, agar substratning reaktsiya mahsulotiga (P) aylanishi ferment va substrat o'rtasidagi kompleksning hosil bo'lish va parchalanish mexanizmiga ko'ra sodir bo'lsa, nazariy jihatdan olinishi mumkin - ES-kompleks : bu erda k1, k-1 va k + 2 strelkalar bilan ko'rsatilgan jarayon bosqichlarining tezligini tavsiflovchi konstantalar va nisbati (k-1 + k + 2) / k-1 = Kt. Agar reaksiyada bir emas, balki bir nechta (ko'p hollarda ikkita) substrat ishtirok etsa va ES kompleksi bir emas, balki bir necha bosqichda reaktsiya mahsulotlarini hosil qilsa, bog'liqlik yanada murakkab tenglamalar bilan ifodalanadi, ammo ular ham mumkin. faqat ES komplekslarining birlamchi shakllanishi tushunchasi asosida olinishi mumkin. Ko'pgina fermentlar uchun ES komplekslarini shakllantirishning bevosita dalillari olingan. Shunday qilib, dehidrogenazlar va peroksidazalar ishtirokida komplekslar hosil bo'lishi spektral usullar bilan isbotlangan; kristall holda ajratilgan. D-aminokislota oksidazning D-alanin bilan, karboksipeptidaza A ning glitsil-L-tirozin bilan davlat komplekslari. Ba'zi hollarda ES komplekslarining fazoviy tuzilishi rentgen nurlari difraksion tahlili bilan o'rnatildi. F. to.ning yuqori oʻziga xosligi substrat strukturasining fermentning faol markazi strukturasiga qatʼiy geometrik va elektron mos kelishi bilan izohlanadi, bunda substrat sorblanadi va keyin kimyoviy oʻzgarishlar sodir boʻladi. Faol markazning geometrik va elektron tuzilishi va u bilan reaksiyaga kirishadigan substrat molekulasi (substratlari) hududlarining mos kelishi (to'ldiruvchisi) substratning faol markazga yaqinlashishi paytida erishiladi deb taxmin qilinadi (gipoteza). D. E. Koshlandning yozishmalari, AQSh). Kimyoviy faol guruhlar (aminokislotalarning funktsional guruhlari) ansambli bo'lgan fermentning faol markazi ko'pincha polipeptid zanjirida bir-biridan uzoqda joylashgan, lekin kosmosda yaqin joylashgan aminokislotalar qoldiqlaridan hosil bo'ladi. oqsilning globulyar tuzilishi. Ko'pincha faol markazlarni qurishda past molekulyar og'irlikdagi moddalar (metall ionlari, organik kofaktorlar) ishtirok etadi. Oqsillar va polipeptidlarning gidrolizlanishini katalizlovchi va zanjir uzunligi 246 aminokislota qoldig'iga ega bo'lgan a-ximotripsin molekulasida faol markaz serin qoldiqlari (zanjirdagi qoldiqning tartib raqami 195), gistidin ( No 57), izolösin (No 16) va aspartik kislota (No 102 va No 194). RNK parchalanishini katalizlovchi va 124 ta aminokislotadan tuzilgan ribonukleaza faol markazi lizin (№ 7 va № 41), arginin (No 39) va gistid (No 12 va № 119) tomonidan hosil bo'ladi. qoldiqlari. Faol markazlar pl. fermentlar kam molekulyar moddalar - F. ga kofaktorlar ishtirokida ishlaydi.Bularga vitamin hosilalari, kofermentlar, shuningdek, ayrim metallarning ionlari (Na, K, Ca, Mg, Zn, Fe, Cu, Co, Mo va boshqalar) kiradi). Download 4.48 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling