Биотехнологиянинг ҳозирги замон биологиясида тутган ўрни ва аҳамияти. Биотехнологиянинг объектлари. Ген инженерлиги - Биотехнология - Презентации

Информация о документе

Цена	3000UZS
Размер	494.9KB
Покупки	0
Дата загрузки	19 Январь 2024
Расширение	pptx
Раздел	Презентации
Предмет	Биотехнология

Биотехнологиянинг ҳозирги замон биологиясида тутган ўрни ва аҳамияти. Биотехнологиянинг объектлари. Ген инженерлиги

Купить

БИОТЕХНОЛОГИЯНИНГ ҲОЗИРГИ ЗАМОН БИОЛОГИЯСИДА ТУТГАН ЎРНИ ВА АҲАМИЯТИ. БИОТЕХНОЛОГИЯНИНГ ОБЪЕКТЛАРИ. ГЕН ИНЖЕНЕРЛИГИ. ЎСИМЛИКЛАР ВА ҲАЙВОНЛАР ГЕН ИНЖЕНЕРЛИГИ

1. БИОТЕХНОЛОГИЯНИНГ ҲОЗИРГИ ЗАМОН БИОЛОГИЯСИДА ТУТГАН ЎРНИ ВА АҲАМИЯТИ. 2. БИОТЕХНОЛОГИЯНИНГ ОБЪЕКТЛАРИ. 3. ГЕН ИНЖЕНЕРЛИГИ. ЎСИМЛИКЛАР ВА ҲАЙВОНЛАР ГЕН ИНЖЕНЕРЛИГИ

Биотехнолоиянинг ҳозирги биология фанидаги ўрни ва аҳамияти  Маълумки, биологияга бошқа табиий фанлар - физика, химия, математика каби фанларнинг ютуқларини татбиқ қилиниши, замонавий биология фанининг ривожланишига олиб келди.  XX асрнинг иккинчи ярмида биохимия, молекуляр генетика ва молекуляр биология соҳаларида эришилган фундаментал ютуқлар, ҳужайра фаолиятини бошқаришни турли механизмларини очилишига сабаб бўлди.

Биология соҳасида яратилган оламшумул янгиликлар ва ишланмалар замонавий биотехнологияни ривожланишига туртки бўлди ва улар қуйидагилардир: Биологик системалардаги ирсий ахборотни сақланиши ва авлодданавлодга узатилишида нуклеин кислоталар ролини исботланиши; Барча тирик организмлар учун универсал ҳисобланган генетик код тузилишини аниқланиши; Организмларнинг бир авлодини ҳаёти жараёнида генлар фаолиятини бошқариш механизмларини очиб берилиши; Микроорганизмлар, ўсимлик ва ҳайвон ҳужайралари культурасини олишнинг маълум бўлган технологияларини мукаммаллаштирилиши ва янги технологияларни яратилиши;

 Генетик ва ҳужайра инженерияси методларини ривожланиши ва улар ёрдамида саноат миқёсида ишлатиладиган организмларнинг юқори маҳсулдор шаклларини яратилиши.  “ Биотехнология” атамасини 1917 йилда венгер инженери Карл Эреки киритган. У, бу атамани озуқа сифатида шакар лавлагидан фойдаланиб, чўчқаларни боқиш ва улардан қўшимча махсулот олиш жараёнига нисбатан ишлатган.

 Карл Эрекининг фикрича, биотехнология - бу, “тирик организмлар ёрдамида хом ашё махсулотларидан у ёки бу махсулот тайёрлашда бажариладиган барча турдаги ишлардир”.  Узоқ вақт давомида “биотехнология” атамаси, бир- биридан анчагина узокда турадиган икки йўналишга нисбатан ишлатиб келинди.

ЙЎНАЛИШЛАР -ишлаб- чиқариш даражасидаги ферментация жараёни эргономика

Эргономика инсон билан фаолият кўрсатиб турган тизимнинг бошқа элементлари орасидаги ўзаро муносабатларни ўрганадиган фан тармоғи

 1961 йил Шведциялик микробиолог Карл Гёрен Хеден (“Journal of Microbiological and Biochemical Engineering and Technology”) “ Микробиологик ва кимёвий мухандислик ва технологиялар” деб аталган журнали “Биотехнология ва биоинженерия” (“Biotechnology and Bioengineering”) деб аташ кераклигини асослаб бергандан кейин, ҳамма тортишувлар ўз ўрнини топгандек бўлди. Чунки, бу журнал амалий микробиология ва саноат ферментацияси соҳаларида бажарилган тадқиқотларни натижаларини чоп қилишга мўлжалланган эди.

Шу даврдан бошлаб, биотехнология атамаси – “тирик организмлар,биологик тизимлар ва жараёнлар иштирокида (ёрдамида), махсулотларни саноат микёсида ишлаб чикариш” жараёнларига нисбатан ишлатиладиган бўлди микробиология молекуляр биология кимёвий инженерликбиохимия

Саноат миқёсидаги биотехнологик жараёнлар, одатда 3 асосий босқичдан иборат:

 1 - Бошланғич (дастлабки) ишлов бериш босқичида, хом ашёдан озуқа модда сифатида фойдаланиш мақсадида, уларда микроорганизларни ўстириш ва кўпайтириш мумкин бўлган холатгача ишлов берилади. Ферментация ва биотрансформация босқичи энг мураккаб босқич бўлиб, у катта биореакторларда (ферментёрларда), танланган продуцент микроорганизмни экиб кўпайтириш ва улардан керакли метаболит, масалан антибиотик, аминокислота, фермент, органик кислота, гормон ва х.к. ажратишни ўз ичига олади. Охирги, ишлов бериш босқичида танланган махсмулотни, у синтез бўлган ва тўпланган (локализация бўлган) жойига қараб, ёки хужайра ичидан

Биотехнологик тадқиқотларни мақсади • юқорида келтирилган ҳар бир босқични самарадорлигини ошириш ва • инсон фаолияти учун керакли бўлган махсулотларни синтез қилаоладиган (антибиотиклар, витаминлар, аминокислоталар, ферментлар ва х.к.) микроорганизмларни танлаб топиш (скрининг) ёки яратиш (ген ёки хужайра инженерлиги, мутагенез, селекция усуллари ёрдамида), танланган микроорганизм (продуцент)ни ўсиши, ривожланиши ва керакли махсулот синтез қилиши учун зарур бўлган шароитларни танлаш ва • синтез бўлган моддани ажратиб олишни иқтисодий асосланган усулларини яратишдан иборат.

Ўтган асрни 60-70 йилларигача бундай тадқиқотлар, кўпроқ дастлабки ишлов бериш босқичи доирасида олиб борилган. Кейинроқ, ферментация ва биотрансформация жараёнларида ишлатиладиган биореакторларни (уларни ферментёрлар деб ҳам юритилади) тузулишини мукаммаллаштириш, уларни ҳажмини катталаштириш устида илмий ва амалий тадқиқотлар олиб борилган. Шу йўл билан биотехнологик жараёнларни самарадорлигини ошишига эришилган.

Микроорганизмларни генетик мукаммалаштириш қуйидаги босқичлардан иборат: скрининг (танлаш) → баҳолаш. Бу жараёнлар серхаражат бўлиб, узок вақт талаб қилади. скринин г (танлаш ) баҳола ш Бу жараёнлар серхаражат бўлиб, узок вақт талаб қилади. Ўтган асрнинг 70-йилларида шу усул билан кўплаб физиологик фаол маоддаларни ишлаб чиқариш самарадорлиги оширилган.

Биотехнологиянинг янги ривожланиш даври - ДНК технологияси яратилгандан кейин бошланди. Шундан кейин биотрансформация босқичини тўғрироқ йўлдан олиб боришга ва юқори даражада махсулдор бўлган штаммларни скрининг (танлаш) орқали эмас, балки тўғридан- тўғри яратиш имконияти пайдо бўлди. Микроорганизмлар дан ва эукариот организмларнинг хужайраларидан инсулин интерферон ўстириш гормонлари ва вирусли антигенлар

Айнан биотехнологиянинг энг замонавий ютуқлари туфайли ўсимлик хужайралари ва ҳайвон тўқималари табиий биореакторларга айландилар  Эндиликда табиий ўсимлик ва ҳайвонларда кам учрайдиган ёки бутунлай бўлмаган генларни махсулотлари синтез бўладиган даражага кўтарилди.  Булардан ташқари янги биотехнология турли хил касалликларни диагностикаси ва даволаниш шароитларини ҳам тубдан ўзгартириб юборди.  Биотехнология ва рекомбинант ДНК технологияси фанларининг чегарасида, илму- фаннинг рақобатбардош, динамик ўзгарувчан соҳаси молекуляр биотехнология пайдо бўлди.

Биотехнологиянинг вазифалари: Инсон фаолияти учун керакли бўлган маҳсулотларни ишлаб чиқариш учун биологик объектлар, система ва жараёнлардан фойдаланиш Рақобатбардош, иқтисодий ва функционал самарадор, рақобатбардош технологиялар яратишИшлаб чикаришда табиий ва гени ўзгартирилган микроорганизмлардан, ҳужайра культураларидан ва уларнинг алоҳида компонентларидан фойдаланишда биокимёвий, микробиологик ва инженерлик билимларининг ютуқларидан комплекс фойдаланиш

Бу вазифаларни тўлақонли амалга ошириш учун нималар қилиш керак? Биринчидан - хужайрада модда алмашинув жараёнини бошқариш орқали, керакли махсулотни тўпланишига эришиш. Иккинчидан - хужайра ичида мўраккаб, самарали, ҳар хил ташки омилларга чидамли макромолекулалар синтез бўлишини бошқариш. Учинчидан - янги натижаларга эришиш учун ДНК-биотехнологияси ва хужайра инженерияси услубларини янада чуқурлаштириш ва мукаммаллаш тириш. Тўртинчидан - чиқиндисиз тоза биотехнологик жараёнлар яратиш. Бешинчидан - биотехнология жараёнларида ишлатиладиган жихозларни замонавийлаштириш ва бу жараёнларни техник- иқтисодий кўрсатишларини яхшилаш. 01 30 3A2C 1F 30 3E 02 1E3D 272C 3D 30 2A2E24 13 23 12 22323A2C 323C24 3D 30 04 201F 3A2C 01 2A1E1F 3A2C 1E35 3A1E221F 28 3A2C 1E 33

Биотехнологиянинг йўналишлари: Соғлиқни сақлаш соҳасида, турли касалликларни даволаш, уларни диагностикаси ва профилактикаси учун янги биологик фаол моддалар ва доривор препаратлар яратиш Қишлоқ ҳўжалиги соҳасида, ўсимликларни ҳар хил касал қўзғатувчилар ва зараркундалардан ҳимоялаш учун биологик воситалар, бактериал ўғитлар, ўсимлик ва ҳайвонларнинг ўсишини бошқарувчи биопрепаратлар, ноқулай атроф-муҳит омилларига чидамли бўлган ўсимликларни серҳосил навларини ҳамда фойдали хусусиятга эга бўлган ҳайвонларни махсулдор зотларини (трансген ҳайвонлар). Улар учун қимматли бўлган ветеринария препаратлари, диагностикумлар ва озуқа қўшилмаларини (озуқавий оқсил, аминокислоталар, витаминлар, озуқаларни ҳазм қилишга ёрдам берувчи ферментлар ва б.) ва бошқа биопрепаратлар тайёрлаш технологияларини я

Биотехнологиянинг йўналишлари: Экология соҳасида, турли хил чиқиндилардан самарали фойдаланиш орқали экологик тоза, чиқиндиларсиз, рақобатбардош, энергия тежамкор технологиялар яратиш ва уларни хаётга тадбиқ этиш; ноанъанавий энергия манбаълари: биогаз, биоэтанол, биодизел ва б. яратиш технологияларини ишлаб-чиқиш ва х.к. Озиқ-овқат, кимё ва микробиология саноатлари учун қимматли бўлган маҳсулотлар ва уларни ишлаб-чиқариш учун янги, рақобатбардош— технологиялар яратиш;

 Биотехнология - илмий - техникавий прогресснинг предметлараро соҳаси бўлиб, у биология, кимёвий ва техник билимлар тўқнашувида вужудга келган ва у янги биотехнологик жараёнларни яратишга қаратилгандир.  Бу жараёнлаор аксарият ҳолларда паст температурада амалга ошади, кам микдорда энергия сарфлайди ва бошлангич хомашё сифатида арзон субстратлардан, ҳатто турли хил чиқиндилардан ҳам фойдаланди.

Ҳозирги замон биотехнологиясининг асосий йўналишларини қуйидагича изоҳлаш мумкин:

Биотехнология ҳар хил фан соҳаларининг ютуқларидан фойдаланади ва улар асосида хилма-хил тижорат махсулотлари яратади

Биотехнологиянинг ривожланиш тарихи қуйидаги жадвалда келтирилган.

 2003 йил апрелда халқаро консорциум (геномни секвенлаш маркази; Вашингтон Университети ва Кембридждаги Сенгер маркази) АҚШ, Буюк Британия, Германия, Франция, Япония ва Хитойлик олимлар, ўзларини 10 йил давом этган тадқиқотлари натижасини – Инсон геномини тўлиқ ўқиб чиққанликларини чоп этишган.  Бу тадқиқотни баҳоси 3 млрд долларга тенг бўлиб, унинг натижасида инсон геноми 30 минг гендан ва 3 млрд нуклеотид асослардан тузилган эканлиги исботланди.  Бундан ташқари бир қатор самарали технологиялар ва геномни харитасини тузувчи ускуна ва жихозлар

Ўзбекистонда биотехнологияни фан сифатида икки йўналишини кўриш мумкин: Ҳозирги замон биотехнологи яси Классик биотехнологи я

Ўзбекистонда биотехнологиянинг ривожланиши . Мирзо Улуғбек номидаги Ўзбекистон Миллий университе ти Тошкент Фармацевт ика институти Тошкент Давлат Аграр университе ти Самарқанд Давлат университе ти

Ҳозирги замон биотехнологияси  Ҳозирги замон биотехнологияси ген ва ҳужайра инженерлиги усуллари асосида генетик трансформация қилинган объектларни яратиш технологиялари, жумладан ўсимликларни янги “ҒМ” - навларини яратиш бўйича тадқиқотлар давом эттирилмокда, бу соҳада анчагина ютуқларга ҳам эришилган.  Бу соҳада б.ф.д., академик А.Абдукаримов ва у яратган мактабни эришган ютуқлари ҳурматга сазовордир.

Классик биотехнология  Классик биотехнология - эса табиий биологик объектлардан фойдаланган ҳолда турли маҳсулотларни ишлаб чиқариш усуллари ва технологияларидир (нон пишириш, пиво, вино, сирка, қатиқ тайёрлаш)

Мамлакатимиз равнақи, унинг иқтисодий кўрсаткичиларини янада кўтариш мақсадида, энг аввало қуйидаги биопрепаратларни ишлабчиқаришни йўлга қўйиш катта аҳамиятга эга: озиқ-овқат ва чорвачлик учун оқсил-витамин комплексларидан иборат бўлган биопрепаратлар органик кислоталар (лимон кислотаси ва бошқалар); ўсимликларни ўсишини бошқарувчи ва уларни ҳимоя қилувчи моддалар; ўсимлик, ҳайвон ва одам касалликларига ўз вақтида ташхис қўядиган, сезгир биотехнологик усуллар яратиш ва ҳ.к.алмашмайдиган аминокислоталар

Биотехнологиянинг объектлари микроорганизмлар ҳайвон ва ўсимлик ҳужайралари трансген ҳайвон ва ўсимликлар Ҳамда ҳужайралардаги кўп компонентли фермент системалари ва алоҳида ферментлардир.

 Объектнинг табиатидан қатъий назар, исталган биотехнологик жараённинг 1-босқичи организмлар (микроблар бўлса), ҳужайра ёки тўқималарнинг (ўсимлик ёки ҳайвонлар бўлса) тоза культурасини олиш ҳисобланади.  Ўсимлик ва ҳайвон тўқималари культураларидан биотехнологиянинг объектлари сифатида фойдаланиш методик нуқтаи назардан микроорганизм культураларидан фарқ қилмайди

Биотехнологик объектни танлашда (масалан, микроорганизм продуцент) яхлит маҳсулотни синтезлаш хусусияти асосий мезон саналади. Бунда микроорганизмлар қуйидаги хусусиятларга эга бўлиши керак: Тез ўсиш суръатига эга Ўзининг ҳаёт фаолияти учун арзон субстратларни сарфлаши

 Ҳаёти фаолияти давомида қуёш нури энергиясидан фойдаланувчи микроорганизмлар фотосинтезловчи микроорганизмлар деб аталади. Уларнинг бир қисми (цианобактериялар ва фотосинтезловчи эукариотлар) углерод манбаи сифатида СО2дан фойдаланади, цианобактерияларнинг айримлари эса атмосфера азотини ютиш ҳусусиятига ҳам эгалар. Фотосинтезловчи микроорганизмлар аммиак, водород, оқсил ва бир қанча органик бирикмалар олиш учун продуцент ҳисобланадилар.  Лекин уларнинг генетик тузилиши ва ҳаёт фаолиятининг молекуляр-биологик механизмлари

Юқори хароратда ўсадиган термофил микроорганизмларнинг хусусияти ташқи (бегона) микрофлорани ўсишига тўсқинлик қилади. спиртлар ферментл ар аминокислотал ар

Ген инженерлигининг моддий асослари  Ген инженерлигининг мақсади лаборатория усуллари ёрдамида ирсий хусусиятлари ўзгартирилган янги организмларни яратишдир.  Америкалик олимлар Уотсон ва Крик ўзларининг 1953 йилда яратган оламшумул янгиликлари, яъни ДНКнинг иккиламчи структурасини аниқлаганликлари ва матрица синтезини тушунтириб берганликлари билан ген инженерлигини алоҳида фан сифатида ривожланишига асос солдилар.

 ДНКнинг қўш спирали, репликация давомида ДНК иплари бўйлаб иккига ажралади, полимеразалар деб аталган махсус фермент она ДНКнинг аниқ нусхасини кўчирадилар.  Натижада ҳужайра бўлиниши олдидан 2 та бир хил ДНК молекулалари ҳосил бўлади ва улардан бири ҳужайра бўлингандан сўнг қиз ҳужайрага ўтади.  Қиз ҳужайрада она ҳужайрада бўлган барча ахборотлар бўлади ва у, она ҳужайра бажарган барча функцияларни бажаради.  Шундай қилиб, тирик организм ҳужайраларида ўзига хос реакция – матрица синтези рўй беради.  Молекулаларнинг бири – матрица, иккинчиси эса шу матрица асосида тузилади. ДНК репликацияси, барча турдаги РНК ва иРНКструктурасига мос равишда оқсил молекулаларининг синтез бўлиши ва тўпланиши, буларнинг барчаси матрица синтезининг вариантлари бўлиб, доимо бу жараёнлар нуклеин кислотала

 Худди шу механизм асосида РНКнинг йиғилиши амалга ошади, фақатгина 2 та спирал эмас, балки битта спираллик молекула (РНК) ҳосил бўлади. Бу жараён транскрипция дейилади.  Демак, ҳужайрадаги ахборот оқими, матрица синтезининг барча реакцияларини амалга оширади, яъни, ДНК репликацияси (ирсий ахборотни қиз ҳужайраларга узатиш учун керак), транскрипция (ҳужайра ядросида и- РНКни синтези) ва трансляция  (рибосомалар ёрдамида и-РНКда оқсил занжирларини йиғилиши) жараёнлари амалга ошадилар.

 Организмнинг ирсий хусусиятларини ўзгартиришни ўрганилгандан кейин билан трансген ўсимлик ва ҳайвонлар яратиш ва уларни клонлаш имкони туғилган. Эукариотларнинг ҳужайраларидаги генларни тузилишини ўрганиш клонлаш ва ДНКни бирлаштириш методларига асос солган.  Олимлар томонидан овальбуминнинг 386 та аминокислотадан тузилган молекуласини синтезида қатнашувчи информацион РНКси ажратиб олинган ва ушбу РНКнинг 1872та нуклеотидан, 1158 тасигина оқсилнинг 386та аминокислотасини кодлаши, шу билан бирга 5’-учдаги 64 та нуклеотид ва 3’-учдаги 650 та нуклеотид трансляцияланмаслигини аниқланган. и-РНКдан овальбумин генига мос келувчи ДНК нусхасини олиб, уни плазмидага жойлаштирганлар ва уни E.coli ҳужайрасида клонлаштирганлар.

 Франциялик олимлар эса, ДНК нусхасини рестриктазалар ёрдамида парчаланмаслигини аниқлаганлар, чунки ушбу ДНК, рестриктаза ферментлари танийдиган 6 та нуклеотидли кетма-кетликни ўзида тутмаганлар.  1977 йили франциялик олимлар “овальбуминнинг информацион РНКси билан транскрибцияланмайдиган ДНК геномида, и-РНКда учрамайдиган қисмлар бор”, деб фараз қилганлар. Геннинг узлукли тузилиши кейинчалик бошқа генларда ҳам кузатилган.

Ген инженерлигининг ферментлари Ген инженерлигида рекомбинант ДНКларни конструкциялашда ишлатиладиган ферментлар қуйидаги гуруҳларга бўлинадилар: - ДНК фрагментини олиш учун ишлатиладиган ферментлар (рестриктазалар); - ДНК матрицасида ДНКни (полимеразалар) ва РНКни (қайтар транскриптазалар) синтезловчи ферментлар; - ДНК фрагментларини бирлаштирувчи ферментлар (лигазалар); - ДНК фрагменти учлари структурасини ўзгартирувчи ферментлар

Купить