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).
| 