Rossiyada va dunyoda biotexnologiyaning hozirgi holati

Metabolizm yoki metabolizm-bu turli xil tashqi va ichki omillar bilan tartibga solinadigan va yashash muhiti va hujayraning o'zi o'rtasida moddalar va energiya almashinuvini ta'minlaydigan hujayraning ferment tizimlari ta'sirida yuzaga keladigan maqsadli reaktsiyalarning butun yig'indisi.
Mikroorganizmlarning hayotiy faoliyatining natijasi hujayra hajmining oshishi, uning bo'linishi yoki tomurcuklanishida namoyon bo'ladi, bu esa shaxslar sonining ko'payishiga va ozuqa muhitida mikroorganizmlar massasining ko'payishiga olib keladi
Mikroorganizmlarning alohida sinflari, avlodlari va turlari o'rtasidagi ulkan fiziologik va morfologik farqlarga qaramay, hujayra metabolizmi uchta asosiy (Markaziy) metabolik yo'l bilan o'tadi.
1. Tashqi muhitdan energiya hujayraga organik moddalarning kimyoviy energiyasi yoki quyosh nuri energiyasi shaklida kiradi.
2. Hujayraga o'tkazilgan muhit moddalaridan "qurilish bloklari" yig'iladi, ulardan hujayra biopolimerlari hosil bo'lishi va oqsillar, nuklein kislotalar, uglevodlar, yog'lar va boshqa hujayra tarkibiy qismlarining makromolekulalari sintez qilinishi kerak.
3. Hujayrada turli xil o'ziga xos funktsiyalarni bajaradigan biomolekulalarning doimiy sintezi va yo'q qilinishi sodir bo'ladi.
Markaziy metabolik yo'llarning asosiy asoslarini kuzatish va tushunish nisbatan oson, garchi bu yo'llarning har biri juda ko'p turli xil oddiy va murakkab reaktsiyalardir, ularning ba'zilari hali to'liq tushunilmagan.
Mikroorganizmlardagi metabolizmni ikki hodisaning yig'indisi deb hisoblash mumkin (rasm. 5): katabolizm, bu ATP tarkibidagi makroergik bog'lanishlar shaklida saqlanadigan erkin energiya ajralib chiqadigan yirik organik molekulalarning ferment parchalanishi va oddiy birikmalardan hujayraning yangi biopolimerlarini qurish bilan bog'liq bo'lgan anabolizm va energiya yutilishi bilan sodir bo'ladi. Ushbu ikkita parallel jarayon natijasida hujayraning "tanasi" quriladi, hujayralar uchun zarur bo'lgan zaxira moddalar, shuningdek metabolizm oraliq moddalari to'planadi, ular qisman hujayrada qoladi va qisman foydalanilmagan metabolik chiqindilar sifatida undan chiqariladi.

Shakl: 5 mikrob hujayralarining katabolizmi va anabolizmi sxemasi.

Shakl: 6. Avtotrof va geterotrof organizmlarda anabolizm va katabolizm o'rtasidagi munosabatlar
Shunday qilib, metabolizm, bir tomondan, hujayraga "qurilish bloklari" beradigan reaktsiyalardan iborat bo'lib, maqsadli mahsulotning prekursorlarini va mahsulotning o'zini hosil qiladi, boshqa tomondan, hujayradagi barcha o'zgarishlarni ta'minlaydigan energiya o'zgarishlaridan, ya'ni.hujayrada konstruktiv va energiya almashinuvi sodir bo'ladi.
Katabolizm va anabolizm metabolizmning ikkita mustaqil yo'lidir, garchi ularning alohida bo'limlari umumiy bo'lishi mumkin. Katabolizm va anabolizmga xos bo'lgan bunday umumiy joylar amfibolik deb ataladi.
Katabolik va anabolik transformatsiyalarda bitta reaktsiya ikkinchisini eng qat'iy ketma-ketlikda kuzatib boradi, chunki oldingi, jarayon bosqichining reaktsiya mahsulotlari, qoida tariqasida, keyingi uchun substratdir. Bunday aniq uzluksizlik metabolizmda ishtirok etadigan fermentlarning yuqori o'ziga xosligi tufayli mumkin.
Fermentlar odatda hujayraning ma'lum organoidlarida va sitoplazmaning eruvchan fraktsiyasida lokalizatsiya qilinadi. Ketma-ket davom etadigan reaktsiyalarning ma'lum bir tsiklini amalga oshiradigan fermentlar kompleksi organoid tuzilishida shu tarzda va oraliq mahsulotlarni fermentdan fermentga o'tkazish uchun minimal energiya sarfi bilan ushbu jarayonni ta'minlaydigan masofada joylashgan deb ishoniladi. Shuning uchun reaktsiya vaqt va makonda hujayrada qat'iy muvofiqlashtiriladi. Ribosomalardagi oqsil biosintezi bunga ajoyib misoldir.
Fermentativ o'zgarishlarni amalga oshirishda ribosomalar, mitoxondriyal membranalar, sitoplazma va hujayraning boshqa tuzilmalari katta rol o'ynaydi.
Reaktsiyalarning tezligi va umuman hujayra metabolizmi madaniy muhitning tarkibiga, mikroorganizmlarning etishtirish sharoitlariga va eng muhimi, har bir daqiqada hujayraning energiya (ATP) va "qurilish bloklari"ga bo'lgan ehtiyojiga bog'liq. Hujayra energiyani juda tejamkor tarzda chiqaradi va "qurilish bloklari" ni hozirda kerak bo'lganda ishlaydi. Ushbu tamoyil hujayradagi metabolik yo'llarning barcha bosqichlarini tartibga solish va nazorat qilish asosida yotadi.
Mikrob hujayrasida metabolizmni tartibga solish turli xil omillar yordamida ma'lum fermentlarni "yoqadigan" va "o'chiradigan" murakkab o'zaro bog'liq tizimga ega: reaktsiya muhitining pH darajasi, substrat kontsentratsiyasi, ba'zi oraliq va oxirgi metabolitlar, koenzim, metallar va boshqalar. hujayradagi ba'zi metabolik mahsulotlarni tartibga solish yo'llarini o'rganish optimal fermentlarni aniqlash uchun cheksiz imkoniyatlarni ochib beradi. turli xil mikrobial sintez mahsulotlarini sanoat ishlab chiqarishda zarur bo'lgan maqsadli birikmaning mikroorganizmi tomonidan biosintez shartlari.
Hujayra va atrof-muhit o'rtasidagi intensiv metabolizm mikroorganizmning "tanasi" ning katta yuzasi bilan ta'minlanadi, bu orqali ozuqa moddalari kirib, hujayra chiqindilarining atrof-muhitga chiqarilishi sodir bo'ladi. Mikroorganizmlarning o'sishi va rivojlanishi jarayonida yashash muhitining tarkibi sezilarli darajada o'zgaradi, birikmalarning bir qismi to'g'ridan-to'g'ri yoki hujayra fermentlari tomonidan oldindan gidrolizlangandan so'ng mikroorganizm ichiga tashiladi, mikrobning hujayra moddasiga murakkab biokimyoviy o'zgarishlarga uchraydi va qisman yana hujayra tomonidan amalga oshirilmaydigan metabolik mahsulotlar shaklida muhitga kiradi.