Genetik injeneriya haqida
Bir molekula oqsilning biologik sinteziga javobgar bo'lgan, DNK zanjiridagi nukleotidlar qatorini
gen deb ataladi. Murakkab biologik jarayon ketma-ketligini boshqarishda ishtirok etadigan, genetik tuzilishi bo'yicha deyarli bir-biriga o'xshash bo'lgan bir necha genlar —
genlar majmuasi yoki
oilasini tashkil qiladi.
Organizmlar genlari yoki genlar majmuasining faoliyatini inson manfaatlarini ko'zlagan holda o'zgartirilishiga
gen injeneriyasi yoki
genetik injeneriya deb ataladi.
Gen injeneriyasi fanining maqsadi genlam ing ichki tuzilishini va xromosomada tutgan o'rnini ehtiyojga mos ravishda o'zgartirib, ularning faoliyatini idora etishdir. Natijada har qanday tirik mavjudotni, albatta imkoniyat darajasida, maqsadga yana ham ko'proq muvofiqlashtirish yo'li bilan sanoat miqyosida oqsil m oddalar ishlab chiqarish, o'sim lik va hayvon turlarini inson ehtiyojiga mos ravishda o'zgartirish, irsiy va yuqumli kasalliklarni aniq va tez tashxis qilish ham da sabablarini aniqlash usullari yaratildi.
Genetik injeneriya (gen injeneriyasi) fani irsiyatning moddiy asosi — DNK molekulasini spetsifik tarzda bo'laklarga bo'luvchi va har qanday DNK bo'lagini bir-biriga uchm a-uch biriktiruvchii enzimlar ham da DNK bo'laklarini uzunligi bo'yicha bir-biridani o'ta aniqlik bilan ajrata oluvchi elektroforez usulining kashf eti-j lishi oqibatida vujudga keldi. Ayniqsa, DNK molekulasini tashkil etuvchi nukleotidlarning spetsifik ketma-ketligini (izchilligini)] aniqlash ham da xohlagan DNK bo'lagini avtomatik tarzda sintez qilish usullarining va uskunalarining kashf etilishi bu fanning jadalj sur’atlar bilan rivojlanishini ta ’minladi.
Genetik injeneriyaning tadqiqot obyektlari
Genetik injeneriyaning tadqiqot obyektlari viruslar, bakteriyalar, zambumgMar, hayvon va o'sim liklarning hujayralaridir. Bu tirik mavjudodlarning DNK molekulasi hujayraning boshqa moddalaridan tozalab olinganidan keyin ular orasidagi moddiy farq yoʻqoladi. Har qanday m anbadan ajratihb, tozalangan DNK molekulasi enzimlar vositasida spetsifik boʻlaklarga parchalanishi va qaytadan bu boʻlaklar ulovchi enzim vositasida ehtiyojga mos ravishda ulanishi mumkin. Hozirgi zam on genetik injeneriyasi usullari vositasida probirkada har qanday DNK molekulasi boʻlagini aynan ko'paytirish yoki DNK zanjiridagi xohlagan nukleotidni boshqasi bilan almashtirish mumkin. Albatta bu qadar yuksak yutuqlarga irsiyat qonuniyatlarini izchillik bilan tadqiq etish natijasida erishildi.
Irsiyatning moddiy asoslarini oʻrganish tarixi
Buyuk fransuz olimi
Lui Paster bakteriyalarning xilma-xilligini, ularning irsiyati mavjudligini va xususiyatlarining irsiyatga toʻla bog'liqligini bakteriyalarni klonlash usuli bilan ilk bor ko'rsatib berdi.
1952-yil Joshua va
Ester Lederberg lar bakteriyalarda genlar mutatsiyasining o ʻz-o ʻzidan sodir boʻlishini bakteriya koloniyalaridan nusxa (replika) ko'chirish usulini qoʻllash vositasida isbot qilib berdi.
Bu olimlar mutant hujayralarni replika ko'chirish usuli bilan ajratib olishni ishlab chiqadilar. Bir turga mansub boʻlgan, lekin ayrim genlari bilan bir-biridan farqlanuvchi bakteriya hujayralari alohida shtamm deb ataladi. Genetik xususiyatlarini hisobga olib shtammlarga nom beriladi. Masalan, “ lac” (lak minus) shtammda laktozani parchalovchi genining faoliyati u mazkur fermentning noaktiv, ya’ni mutant formasini sintez qiladi. Har qanday shtammga oid mutatsiya oqibatida o'zgarib, bir dona bakteriya bo'linib ko'payishi natijasida hosil bo'lgan hujayralar to'plami mazkur shtammning
kloni deb ataladi. Bir klon tarkibiga kiruvchi bakteriya hujayralaming irsiyati bir xildir.
Tashqi muhit ta ’sirida mutatsiyaning uchrash tezligi oshadi. Maxsus usullar vositasida mutatsiya natijasida hosil bo`lgan yangi shtammlarning klonlarini oddiy ko'z bilan ajratish mumkin. 1915- yilda Tuort va D ’Errel faglarning zararlangan bakteriyalar ichida o'z-o'zidan ko'payib, ularni o'ldirishi mumkinligini isbotladilar. Mikrobiologlar faglardan xavfli infeksion kasalhk qo'zg'atuvchi mikroblarga qarshi foydalanishni umid qilgan edilar. Lekin biz yuqorida ko'rganim izdek bakteriyalar o'z-o'zidan spontan ravishda hosil bo'ladigan mutatsiyalar tufayli faglarga chidamlilik xossasiga ega bo'ladilar. Bu mutatsiyaning naslga berilishi bakteriyani fag tom onidan batamom qirilib ketishidan saqlaydi.
Viruslar va faglar hujayra ichida ko'payib uni o'ldirishi yoki hujayra genomiga birikib, uning irsiyatini o'zgartirishi mumkin. Organizmning irsiyatini o'zgartirishda transformatsiya va transduksiya jarayonlaridan keng foydalaniladi.
Bakteriyalarni laboratoriyada ko'paytirish
Bakteriyalarni sun’iy ko'paytirish uchun maxsus oziq muhitlardan foydalaniladi. Oziq muhitlar tarkibida: 1) uglerod. azot, kislorod, vodorod manbayi; 2) anorganik birikmalar (tuz); 3) o'sish omillari bo'lishi shart. Mikroorganizmlarni o'sishi va rivojlanishiga oziq muhitning tarkibidan tashqari, uning fizik-kimyoviy holati (pH , osmotik xossalari, yopishqoqligi) ham katta ahamiyatga ega. Ko'paytirilayotgan bakteriyaning biologik xossasiga javob beradigan oziq muhit optimal deyiladi. O'stirilayotgan mikroorganizmlar xususiyatidan kelib chiqqan holatda xilma-xil oziq muhitlardan foydalaniladi. Optimal oziq muhitda azot manbayi sifatida mineral yoki organik birikmalardan yoki peptonlardan foydalaniladi (pepton — oqsillarni chala parchalanish natijasida hosil bo'lgan mahsulot). Peptonlar polipeptid, dipeptid va
aminokislotalar aralashmasidir. Uglerod manbayi — uglevodlar, spirt va organik kislotalardan foydalaniladi. Mineral birikmalari oziq muhitni osmotik xossasini belgilaydi va hujayrada o'tayotgan biokimyoviy reaksiyalarni katalizatori hisoblanadi.
O ziq muhitlar tarkibi. xossasi va maqsadiga ko'ra bir necha guruhlarga bo'linadi: Genetik transformatsiya
Ma’lum sharoitda bir organizm irsiy molekulasi har qanday bo'lagining ikkinchi organizm irsiy molekulasi tarkibiga birikish hodisasiga
transformatsiya deb ataladi.
Transformatsiya jarayoni 1928-yilda Griffit tomonidan kashf etilgan. Griffit transformatsiya jarayonini 2 xil pnevmokokk (S va R) bakteriya shtam mlarida kuzatgan. Pnevmokokk bakteriyasining S shtam mi polisaxarid poʻstli bo'lib, hujayra sirti silliq, R shtam m da esa polisaxarid po'sti bo'lm aydi va hujayra sirti g'adir-budur (S inglizcha smooth — silliq, R — inglizcha rough — g'adir-budur). S shtam m bakteriyaning polisaxarid po'sti sichqon organizmi im m un sistemasi ta ’sirini o'tkazmaganligi sababli, u kasallik qo'zg'atuvchi bo'lib, sichqonlarda pnevmoniya kasalligini keltirib chiqaradi va sichqonlar o'ladi. R shtam m esa kasallik keltirib chiqarmaganligi sababli, bu shtam m lar bilan yuqtirilgan sichqonlar nobud boʻlmaydi. Kasallik qoʻzgʻatuvchi S shtammni qizdirilganda ular o ʻladi va o'ldirilgan bakteriyalarni sichqonlarga vuborilganda sichqonlarda kasallik paydo boim aydi. Sichqoniarga qizdirish natijasi o ʻlgan bakteriyalar S turi bilan kasallik qoʻzgʻatmaydigan R turga kiruvchi tirik bakteriyalarni birgalikda qoʻshib yuqtirilganda sichqonlarning o'lishi kuzatilgan. 0 ʻlgan sichqonlarda S bakteriyalar shtam mi topilgan. Bu hodisani m ohivati quyidagi 4-rasmda ifodalangan. K o'rinib turibdiki, pnevmokokkning S-shtam m idan qandaydir modda R shtam mning ayrimlari S-shtammga aylangan, ya’ni transformatsiya boigan. Tajribada olingan natijalarni Griffitning o ʻzi tushuntirib bera olmagan.
1944-yil O. Everi hamkorlari bilan bu hodisani tushuntirib berdilar. Buning uchun S shtam m pnevmokokk hujayrasini parchalab, alohida fraksiyalarga ajratildi. Faqat S-shtam m dan ajratib olingan D NK molekulasi R-shtam m bilan aralashtirilganda zararsiz R-shtamm, kasallik chaqiruvchi S-shtamm ga aylanishi, ya’ni transformatsiya boiishi ko'rsatib berildi. Demak, R-shtammning S-shtamm ga transformatsiya boiishi D N K molekulasiga bogiiqligini isbotlab berildi.
Keyinchalik alohida xromosomalar, yoki alohida genlar transformatsiya qilinishi lozim boigan hujayralar bilan m a’lum sharoitda aralashtirilib transformatsiya qilish usullari ishlab chiqildi.
Demak, transformatsiya jarayoni tabiiy jarayon boʻlib, hujayralar irsiyatini o'zgarishiga olib keladi.
Transduksiya
Transformatsiya hodisasini o'rganish, transduksiya— bakteriyafaglar yordamida bakteriya genlarini ko'chirib o'tkazish va rekombinatsiyalanish hodisasini ochishga turtki bo'ldi.
Transduksiya jarayoni 1952-yilda N. JInder va Z. Ledenberg tomonidan kashf etilgan. Bu kashfiyotga qadar bakteriya hujayrasiga fagning irsiy materiali (nuklein kislota) kirganda faglarning hujayrada ko'payishi oqibatida bakteriyaning hujayra qobig'i yorllib o'lishi, ya’ni lizis bo'lishi m a’Ium edi xolos. Bu jarayon faglarning litik reaksiyasi deb ataladi. Ammo, bakteriya hujayrasiga tushgan fag doim o ham shu hujayrani nobud qilavermaydi. Bunday holat hujayra ichiga kirgan fag DNK molekulasi bakteriya DNK molekulasi nukleotidlarining maxsus ketmaketligini topib birikishi natijasida sodir boiadi. Bakteriya irsiy molekulasi tarkibida nofaol — profag holatga o'tadi. Xromosomasida profag bo`lganda va erkin ko'paya oladigan bakteriyalarni lizogen bakteriyalar, jarayon esa lizogen reaksiyasi deb ataladi. Fag nobud bo'lgan hujayradan sog'lom hujayraga o'tayotganida nobud bo'lgan bakteriya xromosomasining biron bo'lagini o'zi bilan birga olib o'tkazishi mumkin. Bitta bakteriyalar hujayrasidan ikkinchisiga faglar orqali genlarning o'tishiga transduksiya deyiladi. Faglar orqali ikkinchi bakteriya hujayrasiga o'tgan genlar bu bakteriyaning irsiyatini o'zgartiradi.
Foydali Adabiyotlar
Havolalar
Manbalar
uz.wikipedia.org