3-mavzu. Gen muhandisligi. O’simlik gen muhandisligi Reja

3-mavzu. Gen muhandisligi. O’simlik gen muhandisligi

Reja

1. Gen injenerligi to’g’risida tushuncha

2. Gen injenerligining rivojlanish bosqichlari.

3. Gen, genom, transkriptsiya va translyatsiya to’g’risida tushuncha

4. Gen tuzilishi va ekspressiyasining boshqarilishi.

Tayanch iboralar va tushunchalar: Gen, genom, transkriptsiya, translyatsiya, gen injenerligi, hujayra injenerligi, tsistron, mukon, rekon, ekspressiya, fermenter, vaktsina,interferon, insulin, interleykin,kariotip,”yopishqoq”uchli, leykomiya,kon’yuktivit, ximer -gen, avtoreproduktsiya, rekombinant.

Hujayra injenerligining ijobiy tomonlari bilan birga, uning ayrim muammolari ham yo’q emas. Shular jumlasiga o’simlik va hayvon hujayralarini sun’iy muhitda o’stirish uchun talab etiladigan oziqa muhitining juda ham qimmatligi va sun’iy muhitda hujayralar o’sish sur’atining unchalik faol emasligi,

mahsulotning ham, mikroblarga nisbatan sekin ishlab chiqarishligini ko’rsatish

mumkin.

Yuqoridagi muammolarni hal etish maqsadida olimlar tomonidan mikrob, bakteriya kabi tirik organizmlarning o’ziga xos bo’lmagan oqsillarni sintez qila olish yo’llarini qidira boshladilar. Bu borada olib borilgan izlanishlar natijasida bakteriyalardan inson organizmi uchun zarur bo’lgan insulin, interferon, o’sish gormonlari (interleykin), har xil kasalliklarga qarshi vaktsinalar, sh.j OITS (SPID) ga qarshi vaktsinalar sintez qilinmoqda.

Oddiy sharoitda, an’anaviy usul bilan mingta kasal odamlarning insulinga bo’lgan ehtiyojini ta’minlash uchun 30-40 ming hayvondan 4 tn oshqozon osti bezi

shirasini yig’ish talab etiladi. Bakteriyalar yordamida esa uncha katta bo’lmagan,

sig’imi 20 m3 lik fermenterda bir fermentatsiya davomida shuncha miqdordagi insulinni ishlab chiqarish mumkin ekan.

Interferon - organizmning har xil kasalliklarga bardoshliligini oshiruvchi himoya oqsili hisoblanadi. Uning tarkibida 146-148 ta aminokislotadan iborat

bshlgan uchxil – α, β va γ tipidan iborat. α- interferon leykotsitlar sintez qiluvchi

toza, tabiiy interferon hisoblanadi, β- va γ-interferonlar esa modifikatsiyalashtirilgan, ya’ni toza interferonga fermentlar ta’sir ettirish natijasida qand qoldiqlari birikmasi kiritilgan. Bakteriya hujayralari bunday moddalarni sintez qila olmaydi, shuning uchun odam geni ko’chirib o’tkazilgan bakteriya shtammlari β- va γ-interferon oqsili molekulasini sintez qilish xususiyatiga ega. Shunday usullar yordamida hozirgi vaqtda 20 % gacha interferonga bo’lgan talab qondirilmoqda.

1982 yildan buyon α- interferon oqsilini ham sanoat asosida ishlab chiqarish yo’lga qo’yildi (AQSh ning “Eli-Lilli” firmasi), hozirgi kunda dunyoning ko’p mamlakatlari, sh.j. Rossiyada ham bu mahsulot sanoat asosida ishlab chiqarilmoqda. Bu oqsil tipi leykomiya, teri raki, kon’yuktivit kabi kasalliklarni davolashda qo’llanilmoqda. Biotexnologiya fani, shu jumladan mazkur fanning istiqbolli yo’nalishlaridan hisoblangan gen injenerligi biologiya fanlari ichida eng yosh sohalardan hisoblanadi.

Genetik injeneriya sohasida olib borilgan dastlabki tadqiqotlar xromosomalar sonini kariotipda sun’iy ravishda ma’lum miqdorda oshirish yoki kamaytirish bilan bog’liq. Bunga misol qilib N.P.Dubininning (1934y) meva pashshasi ustida o’tkazilgan tajribalarini ko’rsatish mumkin. Bu tajribalarda rentgen nurlaridan foydalangan holda drozofil pashshasi populyatsiyasida xromosomalar to’plami bo’yicha farqlanadigan yangi formalarini hosil qilish mumkinligi isbotlandi.

Hozirgi zamon biotexnologiya fanining boshlanishini ko’pchilik olimlar 1940 yil, ya’ni antibiotiklar, steroidli gormonlar va mikroblar yordamida boshqa xil dorivor moddalarning ishlab chiqarilishidan deb qaraladi. 1956 yili E.Sirs tomonidan rentgen nurlari ta’sirida egilops o’simligi xromosomasida barg zangi kasalligiga chidamlilikni ta’minlovchi gen joylashgan bo’lagini yumshoq bug’doy xromosomasiga ko’chirib o’tkazish, 1971 yilda V.A.Strunnikovning tut ipak qurti autosomasidan tuxum rangini ta’min etuvchi gen joylashgan bo’lagini jinsiy xromosomalarga ko’chirib o’tkazish mumkinligini ko’rsatib berish gen injenerligi sohasida erishilgan yutuqlardan hisoblanadi.

Gen injenerligi usullarini ishlab chiqish va ularni sanoatda qo’llash XXasrning 70-yillar oxiri va 80-yillar boshiga to’g’ri keladi. Bunda genetik axborotni tashuvchi DNK molekulasini ajratib olish va shu DNK qo’shbog’ining oxirida chiqib turgan bir ipli “yopishqoq”uchiga ximiyaviy usulda sintezlangan ikki ipli DNK molekulasini payvandlashga erishildi. Hosil bo’lgan rekombinant gen plazmidasini ichakning tayoqchasimon bakteriyasi hujayralariga kiritildi. Natijada shu bakteriyalar “ximer”li bakteriyalar sintez qila boshladi, ya’ni asosiy qismi tayoqchasimon bakteriyalarga monand bo’lsada, oxiri (dumi)da sintetik gen belgilari bo’lgan. Birinchi marta gen injenerligi usulida yaratilgan gen – ximer gen deyilib, afsonaviy sher (arslon) boshli va ilon dumli echki degan ma’noni anglatadi.

Keyinchalik gen injenerligi usullari tez rivojlana boshladi. Tez orada ichak tayoqchalari bakteriyalari gen injenerligi yord amida odamning insulin gormonini sintez qila boshladi va sanoat asosida ishlab chiqarilgan birinchi gen injenerligi mahsuloti hisoblanadi. Ana shu usul bilan qon bosimini boshqaruvchi bradikinin va angiotenzin, og’riq qoldiruvchi enkefalin kabi gormonal preparatlar sintez qilina boshladi.

80-yillar gen injenerligi rivojlanishida katta burilish bo’ldi. Shu yillarda sanoat asosida nafaqat peptid bog’li odam gormonlari, balki haqiqiy oqsillar sintez qilina boshlandi. Dunyo bozorlarida yoki klinika amaliyotida interferon, o’sish gormonlari, interleykin, urokinaza, har xil kasalliklarga qarshi vaktsinalar qo’llanila boshladi. Hozirgi kunda o’simlik va hayvonlar genini ko’chirib o’tkazish natijasida transgen o’simlik va hayvonlar yaratilmoqda..

Gen – irsiyatning moddiy asosi bo’lib, har bir gen organizmdagi irsiy belgi va

xususiyatlarni nazorat qiladi. Genlar xromosoma tayoqchalarida tizilgan holatda joylashgan. Har bir xromosomada yuzlab va minglab genlar bo’ladi. Hisoblarga qaraganda odam xromosomalarida bir million, balki undan ham ko’p genlar bor ekan.

Organizmdagi ma’lum irsiy axborotlarni o’zida birlashtirgan genlar yig’indisi genom deyiladi. Gen va genomlar DNK da joylashgan. Hujayrada oqsil sintezi ribosomalarda amalga oshiriladi. Ribosomalarga esa kerakli shakl va

nusxalardagi oqsil na’munalarini uch xil tipdagi RNK lar DNK dan oladi. DNK molekulasidagi nukleotidlar tartibi shaklida yozilgan axborotni ko’chirib oladi. Bu jarayon transkriptsiya – ko’chirib yozish deb ataladi. Haqiqatdan ham bu jarayonda DNK dagi nukleotidlar qatori RNK dagi nukleotidlar qatorida takrorlanadi. RNK ning har uchchala tipi ham yadroda bir xil mexanizmda sintezlanib, so’ngra tsitoplazmaga ko’chiriladi (mRNK –matritsali RNK nusxa oladi, iRNK-axborot RNK kerakli nusxadagi oqsil sintez qilish to’g’risida axborot beradi va bu axborotni tRNK-transport RNK tsitoplazmadagi ribosomaga etkazib beradi).

Translyatsiya-tarjima qilish deb yuritiladi. Hujayrada oqsil sintezini ta’minlovchi RNK lar kerakli axborotni, ya’ni qanday oqsil sintez q ilishni DNK dan oladi. Bu jarayonda nukleotidlar tartibi nuklein kislotalar tilidan

aminokislotalar tartibi-oqsil tiliga tarjima qilinadi. Bu biologik kodlash-genetik kod orqali amalga oshiriladi. Genetik kod ta’limotiga ko’ra nuklein kislotalarda har bir aminokislotalarni taniydigan va tanlab biriktirib tashishda vositachilik qiladigan nukleotidlar kombinatsiyasi mavjud.

Ma’lumki gen tushunchasini 1909 yilda Iogansen fanga kiritib, uni irsiy omil deb atadi. Rus olimi Benzer genlarni muton, rekon va sistron deb atalgan elementar qismlarga ajratdi.

Muton- genning o’zgarish xususiyatiga ega bo’lgan qismi. Rekon- genning chalkashish xususiyatiga ega bo’lgan eng kichik qismidir. Sistron- organizmdagi

ma’lum belgilarning rivojlanishiga sabab bo’ladi.

Organizmning belgi va xususiyatlarni genlar aniqlaydi va nazorat qiladi (boshqaradi). Genlar oqsil biosinteziga, reaktsiyalarning borishiga ta’sir etadi. Irsiy

axborotni tashuvchi DNK genning asosiy komponenti hisoblanadi.

Gen viruslar singari hujayradan tashqarida ko’paya olmaydi va harakat qila olmaydi. Gen avtoreproduksiyalanib hujayrada o’ziga o’xshash genning hosil

bo’lishini ta’minlaydi. Gen oqsillardagi aminokislotalar tarkibini va ularning

xususiyatlarini aniqlaydi.

Gen biron bioximiyaviy reaktsiyaning borishiga, organizmlarning ma’lum belgilarining yaxshi rivojlanishiga yoki umuman rivojlanmasligiga sababchi

bo’ladi. Har bir gen o’ziga xos oqsil molekulalari birlamchi strukturalarning sintez qilinishiga ta’sir etadi, biroq bu sintezda o’zi ishtirok etmaydi. Gen ko’p tomonlama ta’sir etishi mumkin, ya’ni u har xil reaktsiyalarning borishiga va organizm ko’p belgilarining rivojlanishiga bevosita ta’sir qilishi mumkin. Gen ekspressiyasi deganda, ma’lum bir gendagi belgi va xususiyatlarning yuzaga chiqishi tushuniladi.