Berdaq nomidagi qoraqalpoq davlat universiteti biologiya fakulteti umumiy biologiya va fiziologiya kafedrasi
Hayvonlar irsiyatini genetik injeneriya bilan o’zgartirish
Download 0.77 Mb.
|
| 2.1.Hayvonlar irsiyatini genetik injeneriya bilan o’zgartirish
Hayvonlar irsiyatini genetik injeneriya yo’li bilan o’zgartirish.Umurtqali hayvonlar va odam organizmi tashqi muhitdan organizmga kiruvchi, o’zi uchun yot bo’lgan yoki har xil kasallik chaqiruvchi moddalarni zararsiz holatga o’tkazib, so’ngra organizmdan chiqarib tashlash xususiyatiga ega. Texnologiyalar rivojlanishi natijasida muhitga millionlab xilma-xil zararli moddalar, viruslar va mikroorganizm mutant shtammlari tarqaladi. Bu moddalar inson organizmida allergiya zararli moddalarga o’ta sezuvchanlik kasalligi, irsiy va boshqa ko’plab kasalliklar kelib chiqishiga sabab bo’ladi. Evolyutsiya jarayonida hayvon va inson organizmlarida yot moddalarga, yot virus va mikroorganizmlarga chidamlilik xususiyati rivojlangan. Organism uchun yot moddalar antigenlar deb ataladi. Organizmning antigenlarga chidamliligi immunitet deb ataladi. Immunitetni organizmning immune sistemasi ta’minlab turadi. Molekulyar genetika, hujayra injeneriyasi hamda gen injeneriyasi fanlarining rivojlanishi biotexnologiya fanining istiqbolini yana ham oshirdi. Natijada tadqiqotchilar hujayra genotipini qayta tuzish va genotipga maqsadga muvofiq yot genlar kiritish evaziga hujayra irsiyatini o’zgartirish imkoniyatiga ega bo’ldilar. Irsiyati o’zgartirilgan hayvon tuxum hujayrasidan va o’simliklarning har qanday hujayrasidan sun’iy sharoitda yetuk organism biotexnologiyasi ishlab chiqildi. Transformatsiya, transduksiya jarayonlari, DNK qo’sh zanjir strukturasining kashf etilishi, genlar faoliyatini molekulyar idora qilish, genlarni elektroforez vositasida ajratib olish, restriktaza va ligaza fermentlarining kashf etilishi, vektor konstruksiyalar tuzish, genlarni klonlash, o’simlik hujayralarini sun’iy sharoitda o’stirish va yetuk o’simlik yetishtirish, har xil hujayralarni sun’iy sharoitda o’stirish, har xil hujayralarni qo’shib gibridoma olish va shu kabi juda ko’p kashfiyot va ixtirolar gen va hujayra injeneriyasiga asoslangan biotexnologiyani vujudga keltirdi. Genetika yunoncha genesis, ya’ni tug’ilish, kelib chiqish so’zidan olingan. Irsiyat va o’zgaruvchanlik qonuniyatlarini o’rganadigan fandir. Irsiyat bu tirik organizmlarning belgi va xususiyatlarini o’z nasliga o’tkazish xossasidir. Irsiyat ufayli bolalar ota-onasiga, aka-ukalar esa o’zaro bir-birlariga o’xshash bo’lishdilar. Odamlarda tana, yuz tuzilishi, soch rangi, tashqi muhit omillarining ta’siriga qaramasdan nasldan-naslga o’tadi. Odamlarda juda ko’p irsiy belgilar nasldannaslga o’tib keladi. Masalan, Angliyada graf Shryusberning 14 avlodida irsiy belgi bo’lgan sindaktiliya (ikki va undan ortiq barmoqning qo’shilib o’sishi) kuzatilgan. Avstraliyalik imperator Gabsburglar avlodining ko’pchiligining jag’I oldinga turtib chiqqan bo’lgan. O’zgaruvchanlik bu o’z belgilarini o’zgartirish, yangi belgilarga ega bo’lish, avvalgi belgilarni yo’qotish tirik organizmlar xossasidir. Tirik organizmlarning tashqi va ichki omillarining ta’sirida yangi, o’zgargan belgi va xususiyatlarni hosil qilishdan iborat. O’zgaruvchanlik tufayli organizmlar o’z ajdodlaridan hamda bir-biridan o’z belgi va xususiyatlari bilan farq qiladi. Buning natijasida ularda xilma-xillik namoyon bo’ladi. irsiyat va o’zgaruvchanlik bir-biriga uzviy bog’liq bo’lib, evolyutsion taraqqiyotning asosiy harakatlantiruvchi kuchlari hisoblanadi. Organizmlarning irsiy birliklari, xromosomalar (DNK) o’zgarish xususiyatiga ega. Ularni o’zgarishi esa organizmlarning belgi va xususiyalarini o’zgarishiga olib keladi. O’zgaruvchanlik tufayli organic olamda xilma-xillik namoyon bo’ladi.Darvin o’zgaruvchanlikni ikki xilini irsiy bo’lmagan va irsiy o’zgaruvchanlikni farq qilgan. Lekin irsiy bo’lmagan, ya’ni modifikasin o’zgaruvchanlikning sabablari Darvin davrida kam o’rganilgan.Ana shu sharoit irsiy bo’lmagan o’zgaruvchanlik sababchisidir. Irsiy bo’lmagan o’zgaruvchanlik sababli organizmlar turli sharoitlarga moslashadi. Modifikasion o’zgaruvchanlikdan tashqari irsiy bo’lgan o’zgaruvchanlik mavjud, u xromosomalar yoki genlarga, ya’ni irsiyatningmoddiy asoslariga dahldor. Irsiy o’zgarishlar Darvinga yaxshi ma’lum edi, u evolyutsiyada bu o’zgarishlar katta rol o’ynaydi, deb hisoblagan. Lekin bu o’zgaruvchanlikning sabablari Darvin davrida kam tekshirilgan edi. Chunonchi, irsiy o’zgaruvchanlikning bir turi mutasiyalar genlarning o’zgarishiga bog’liq bo’ladi, boshqa bir turi – kombinatsion o’zgaruvchanlik naslda genlarning yangicha kombinasiyalanishidan kelib chiqadi, uchinchi xili – nisbiy o’zgaruvchanlik bitta genning o’zi bir emas, balki ikki va undan ortiq belgilarning shakllanishiga ta’sir etishiga bog’liqdir. Shunday qilib, irsiy o’zgaruvchanlikning barcha turlari gen yoki genlar yig’indisining o’zgarishiga asoslangan.Shuning uchun bu o’zgaruvchanlik genotipik o’zgaruvchanlik deb ataladi. Irsiy bo’lmagan o’zgaruvchanlikda faqat fenotip o’zgaradi. Shuning uchun fenotipik o’zgaruvchanlik deyiladi. Modifikatsion o’zgaruvchanlik. Organism fenotipining qanday bo’lishi, undagi belgilarning rivojlanish darajasi, uning genotipiga hamda irsiy axborotning yuzaga chiqishi muhit sharoitiga bog’liq. O’zgaruvchanlikning genotip o’zgarishiga bog’liq bo’lmay, balki tashqi sharoit o’zgarishi oqibati fenitipda yuzagakeladigan xili modifikatsion o’zgaruvchanlik deb ataladi. Bu turdagi o’zgaruvchanlik bir xil genotipga ega bo’lgan organizmlarda ularning har xil sharoitlargayashashlari oqibatida namoyon bo’ladi.Modifikatsion o’zgaruvchanlik chegarasi organizmning genotipiga, irsiy xususiyatlariga bog’liq organizmdagi belgilarining tashqi muhit omillarining ta’sirida muayan doirada genotipga bog’liq holda o’zgarish qobiliyatiga reakiya normasi deb ataladi. Organizmdagi belgilar modifikatsion o’zgaruvchanlikka moyillik darajasi o’zaro farq qiladi.Son jihatidan o’rganilayotgan o’zgaruvchanlik ikkiga ajratiladi: uzlukli, uzluksiz. Uzluksiz o’zgaruvchanlikda har bir olingan son bir-biridan juda kam farq qiladi. Agar ularni kichigidan boshlab bir qatorga joylashtirib chiqilsa, uzluksiz qator hosil bo’ladi. Shuning uchun bu o’zgaruvchasnlik uzluk-siz deb ataladi. Uzlukli o’zgaruvchanlikda esa variatsion qatorda joylashtirilgan o’zgaruvchanlikning kattaligi butun bir son bilan ifodalanadi. Shuning uchun bu o’zgaruvchanlik uzlukli yoki diskret deb ataladi. De Friz mutantlar va ularning bo’g’imlarini uzoq vaqt davomida kuzatib, hisoblab, 1900-1903 yillari o’zining mutatsiya nazariyasini yaratdi. Ushbu mutatsiya nazariyasida ilgari surilgan g’oyalar quyidagilardir: 1.Mutatsiyalar to’satdan paydo bo’ladi. 2.Mutatsiya natijasida hosil bo’lgan yangi belgilar turg’undir. 3.Mutatsiyalar irsiy bo’lmagan o’zgaruvchanlikdan farqli o’laroq, irsiydir. Nasldan-naslga beriladi. O’zgaruvchanlikning o’rtamiyona shakli tevaragida uzluksiz qator hosil qilmaydi. Chunki mutatsiya natijasida sifat jihatidan o’zgarish sodir bo’ladi..Mutatsiyalar har xil ko’rinishlarda paydo bo’lib, foydali va zararli bo’lishi mumkinMutatsiyalarning uchrash ehtimoli o’rganilgan organizmlar soniga bog’liq.O’xshash mutasiyalar bir necha marta paydo bo’lishi mumkin. Mutatsiya deb normal belgilar saqlovchi genlarda turli tashqi muhit omillari ta’sirida nasldannaslga o’tadigan kimyoviy o’zgarishlar paydo bo’lishiga aytiladi. Mutatsiyalar tashqi va ichki muhit ta’sirida paydo bo’lishi mumkin.Mutatsiyalar tabiatda doim bo’lib turadi. Bu tabiatning oddiy hodisasidir. Mutatsiyalar ko’pincha spontan va yo’naltirilmagan holatlarda paydo bo’ladi, ya’ni foydali, befarq, lekin ko’pincha zararli yoki hatto o’limga olib boradigan (letal) bo’ladi. Foydali mutasiyalar evolyutsiya natijasida saqlanib turlarning yashovchanligini oshiradi va yangi turlarning hosil bo’lishiga olib keladi. Zararlilari esa turlarni yashovchanligini kamaytirib, mayibmajruh organizmlarni hosil bo’lishiga, turniregresga olib keladi. Ko’pincha irsiy kasalliklarni keltirib chiqaruvchi asosiy sababchiga aylanadi. Hosil bo’lish xususiyatiga qarab mutatsiyalar 3 xil bo’ladi: 1.Gen mutatsiyalari 2.Xromosoma mutatsiyalari 3.Genom mutatsiyalari Genlar bilan manipulyatsiya.Barcha genetik muhandislik jarayonlari DNKning modifikatsiyasini o'z ichiga oladi. An'anaviy ravishda DNK organizm hujayralaridan ajratib olingan. Keyinchalik genlar paydo bo'ldi klonlangan a yaratilgandan keyin DNK segmentidan DNK kutubxonasi yoki sun'iy ravishda sintez qilingan. Izolyatsiya qilinganidan so'ng, genga qo'shimcha genetik elementlar qo'shilib, uni mezbon organizmda ifodalashga imkon beradi va tanlovga yordam beradi. Hujayralardan ajratib olish.Avval hujayra muloyimlik bilan bo'lishi kerak ochildi, DNKni unga katta zarar etkazmasdan fosh qilish. Qo'llaniladigan usullar hujayra turiga qarab farq qiladi. Ochilgandan so'ng DNKni boshqa uyali komponentlardan ajratish kerak. Yorilgan hujayrada oqsillar va boshqa hujayra qoldiqlari mavjud. Bilan aralashtirish orqali fenol va yoki xloroform, dan so'ng santrifüj, nuklein kislotalarni bu qoldiqlardan yuqori qismga ajratish mumkin suvli faza. Ushbu suvli fazani olib tashlash va kerak bo'lganda fenol-xloroform bosqichlarini takrorlash orqali tozalash mumkin. Keyin nuklein kislotalar bo'lishi mumkin yog'ingarchilik yordamida suvli eritmadan etanol yoki izopropanol. Har qanday RNK qo'shib olib tashlash mumkin ribonukleaz bu uni yomonlashtiradi. Hozirda ko'plab kompaniyalar ushbu jarayonni soddalashtiradigan to'plamlarni sotadilar. Genlarni ajratish.Ekstrakte qilingan DNKdan qiziqish genini ajratish kerak. Agar ketma-ketlik noma'lum bo'lsa, unda DNKni tasodifiy hazm qilish usuli bilan parchalash keng tarqalgan usul hisoblanadi. Odatda bu yordamida amalga oshiriladi cheklash fermentlari (DNKni kesuvchi fermentlar). Qisman cheklash hazm qilish taqiqlangan joylarning faqat bir qismini qisqartiradi, natijada DNK bo'lagi segmentlari bir-biriga to'g'ri keladi. DNK bo'laklari individual ravishda joylashtiriladi plazmid vektorlari va bakteriyalar ichida o'sgan. Bir marta bakteriyalarda plazmid kabi ko'chiriladi bakteriyalar bo'linadi. Muayyan fragmentda foydali gen mavjudligini aniqlash uchun DNK kutubxonasi kerakli uchun tekshiriladi fenotip. Agar fenotip aniqlansa, unda bakteriyalar maqsadli genni o'z ichiga olishi mumkin.Agar gen aniqlanadigan fenotipga ega bo'lmasa yoki DNK kutubxonasida to'g'ri gen mavjud bo'lmasa, uni ajratish uchun boshqa usullardan foydalanish kerak. Agar yordamida genning pozitsiyasini aniqlash mumkin bo'lsa molekulyar markerlar keyin xromosoma yurish to'g'ri DNK fragmentini ajratishning bir usuli. Agar gen yaqin ifoda etsa homologiya boshqa bir turda ma'lum bo'lgan genga, keyin kutubxonada ma'lum gen bilan chambarchas bog'liq bo'lgan genlarni izlash orqali uni ajratish mumkin. Ma'lum bo'lgan DNK ketma-ketliklari uchun genning har ikki tomonida DNKni kesuvchi restrikt fermentlaridan foydalanish mumkin. Jel elektroforezi keyin parchalarni uzunligiga qarab saralaydi. Ba'zi jellar birma-bir farq qiladigan ketma-ketlikni ajratishi mumkin asosiy juftlik. DNKni bo'yash orqali uni ingl bridli etidiy va ostida suratga olish UV nurlari. A marker ma'lum bir uzunlikdagi bo'laklar bilan DNK bilan birga har bir tasmaning o'lchamini taxmin qilish mumkin. To'g'ri o'lchamdagi DNK tasmasi genni o'z ichiga olishi kerak, bu erda uni jeldan chiqarib tashlash mumkin. Ma'lum bo'lgan ketma-ketlikdagi genlarni ajratib olishning yana bir usuli o'z ichiga oladi polimeraza zanjiri reaktsiyasi (PCR). PCR - bu berilgan ketma-ketlikni kuchaytira oladigan kuchli vosita, keyinchalik uni gel elektroforezi orqali ajratish mumkin. Uning samaradorligi katta genlar bilan pasayib boradi va ketma-ketlikdagi xatolarni kiritish imkoniyatiga ega.Sun'iy ravishda mumkin genlarni sintez qilish.Ba'zi bir sintetik ketma-ketliklar tijorat maqsadida mavjud bo'lib, ushbu dastlabki qadamlarning ko'pini rad etadi. O'zgartirish.To'g'ri ishlashi uchun kiritiladigan gen boshqa genetik elementlar bilan birlashtirilishi kerak. Ushbu bosqichda genni yaxshiroq ifoda etish yoki samaradorligi uchun o'zgartirish mumkin. Shuningdek, eng ko'p kiritiladigan gen konstruktsiyalar o'z ichiga oladi targ'ibotchi va terminator mintaqa shuningdek a tanlanadigan marker gen. Targ'ibotchi mintaqa tashabbus qiladi transkripsiya genning ekspluatatsiyasi va gen ekspressionining joylashishini va darajasini boshqarish uchun ishlatilishi mumkin, terminator mintaqasi esa transkripsiyani tugatadi. Ko'p hollarda tanlanadigan marker antibiotiklarga qarshilik u bilan ifodalangan organizmga, yangi gen bilan qaysi hujayralar o'zgarishini aniqlash uchun foydalaniladi. Konstruktsiyalar yordamida amalga oshiriladi rekombinant DNK kabi texnikalar cheklash hazm qilish, ligatsiyalar va molekulyar klonlash. DNKni xos genomiga kiritish.Gen tuzilgandan so'ng, u maqsadli organizmlar genomiga barqaror ravishda qo'shilishi yoki mavjud bo'lishi kerak ekstrakromosomal DNK. Genni mezbon genomiga kiritish uchun bir qator usullar mavjud va ular maqsadli organizm turiga qarab farqlanadi. Ko'p hujayrali eukaryotlar, agar transgen xostnikiga kiritilgan urug'lanish hosil bo'lgan xujayra transgenni o'ziga o'tkazishi mumkin nasl. Agar transgen tarkibiga kiritilgan bo'lsa badandagi hujayralar, transgen meros qilib olinishi mumkin emas. Xulosa Turli xil kashfiyotlar va yutuqlar rivojlanishiga olib keldi gen muhandisligi. Inson tomonidan boshqariladigan genetik manipulyatsiya xonadonlashtirish orqali o'simliklar va hayvonlarning sun'iy tanlov miloddan avvalgi 12000-yilda. Naslchilik va seleksiyada yordam beradigan turli xil texnikalar ishlab chiqilgan. Gibridizatsiya organizmning genetik tarkibidagi tez o'zgarishlarni kiritish usullaridan biri edi. Ekinlarni duragaylash, avvalambor, odamlar yaqin turlarda genetik jihatdan ajralib turuvchi shaxslarni o'stira boshlaganda sodir bo'lgan.Ba'zi o'simliklar tomonidan ko'paytirilishi mumkin edi vegetativ klonlash. Genetik qonun birinchi bo’lib Gregor Mendel tomonidan kashf etilgan, u no'xotni kesib o'tgan tajribalardan so'ng,1865-1928 yilda Frederik Griffit buni isbotlagan.1944-yilda DNK sifatida aniqlangan qonun bilan bog'liq bo'lgan "o'zgaruvchan prinsip" ning mavjudligi Osvald Avery, Kolin MakLeod va Maklin Makkarti. Frederik Sanger 1977-yilda tadqiqotchilar uchun mavjud bo'lgan genetik ma'lumotni ko'paytirib, DNKni sekvensiyalash usulini ishlab chiqdi. Mutatsiyaning mavjudligi va xususiyatlarini kashf etgandan so'ng DNK, uni boshqarishga imkon beradigan vositalarni ishlab chiqish kerak edi. 1970-yilda Xemilton Smitlar laboratoriya topildi cheklash fermentlari, olimlarga genlarni organizm genomidan ajratib olishga imkon beradi.DNK ligazlarisingan DNKni birlashtirgan 1967-yil boshida topilgan.Ikkala fermentni birlashtirib, DNK sekanslarini yaratish uchun "kesish va yopishtirish" mumkin bo'ldi rekombinant DNK. Plazmidlar, 1952-yilda kashf etilgan,muhim ahamiyatga ega bo'ldi vositalar va hujayralar o'rtasida ma'lumot uzatish uchun takrorlash DNK ketma-ketliklari. Polimeraza zanjiri reaktsiyasi (PCR), tomonidan ishlab chiqilgan Kari Mullis 1983-yilda DNKning kichik qismlarini kuchaytirishga (ko'paytirishga) va genetik materialni aniqlashga va ajratishga yordam berdi. Download 0.77 Mb. Share with your friends:
|