Hujayra va gen ingenerligi

Xromatografik usul - eritmadagi modda va molekulalarni ikkita: biriharakatsiz (turg’un), ikkinchisi shu statsionar qavat orqali filtrlanib o’tadiganharakatchan oqim (elyuent) shaklidagi fazalar bo’yicha bo’linishi asosida ajratadigan fizik – kimyoviy usuldir. Bu usul 1906 yili rus olimi M.Svet tomonidan kashf etilgan. U birinchi bo’lib, turli birikmalarni adsorbillovchi material - bo’r kukuni to’ldirilgan ustun (kolonka)da turlicha yutilishi asosida xlorofill va boshqa o’simlik pigmentlarini ajratishga muvaffaq bo’lgan. Tekshirilayotgan moddalar kolonkada rangli halqalar shaklida ajralgandan M.Svet bu usulni xromatografiya
(yunoncha, xromo – bo’yoq, grafo - yozaman) deb atagan.
Hozirgi kunda xromatografiyaning bir necha variantlari mavjud bo’lib, molekula yoki makromolekulalarning zaryadlariga qarab matrikslarning (tashuvchi) har xil turlari ishlatiladi, ularni ion almashuvchi xromatografiya, molekulalarning o’lchamiga asoslangan gel-xromatografiyasi yoki gel-filtratsiya deb ataluvchi xillari mavjud. Xromatografiya usullari ichida samaradorligi yuqori bo’lgan affin xromatografiya (tekshirilayotgan modda yoki molekulaning turg’un tutuvchi – ligandlar bilan o’zaro munosabatlariga asoslangan) hisoblanadi. Misol uchun, bog’langan ferment – substrat kompleksini maxsus ligandlar solingan kolonka orqali o’tkazilsa ferment ligand bilan bog’lanib, ballast moddalar yuvilib,
ligandda faqat kimyoviy bog’lanib qolgan gomogen ferment – oqsilni maxsus eritmalar orqali elyuirlash mumkin. Aynan shu usul orqali maxsus antitelalarnixromosomadagi DNK bo’lakchalariga bog’lab toza holda ajratish mumkin. Keng qo’llaniladigan usullardan yana biri suyuqlik xromatografiya hisoblanadi. Xromatografiya kolonkasi kremniy organik tabiatli smola solinib, muhit gomogen mikrosferali bo’lib, ular bosim ostida analiz qilinuvchi molekulalar tez va toza holda fraksiyalarga ajraladi.
Molekulyar biologiyada qo’llaniladigan fizikaviy usullardan yana biri elektroforez hisoblanadi. Elektroforez usuli bilan oqsillarni ajratish oqsil zarrachalarining elektr maydonidagi harakatchanligini belgilashga asoslangan. Oqsillar molekulasida ko’p– NH³⁺
va COOguruhlar mavjud bo’lganidan ular manfiy va musbat zarrachalar bo’lib, elektr maydonida siljish tezligi molekulalarning zaryadiga, shakli va o’lchamiga bog’liq. Elektroforezni suvli (buferli) muhitda g’ovakli polimer tutuvchi: kraxmalli, agarli yoki poliakrilamid gelida sellyulozali va nitrosellyulozali plastinkalarda olib boriladi. Odam
gemoglobinini tripsin oqsili bilan parchalangan fragmentlarni sellyulozali plastinkalarda elektroforez qilinib peptidli xaritalar – «fingerprintlar» (barmoq izlari) tuzilgan. Xuddi shu usul asnosida yarimo’roqsimon anemiya kasalligida gemoglobinning β – zanjirida bitta aminokislotaning o’rni almashib qolganligi aniqlangan.
Keyingi yillarda oqsillarni poliakrilamid geli (PAAG)da elektroforez qilib olib borish keng qo’llanilmoqda. Bu usulda oqsillarni tekshirish uchun bufer bilanho’llangan lenta ko’rinishidagi filtr qog’oziga yoki gel chetiga nuqta yoki chiziq holida bir nechta tomchi oqsil eritmasi tomizilib, qog’ozning uchlari elektrodlaro’rnatilgan bufer eritmaga botirib qo’yiladi. Elektrodlar orqali turg’un elektr oqimiyuborilganda paydo bo’lgan elektr maydoni kuchi ta’sirida tomizilgan oqsillarzaryadining miqdori va belgisiga qarab anod yoki katod tomoniga bir nechasantimetr siljiydi. Bufer bilan namlangan filtr qog’ozida yoki gellarda shundayelektroforetik muhit paydo bo’ladiki, ularda oqsillarning zaryadi hamda molekulaning hajmi bo’yicha harakat qiladi, jumladan, gellar molekulyar elak
sifatida ham xizmat qiladi.
Elektroforetik usullar qatoriga izotoxoforez va izoelektrofokuslash ham taaluqlidir. Izotoxoforezda ionlar avval o’zlarining zaryadlari va harakatchanligiga qarab taqsimlanadilar. Izoelektrofokuslash usuli oqsillarni bir vaqtda kuchlanish gradiyentida, hamda pH ga qarab ajratish imkonini beradi.Hujayrani alohida o’stirish usuli ham biologiyada jumladan, molekulyar biologiyada keng qo’llanilmoqda. Ushbu uslub 1885 yildan boshlangan bo’lib,
tovuq embrionining hujayralari tuzli eritmalarda uzoq muddat davomida tirik holatda bo’lishi aniqlangan. 1907 yildan esa, to’qimalarning ma’lum qismlarining ilmiy-tadqiqot ishlarida foydalana boshlangan. Hozirgi kunda dissotsirlanib o’stirilgan hujayradan ko’p miqdorda bir xil hujayralarni ko’paytirish mumkin. Ba’zi paytlarda o’stirilayotgan hujayralardan mutantlar ham paydo bo’lib, ular to’xtovsiz ko’payish xususiyatiga ega bo’ladilar. Ular rak hujayralariga o’xshash to’xtovsiz bo’linishga, ular yana bir predmetning ustida yaxshi o’sish xususiyatiga ega. Bir xildagi o’stirilgan hujayralarni uzoq muddatga -70°S saqlanib, bu davrda ular proliferatsiya (yangidan bo’linish, ko’payish) xususiyatlarini yo’qotmaydilar. Kalamushlar va olmaxonlarni (xomyak – kemiruvchi hayvon) fibroblastli va odamning epitelial hujayralari laboratoriya sharoitida ko’paytirilib ilmiy ishlarda
foydalaniladi.
Bir xil hujayralarni laboratoriya sharoitida o’stirishda klonlash usulidan ham keng foydalaniladi. Boshlanishi bitta hujayradan bo’linib ko’paygan hujayralarning populyatsiyasiga klon deyiladi. Klonlash usuli orqali mutatsiyaga uchragan muayyan genlarning hujayralari ayrim oqsillar uchun defektli bo’ladi. Aynan shu uslub asosida oqsillarning normal hujayralardagi rolini aniqlash mumkin.Ikki xil hujayralarning qo’shilishidan ikki yadroli geterokarion hujayrani olish mumkin. Mitotik bo’linishdan so’ng, geterokarion gibrid hujayraga aylanib, hamma xromosomalar yadroga birlashadi. Bunday gibridli hujayralar orqali xromosomalarning alohida funksiyalari, hujayra tarkibidagi organoidlarning o’zaro
ta’sirlarini, normal hujayra bilan qiyosiy ravishda tadqiqot ishlari olib boriladi.
Ma’lumki, gibridli hujayralar turg’un bo’lmaydi. Jumladan, gibridli hujayra odamsichqon ma’lum vaqtdan so’ng insoniy xromosomaning faoliyati yo’qoladi. Shu asnoda xromosomalarning ayrim funksiyalari aniqlanib, aynan shu metodologiya asosida genetik kartalarni tuzish mumkin.Molekulyar jarayonlarni o’rganishda hujayrasiz tizimlar (sistemalar) alohida o’rin egallaydi. Bu tizim qo’shimcha reaksiyalardan holi bo’ladi. O’tgan asrning
o’rtalarida (1954) P.Zamechnik oqsil sintezining traslyatsiyasida hujayrasiz sistemadan birinchi bo’lib foydalangan. Oqsil sintezining transkripsiya, translyatsiya jarayonlarining ayrim detallarini o’rganishda rus olimi akademik A.S.Spirin samarali foydalangan. Hujayra ekstraktidan oqsil sintezlovchi komponentlarni (i-RNK, ribosomalar, t-RNK va boshqalar) ajratib, so’ngra ularni alohida-alohida sistemaga kirgizib, funksiyalarini oldinma-ketin aniqlaganlar.
Hujayrasiz sistema tufayli genetik kod dunyoga ma’lum bo’ldi. Bu jarayonda i-RNK o’rnida tarkibi ma’lum bo’lgan sintetik oligo- va polinukleotidlardanfoydalanilgan. Hujayrasiz sistema tufayli DNKning replikatsiya va transkripsiyasi, RNKning splaysingi fanga ma’lum bo’ldi.Molekulyar biologiyada hozirgi kunda keng qo’llanilayotgan uslublardan
yana biri monoklonal antitela (antitana) bo’lib, ular murakkab eritmalarda molekulalarni aniqlashda (identifikatsiya qilishda) nozik va sezgir biokimyoviy metodologiya hisoblanadi. Umuman olganda antitanalar umurtqali hayvonlarda begona birikmalarga (antigenlarga) qarshi kurashadigan oqsillardir (immunoglobulinlar). Umurtqali hayvonlarning hujayralari har xil shakllardagi ko’p miqdorda antitanalar ishlab chiqarishga qodir bo’lib, ular o’ta saralanib har qanday begona molekulalarni izlab topish, unga ta’sir qilish xususiyatiga ega. 1976
yilda B–limfositlarni klonlash orqali, faqat maxsus bir xildagi antitanalarni ko’p miqdorda sintezlash usuli ishlab chiqilgan. Lekin, B-limfositlarni hayotchanligi uzoq bo’lmaganligi uchun bunday hujayralarni tez bo’linib ko’payadigan rakli hujayralarga qo’shiladi, mazkur sistema gibridoma deyiladi.
XXI asr molekulyar biologiya fani oldidagi muammolardan eng asosiysi hujayra komponentlarining o’zaro bir-birlari o’rtasidagi munosabatlarni dinamik holatdagi faoliyatini makon va zamon asosida tadqiq va tahlil qilishdan iborat.Oxirigi yillarda hujayraning dinamik holatini aniqlaydigan DNK –mikrochip usullari biologiya faniga kirib kela boshladi. DNK – mikrochip bu kattabo’lmagan kvadrat, qattiq tekis material (oyna) bo’lib, nuqta-nuqta shaklidagiyacheykalarga DNK fragmentlari tomchi holda tomiziladi. Transkripsiya
jarayonida yoki sun’iy sintezlangan i-RNKlar fluorissentli bo’yoq bilanbelgilanadi. Ajratib belgilangan i-RNK yacheykalaridagi DNK – mikrochiplargaqo’shiladi. Agar i-RNK genomga mos kelib qo’shilsa fluorissentli bo’ladi, moskelmasa fluorissentli bo’lmaydi. Mazkur usullar har xil biologik turlardan olingan i-RNKlarni genomidagi ekspressiyani kuzatish imkoniyatini beradi.