Ko'chib yuruvchi genetik elementlar va ularni ahamiyati reja

KO'CHIB YURUVCHI GENETIK ELEMENTLAR VA ULARNI AHAMIYATI
REJA:

1. 
   Ko‘chib yuruvchi genetik elementlar haqida malumotlar
   
2. 
   Plazmidlar, restriksion endonukleazalar, genetik injeneriya usullari
   
3. 
   O’simlik irsiyatini gen injeneriyasi usuli bilan o‘zgartirish
   

Uzoq yillar mobaynida organizm genlar to‘plamining genomdagi o‘rni doimiy deb fikr qilinardi. Biroq 1950-yillarda AQSH olimasi Barbara Mak-Klintok makkajo‘xorida irsiy belgilarni o‘rganish jarayonida bir joyda muntazam ravishda joylashmay, balki o‘z joyini o‘zgartirib turadigan bir guruh genlar majmuasini kashf etdi va genomdagi genlar ko‘chib yuradi degan fikrni ilgari surdi. Genlarning genom bo‘yicha ko‘chib yurishi uzoq vaqtgacha tan olinmagan bo‘lsa-da, bu hodisa ke- yinroq AQSH olimlari J. Bishop va A. Buxoriy tomonidan mikroorganizmlarda, Rossiya olimi G. Georgiyev tomonidan hayvonlarda kashf etildi. Bunday ko‘chib yuruvchi genlar toifasi regulyator genlar yoki transpozonlar deb ataladi. Har gal genlar o‘z joyini o‘zgartir ganda qo‘shni genlar faoliyatini u yoki bu tomonga o‘zgarti radi.

Transpozonlar juda oddiy IS (ingl. insertion sequences) elementlaridan tuzilgan bo‘ladi. Transpozonlar xilma-xil strukturaga ega bo‘lsalar-da, barcha transpozon molekulalarining ikki chetida maxsus nukleotidlar izchilligi, markaziy qismida esa DNK mo le kulasini belgilangan joyda «yopishqoq» uchlar hosil qilib kesuvchi transpozaza fermentini sintez qiluvchi gen mavjuddir (22-rasm).
Plazmidlar, restriksion endonukleazalar, genetik injeneriya usullari
Bakteriya va tuban eukariotlar hujayralarida asosiy xromosomadan tashqari, qo‘shimcha xromosomachalar plazmidlar deb ataladi (23—24-rasmlar).
22-rasm.
Transpozonning xromosoma DNKsiga birikishida transpozaza fermenti molekula- lari «yopishqoq» uchlar hosil qi lib kesadi.
Plazmidlar. Plazmidlar hujayr a ning asosiy xromosomasidan bir necha yuz barobar kichik DNK qo‘sh zanjirli halqasidan iborat. Plazmidlar o‘rtacha 3—10 dona genlardan iborat bo‘lib, ikki toifaga bo‘linadi. Bularning birinchisi transpozon yoki bakteriofag irsiy molekulasi kabi hujayra asosiy xromosomasining maxsus DNK izc hilligini kesib, rekombinatsiya bo‘la oladigan plazmidlar. Bunday rekombinatsiyalanuvchi plazmidlar transmissibl, ya’ni nasldan naslga o‘tuvchi plazmidlar deb ataladi. Transmissibl plazmid asosiy xromosomaga birikkandan keyin o‘z mustaqilligini yo‘qotadi. Asosiy xromosomadan mustaqil ravishda o‘z-o‘zini replikatsiya qila olmaydi. Ayni paytda bunday plazmidlarda joylashgan genlar asosiy xromosomada o‘z faoliyatini bajaradi. Huj ayra bo‘linganda rekombi natsiyal anuv chi plazmidning genlari asosiy xromosoma genlari bilan
birikkan holda nasldan naslga beriladi. Ik- kinc hi toifa plazmidlar avtonom holda replika tsiyalanuvchi plazmidlar deb ataladi. Bunday plazmidlar asosiy xromosomaga birika olmaydi, asosiy xromosomalardan mustaqil ravishda o‘z-o‘zini replikatsiya yo‘li bilan o‘nlab va hatto yuzlab marta ko‘paytira oladi. Avtonom plazmidlar bakteriya yoki zamburug‘ bo‘linganda qiz hujayralar orasida tasodifiy ravishda taqsimlanadi. Shu bilan birga avtonom plazmid bir hujayradan ikkinchisiga hujayra qobig‘i va
23-rasm. RSS 101
membranasining teshiklaridan o‘ta oladi. plazmidning elektron Plazmidlar tarkibi, asosan, antibiotik yoki mikroskopda ko‘ri zaharli toksin parchalovchi ferment sintez nishi.
24-rasm.
Bakteriya hujayrasida yoki avton om ravishda replikat siya bo‘la di gan, yoki xromosomaga birikib naslga be riladigan (transmissibl) plazmidlar mavj ud. Trans missibl plazmid ham xromosoma tar kibidan ajralib chiqqan holda molekula tarz ida faoliyat ko‘rsata ola di, lekin mustaqil ra vishda replikatsiyalanmaydi.
1 — bakteriya; 2 — plazm idlar; 3 — asosiy xromosoma; 4 — xromosomaga bi rikish uchun mos langan nukleotidlar izc hilligi; 5—an tibiotikka chidamlilik gen i.
qiladigan genlardan iborat. Shu tufayli plazmidlar bakteriya, achitqi va zamburug‘larning antib iotik va zaharli toksinlarga chidamliligini ta’minlaydi. Plazm idning antibiotik parchalovchi genlari bir plazmiddan ikkinchisiga transpozonlar bilan birikkan holatda ham ko‘chib o‘ta oladi. Bu molekular jarayon kasal chaqiruvchi mikroblarning antibiotiklarga chidamliligini niho- yatda oshiradi.
Restriksion endonukleazalar. Tabiatda biror mikroorganizm hujayrasiga tashqaridan yot genetik material kirsa, u darhol hujayra nukleaza fermentlari ishtirokida parchalab tashlanadi.
DNK molekulasini mayda bo‘laklarga bo‘luvchi fermentlar kesuvchi endonukleazalar yoki restriktazalar deb ataladi. Har bir restriktaza to‘rt yoki ko‘proq maxsus nukleotid juftlarni tanib olib bog‘lanadi va DNK molekulasini kesadi. Ayrim restriktazalar DNK qo‘sh zanjirini qaychi singari shartta ikki bo‘lakka bo‘ladi.
Shu bilan birga qo‘sh zanjir DNK molekulasini «yopishqoq» uchlar hosil qilib kesuvchi restriktazalar ham mavjud. Jadvaldagi Eco Rl, BamHl (eko er bir, Bam ash bir) kabilar shular jumlasidandir. Bu restriktazalar funksiyasi jihatdan transpozazaga o‘xshashligi ko‘rinib turibdi. Shuning uchun ham bu restriktazalar hosil qilgan «yopishqoq» uchlardan foydalanib, har xil DNK bo‘laklarini bir-biriga bog‘lash soddalashadi. Hozirgi kungacha 500 dan ortiq xilma-xil restriktazalar tozalanib olingan va o‘rganilgan (1-jadval).
Har xil organizmlardan yuqori molekulali DNKni tozalab
1-jadval
Ayrim restriktazalar tanib kesadigan nukleotidlar ketma-ketligi quyidagi jadvalda berilgan:
Mikroorganizm Qisqartirib yozilishi Nukleotid izchilligi
5’— 3’,3’—5’
Bacillus amulolique G‘GATCC
faciens H BamHI CCT AG‘G
Esherichia coli G‘AATTC
RYI3 EcoRI CTTAA‘G
Haemophilus GG‘CC
aegyptius HaeIII CC‘GG
ajratish, uni maqsadga muvofiq restriktaza bilan «yopishqoq» uchlar hosil qilib kesish, hosil bo‘lgan DNK bo‘laklarini elektroforez vositasida ajratib olib, har xil DNK bo‘laklaridan maqsadga muvofiqlarini tanlash va ularni berilgan tartibda ulovchi ligaza fermenti vositasida qaytadan biriktirish asosiy usullaridan hisoblanadi.
l.K o‘chib yuruvchi genetik elementlar
D N K genlar to ‘plam idan iborat. U zoq yillar mobaynida genlar
to ‘plamining genomdagi o‘mi doimiy deb kelinar edi. Biroq AQSh olimasi
Barbara Mak-Klintok m akkajo‘xorida irsiy belgilarni tadqiq qilish
jarayonida ba‘zi genlar bir joyda muntazam ravishda joylashmay, aksincha
o ‘z joyini o ‘zgartirib turishini aniqladi. Genlarni genom bo‘yicha ko‘chib
yurishi uzoq vaqt tan olinmadi. Shunga qaramay bunday hodisa bo iishi
m u m k u n lig i A Q S h o lim la ri J .B ish o p , A .B u x ariy to m o n id a n
mikroorganizmlarda, rus olimi G.Georgiyev tom onidan esa hayvonlarda
www.ziyouz.com kutubxonasi

aniqlandi.Bunday ko‘chib yuruvchi genlar toifasi regulyator genlar yoki

transpozonlar deb ataladi. Transpozonlaro‘zjoyini o ‘zgartii^ganda qo‘shni
genlar faoliyatini u yoki bu tomonga o ‘zgartiradi. Transpozonlar xilma-
xil strukturaga ega bo‘lsalar ham, barcha transpozon molekulalarining
har ikki chetida maxsus nukleotidlar izchilligi, markaziy qismida esa
D NK molekulasini belgilangan joyda yopishqoq uchlar hosil qilib kesuvchi
transpozaza fermentini sintez qiluvchi gen joylashgan bo4adi.
2.Plazmidlar
Bakteriya va tuban eukariot hujayralarida asosiy xromosomadan tashqari
q o ‘s h im c h a m ay d a p la z m id la r u c h r a y d i. P la z m id a la r aso siy
xromosomalardan bir necha yuz barobar kichik D N K qoksh spiralidan
iborat. Plazmidlar o ‘rtacha 3-10 genlardan tashkil topgan bo‘lib, ikki
toifaga bo‘linadi. Ularning birinchisi transpozon yoki bakteriofag irsiy
m olekulasi kabi hujayradagi asosiy xrom osom aning maxsus D N K
izchUhgini kesib, rekombinatsiya bo‘la oladigan plazmidalrdir. Bunday
rekombinatsiyalanuvchi plazmidlarni transmissil, ya’ni nasldan-naslga
beriluvchi plazmidalar deb nomlanadi. O datda transmissibl plazmida
hujayraning asosiy xromosomasiga birikkandan so‘ng o ‘z mustaqilligini
yo‘qotsa ham ularda joylashgan genlar orasida faoliyatini bajaradi. Hujayra
bo‘linganda rekombinatsiyalanuvchi plazmid genlari asosiy xromosoma
genlari bilan birikkan holda nasldan-naslga beriladi.
Plazmidlarning ikkinchi toifasi avtonom holda replikatsiyalanuvchi
plazmidlar deb ataladi. Bunday plazmidlar asosiy xromosomaga birika
olmaydi. Shunga ko‘ra ular mustaqil holatda o ‘z -o ‘zini rephkatsiya yo‘li
bilan ko‘paytira oladilar. Avtonom plazmidlar bakteriya yoki zamburug'
bo‘linganda qiz hujayralarga tasodifiy ravishda taqsimlanadi. Ayni vaqtda
avtonom plazmidlar bir hujayradan ikkinchisiga hujayra qobig‘i yoki
membrana teshiklari orqali o ‘ta oladi.
3.Restriksion endonukleazalar
Odatda bir mikrooi^ganizm hujayrasiga tashqaridan yot genetik material
kirsa u darhol hujayra nukleaza ferm entlari ishtirokida parchalanib
tashlanadi. D N K molekulasini mayda bo‘laklarga bo‘luvchi fermentlami
kesuvchi endonukleazalar yoki restriktazalar deb ataladi. Restriktazalar
har xil. Ulaming ayrimlari to ‘rt yoki ko‘proq maxsus nukleotid juftlarini
tanib boglanadi va D N K molekulasini kesadi. Ayrim restriktazalar D N K
qo‘sh zanjirini qaychi singari shartta ikkiga boiadi. Shu bilan birga D N K
molekulasidagi qo‘shaloq zanjimi yopishqoq uchlar hosil qilib kesuvchi
restriktazalar ham mavjud. Ulaiga misol qilib genetik injeneriyada keng
qoilaniladigan Eco RI(eko er bir) va Bam+ H I (Bam ash bir)ni olish
mumkin. Odatda restriktaza qaysi organizm turidan olingan b o isa uning
nomi bilan belgilanadi. Masalan, Eco R I — Esherichia c o li, Bam+ H I —
www.ziyouz.com kutubxonasi

Bacillas amulolique faciens H, Hind III — Haemophilus influenzae. Hozirgi

vaq td a D N K m o lek u lasin i b o ‘laklarga b o ‘luvch i 500 ga yaqin
restriktazalar tozalanib olingan va o £rganilgan.
4.Rekombinant DNK olish va genlarni klonlash
Sun?iy ravishda rekombinant D N K olish va genlami klonlash birinchi
marotaba 1972-yili AQSh olimlari G.Boyer va S.Koen tom onidan amalga
oshirildi. Bu ikki olim ichak tayoqchasi bakteriyasi E. coli ning xromosoma
D NKsini ham da shu bakteriya plazmidani alohida probirkalarga joylab,
ularga Eco R I (iko аг bir) restriktaza fermenti bilan ishlov berganlar.
Halqasim on plazmida tarkibidan faqat bir dona Eco R I restriktaza
ferm enti tanlab kesadigan nukleotidlar izchilligi b o ig an lig i sababli
restriktaza D N K qo‘sh zanjirini faqat bir joydan kesib halqasim on
plazmidani yopishqoq uchli ochiq holatga o £tkazadi. Xromosoma D N K
m olekulasida Eco R I restriktaza ferm enti taniy oladigan maxsus
nukleotidlar izchilligi qancha b o is a , bu molekula shuncha b o iak k a
boiinadi. D NK boiaklari elektroforez moslamasida kuchli elektr maydonida
katta kichikligiga qarab ajratiladi va hosil bo£lgan bo£laklar maxsus bo£yoq
bilan bo‘yaladi. Natijada bir joyga yigilgan bir xil kattalikdagi D N K
boiaklari to‘plamini oddiy ko‘z bilan kobrish mumkin. Elektroforez gelidan
xohlagan kattalikdagi D N K boiagini suvda eritib ajratib olsa boiadi. Воуег
va Koen shu usullar bilan ajratib olingan yopishqoq uchli bakteriya DN K
boiagini ochiq holatdagi yopishqoq uchli plazmida DNKsi bilan probirkada
aralashtirib ulovchi ligaza fermenti vositasida bu ikki xil D N K boiaklari
uchlarini bir-biriga kovalent b o g ia r yordamida uladi. Natijada plazmida
tarkibiga yot xromosoma D N K b oiagi kiritildi. Shu usul bilan ilk bor
rekombinant plazmida hosil qilindi.
Mazkur molekular qurilmada plazmida vektor tashuvchi funksiyasini
bajaradi. Chunki plazmidalar xromosoma DNKsiga rekombinatsiyalana
oladi. Bu vektor qurilma o £z tarkibida antibiotikka chidam lilik geni
bo£lganligi uchun maxsus olingan plazmidasiz ya’ni antibiotikka chidamsiz
shtamm (bakteriya) hujayralaiga kiritilsa, rekombinant plazmida kiritilgan
bakteriya kloni antibiotikka chidamli genga ega bo£lib qolgani sababli
antibiotik ta ’sirida o £lmaydi. Shunday bakteriyalar alohida ko‘paytirilsa
uning tarkibidagi yot D N K boiagi ham shuncha ko‘payishi mumkin.
U n d a n
ta s h q a r i
r e k o m b in a n t
p la z m id a
v e k to r
a v to n o m
replikatsiyalanuvchi plazm ida b o is a , yot D N K b o iag i yana o ‘nlab
barobar ko£payadi. Yot D N K boiagini rekombinant vektor qurilmalar
vositasida ko‘paytirish genlarni klonlash deb ataladi. Genetik injeneriyada
D N K boiagini klonlashda vektor sifatida virus va fag DNK molekulasidan
yoki ko£chib yuruvchi genetik elementlardan ham foydalaniladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi

5. 0 ‘simlik irsiyatini gen injeneriyasi usuli bilan o‘zgartirish

Klassik genetika asosida yangi nav chiqarish jarayonida xo‘jalik belgilari
bilan bir-biridan farq qiluvchi organizmlar chatishtirilib, ularni eng yaxshi
belgi-xossalarini duragay organizmda mujassamlashtirish maqsad qilib
olinsada, changchi, urug‘chi o ‘simliklarning yaxshi belgi-xossalari bilan
bir qatorda duragay o ‘simlik ko‘pgina salbiy belgi-xossalarga ham ega
bo‘ladi. G en injeneriyasi qo‘llanilganda esa bu muam m oni yengil hal
qilsa bo‘ladi. Buning uchun rejalashtirilayotgan nav hujayrasiga m a‘lum
foydali gen kiritiladi va bu hujayradan yetuk o‘simlik hosil qilinadi.
0
‘simlik
hujayrasiga m uayyan bir genni kiritish u ch u n tu p ro q bakteriyasi
agrobakterium hujayrasidagi plazm idadan vektor m olekula sifatida
foydalaniladi.
Tabiatda agrobakteriumning bu turi o ‘simlik hujayrasini pala-partish
bo‘linishi natijasida shish hosil qiladi. Bu shishni 77 (ti ay) plazmida
genom ining T -D N K (shish hosil qiluvchi D N K ) b o ‘lagi chaqiradi.
Agrobakteriumning 77 plazmidi birm uncha yirikroq. U 20 m ingdan
ortiqroq nukleotid juftligidan iborat. Shunga ko‘ra undan gen injeneriyasi
maqsadida foydalanish biroz qiyinroq. Shu sababli o ‘simlik irsiyatini gen
injeneriyasi usuli bilan o ‘zgartirish uchun plazmidani T -D N K qismi
maxsus restriktaza fermenti bilan kesib olinib PBR 322 — pi-bi-ar 322
plazmidasiga ko‘chirib o ‘tkaziladi. Bunday sun’iy plazmida Ti plazmidiga
nisbatan birmuncha kichik bo‘lib, ulardan ya’ni vektor konstruksiyalardan
foydalanish birm uncha oson va unumliroq. Vektor konstruksiyaning T-
D N K qismi kesilib, unga o ‘simlik geni kiritiladi. Oqibatda T -D N K shish
hosil qilish xossasini yo‘qotadi. Chunki yot gen T -D N K ni ikkiga b o ‘lib
yuboradi. Tarkibida T -D N K va yot genga ega vektor konstruksiya genomidan
T -D N K qismi olib tashlangan o ‘simlik uchun zararsiz maxsus Agrobacte-
rium shtammlari kiritilganda, agrobakterium yot genni o ‘zining maxsus
transformatsiya apparatidan foydalanib, o ‘simlik genomiga o ‘tkazadi (75-
rasm). So‘nggi yillarda vektor molekula tarkibiga kiritilgan yot genlami
o ‘simlik yoki hayvon hujayrasiga kiritish usullari ishlab chiqilgan. Lekin
bu usullar texnik jih atd an murakkab va qim m atligi sababli maxsus
hollardagina ishlatiladi.
Genetik transformatsiya qilingan o‘simlik hujayrasini maxsus oziqa
muhitida o‘stirib undan transgen o‘simJik rivojlantiriladi. Buning uchun
transformatsiya qilingan o ‘simlik hujayrasi uchun maxsus oziqa muhiti
tayyorlanadi. Unda o ‘simlik hujayrasi bo‘linib, m a’lum bir dastur b o ‘yicha
rivojlanadigan kallus to ‘qimasi rivojlanadi. Kallus to ‘qima hujayralaridan

ADABIYOTLAR

1. G’afurov A. T. Darvinizm Toshkent, o’qituvchi1992 yil.

2. Воронцов Н. П.,Сухорукова Л.Н. Эволюционная органического мира. М. Просвешение 1991
3. To’raqulov Yo. X. malekulyar biologiya. Toshkent, o’qituvchi1993 yil
4. Иорданскис Н. Н. Эволюция жизни. М.Издательский центр “Академия” 2001
5. Inge-Vechtomov S.G. Genetika s osnovami selektsii. Moskva., «Vsshaya shkola», 1989 g.
6. Lobashev M.Ye., Vatti K.V., Tixamirova M.M. Genetika s osnovami selektsii. Moskva, «Prosveshenie», 1979 god.