1 Roland W. Scholz Environmental Literacy in Science and Society: From Knowledge to Decisions. Usnae,w2011; YorkC, ambridge University р. 222 Mavzu. Murakkab mavzular asosida ishlash

1 Roland W. Scholz Environmental Literacy in Science and Society: From Knowledge to Decisions. USNAe,w2011; YorkC, ambridge University.р. 222 Mavzu. Murakkab mavzular asosida ishlash. Gen muhandisligiga asoslanib o‘simlik irsiyatini o‘zgartirish Gen injeneriyasi. Zamonaviy biotexnologiyaning asosiy yutug‘i genetik transformasiya, ya’ni begona gen va boshqa irsiy belgilarni tashuvchi materiallarni mikroorganizmlar, o‘simlik va hayvon hujayralariga o‘tkazish, yangi belgi va xususiyatli transgen organizmlarni olishdir. Gen injenerligining asosiy bosqichlari va metodlari. Genetik injeneriyaning keyingi 10-15 yilda qo‘lga kiritgan yutuqlari organizm genotipini o‘zgartirish maqsadida genlar bilan turli amallarni bajarishga imkon beruvchi metodlarni ishlab chiqishga olib keldi. Bunday tadqiqotlarning asosiy maqsadi organizmdan olingan genlarni ikkinchi organizm genomiga to‘g‘ridan-to‘g‘ri ko‘chirib o‘tkazish yo‘li bilan yangi fenotiplar yaratish, genomning irsiy nuqsonlarini tuzatish, ya’ni irsiy kasalliklarga davo qilishdir. Gen injeneriyasining dastlabki yutuqlari odam uchun foydali mahsulotlar, jumladan, dori moddalarini sintezlab beradigan yangi mikroorganizm formalarini yaratish bilan bog‘liqdir. Gen injeneriyasi yordamida nukleotidlar tartibi o‘zgargan DNK molekulasi hosil qilinadi va uni ishlab turgan hujayra genomiga o‘tkaziladi va shu bilan yangi irsiy belgili hujayralar olinadi. Roland W. Scholz Environmental Literacy in Science and Society: From Knowledge to Decisions. New York, USA, 2011; Cambridge University. r.211 Gen injeneriyasi uchta bosqichda olib boriladi: 1. Kerakli genni ajratish yoki sintez qilish; 2. Kerakli geni bo‘lgan DNKni ko‘chiruvchi (vektor) DNKsiga ulash; 3. Kerakli gen ulangan vektor DNKsini hujayraga yoki organizmga o‘tkazish. Gen injeneriyasi yordamida mo‘ljallangan maqsadga erishish quyidagi asosiy masalalarning qanday yechilishiga bog‘liq: 1. Har xil organizmlardan olingan DNK molekulasini mayda bo‘laklarga (genlarga) ajratish; 2. Genlar ichidan keraklisini topib, shu genni tashib yuruvchi (vektor) ga birlashtirish; 3. DNKsida kerakli gen bo‘lgan vektorni hujayraga kiritish; 4. Ko‘pgina hujayralar orasidan ko‘chirib o‘tkazilgan genni olgan retsipiyent hujayralarni ajratish. Har bir organizmdan olingan DNK molekulasini mayda bo‘laklarga (genlarga) ajratish endonukleaza, transferaza va ligaza fermentlari topilgandan keyin hal etildi. Genlar ichidan keraklisini topib, shu genni tashib yuruvchi vektor sifatida plazmidlar DNK sidan foydalanildi. DNK da kerakli gen bo‘lgan vektorni hujayraga kiritishda kalsiy tuzlaridan foydalanildi. Kalsiy tuzlari ta’sirida vektorni qabul qiluvchi hujayralar membranasining o‘tkazuvchanligi oshadi. 2 Roland W. Scholz Environmental Literacy in Science and Society: From Knowledge to Decisions. USNAe,w2011; YorkC, ambridge University.р. 222 Ko‘pgina hujayralar orasidan ko‘chirib o‘tkazilgan genni olgan retsipiyent hujayralarini ajratish genetik va biokimyoviy usullardan foydalanilgan holda kerakli gen bo‘lgan hujayralarni (klon) ajratib olish bilan hal etildi. Gen injeneriyasida hujayradan ajratib olingan kerakli gen vektor DNKsiga ulanadi. Odatda, lyambda bakteriofagi, hayvonlarning ayrim onkogen viruslari, bakteriyalarning plazmidasi va episomalari vektor sifatida ishlatiladi. Restriktaza fermentlari yordamida plazmida DNK zanjiri bir-biridan ajratilib, uning yakka DNK ipi mayda bo‘laklarga bo‘linadi Restriktaza fermentlarining 50 dan ortiq xili bo‘lib, har birining DNK molekulasida o‘zining ta’sir ko‘rsatadigan, ya’ni uzadigan joyi bor. Shular ichida eng ko‘p ishlatiladigani restriktaza EcoRI. Bu restriktazani ishlatishning qulayligi shundaki, u DNK molekulasining ma’lum bir joyini, aniqrog‘i adenin va timin orasidagi bog‘ni uzadi. Natijada yakka ipli DNKning boshqa DNK bo‘lagi bilan oson birlashadigan mayda bo‘laklari paydo bo‘ladi va bu bo‘laklarda nukleotidlarning joylashishi bittasida faqat adeninli asosdan boshlansa, ikkinchisida faqat timindan boshlanadi. Boshqa DNK bo‘lagini o‘ziga osongina birlashtiradigan DNK bo‘lagini ligaza fermenti bo‘lgan eritmaga solinadi. Ligaza fermenti kerakli geni shu genni ko‘chiruvchi plazmida DNKsiga ulaydi. Natijada har xil DNKli (ximer) plazmida hosil bo‘ladi. Ular endi shunday plazmidalarni o‘ziga qabul qiluvchi hujayralari (retsipiyentlar) bo‘lgan sovuq holdagi kalsiy xlor eritmasiga tushiriladi. Agar eritmani tezlik bilan qizdirilsa, hujayralar po‘stining hujayra uchun begona bo‘lgan moddalarni kiritmaslik xususiyati yo‘qoladi. Shuning uchun har xil DNK bo‘lagi bo‘lgan plazmida bakteriya hujayrasiga osongina kirib, uning DNKsiga birlashib oladi. Bakteriya hujayrasi bo‘linganda undan hosil bo‘lgan yangi hujayralar endi oldingilariga o‘xshash bo‘lmaydi. Hujayra injenerligining asosiy maqsadi, tadqiqot metodlari Hujayra injeneriyasining asosiy maqsadi tana (somatik) hujayralarni gibridizasiya qilish, ya’ni jinssiz hujayralarning qo‘shilishidan yangi organizmni hosil qilishdir. Somatik hujayralarning to‘liq yoki retsipiyent hujayraga donor hujayraning bir qismi, ya’ni sitoplazma, mitoxondriya, xloroplastlar, genomlar yadrosini yoki uning bir bo‘lagini qo‘shish mumkin. Somatik gibridizasiya filogenetik jihatdan alohida bo‘lgan organizmlarni chatishtirishda muhim ahamiyatga ega. Gibrid hujayralarni olish bosqichlari. Hujayralarning qo‘shilishi plazmatik membranalarning o‘zaro mustahkam aloqada bo‘lishi bilan bog‘liq. Bunday aloqada bo‘lishga tabiiy membrananing tashqi tomondagi manfiy zaryadga ega bo‘lgan oqsil va genlar guruhlari to‘sqinlik qiladi. Membranani o‘zgaruvchan elektr yoki magnit maydoni bilan depolyarizasiya qilinsa, membranadagi manfiy zaryadlar neytrallanib, hujayralar qo‘shilishiga kationlar yordamida sharoit yaratiladi. Amaliyotda kalsiy (Sa 2+ ) va xloriromazin ionlari ko‘p qo‘llaniladi. 3 Roland W. Scholz Environmental Literacy in Science and Society: From Knowledge to Decisions. USNAe,w2011; YorkC, ambridge University.р. 222 Polietilenglikol effektiv “qo‘shuvchi” agent sifatida qo‘llaniladi. Hayvonlarda hujayralarning qo‘shilishida virus ishtirok etadi, ya’ni sitoplazmatik membranadagi oqsilni gidrolizlaydi. Virusning bir qismidagi subbirliklar proteolitik faollikka ega. O‘simlik, zamburug‘ va bakteriyalarning hujayralari qo‘shilishidan oldin hujayra devoridan ajraladi, bu bilan protoplastlar hosil bo‘ladi (protoplast - tirik hujayra tanasi). Hujayra qobig‘i fermentlar yordamida gidrolizlanadi: bakteriyalar hujayrasiga lizotsimlar, o‘simlik uchun sellyuloza kompleksi, gemitsellyuloza va piktinaz zamburug‘ produtsentlari ishlatiladi. Protoplastlarning ajratib olinishi ancha murakkab jarayondir. Kallus to‘qima. O‘simliklarning o‘suvchi (meristema) qismidagi hujayralar ajratib olinib, o‘simlik hujayrasidan yangi o‘simlik yaratish uchun protoplast holatiga olib kelinadi. Protoplast o‘simlikni birinchi marotaba 1971 yilda I.Tokebe olgan. O‘simlik hujayrasini protoplast holatiga olib kelish uchun hujayra qobig‘i maxsus fermentlar yordamida eritiladi. Hujayra qobig‘ini eritish uchun 3 xil fermentlar ishlatiladi: sellyulaza, gemitsellyulaza va pektinaza 5 . Ajratib olingan hujayra maxsus joyda optimal sharoit yaratilgan holatda saqlanadi. Ularga qo‘yilgan fermentlarning ta’siri yo‘qolishi bilan protoplastlarda qobiq hosil bo‘la boshlaydi. O‘simliklar hujayrasini ajratib olish uchun uning yosh o‘suvchi bargi olinib, izolyatsiya qilinadi. Izolyatsiya qilingan barg sterilizasiya qilinib, parchalanadi. Parchalangan barg hujayralari pektinaza fermenti bilan ishlanib, ularning qobig‘i eritiladi va protoplast holatiga olib kelinadi. Protoplastlar ma’lum vaqt o‘tishi bilan oziqaviy muhitda qobiq hosil qila boshlaydi. Undan keyingi bosqichda hujayralarda bo‘linish boshlanadi, ya’ni differensiasiyalangan hujayradan differensiasiyalanmagan vakuollashgan hujayralar hosil bo‘lib, ularning tartibsiz ko‘payishi natijasida hujayra massasi hosil bo‘ladi, bunga kallus deb ataladi. Kallus holatdagi hujayralar bir necha marotaba qayta ekilishi natijasida ulardan ildiz va barg hosil bo‘la boshlaydi hamda yangi o‘simlik paydo bo‘ladi. Klassik genetik usul bilan irsiyatni o‘zgartirishda ikki xil genotipli organizm chatishtirilganda ularning barcha xo‘jalik uchun molik va molik bo‘lmagan genlari o‘zaro rekombinatsiyalashadi. Natijada yaratilgan navga genetik tadqiqotchi istagan gendan tashqari, navning xususiyatini buzuvchi boshqa ko‘p genlar ham o‘tadi. Gen muhandisligi usullari orqali irsiyati o‘zgartirilgan o‘simliklarda esa faqat inson manfaatlariga mos keladigan belgi xossalar mujassamlashgan bo‘ladi. Muayyan bir genni hujayraga kiritish uchun tuproq bakteriyasi Agrobakterium hujayrasidagi plazmiddan foydalaniladi. Agrobakteriyaning ayrim turlari (Agrobacterium tumefaciens) ikki urug‘pallali o‘simliklarni zararlab, ularda shish keltirib chiqarishi mumkin. Agrobacterium tumefaciens– tuproq bakteriyasi shish hosil qilish xususiyatiga ega. Bu xususiyati Ti-plazmid deb ataladigan plazmida bilan bog‘liq. Ti-plazmida hujayraga genetik axborotni kiritish uchun zarur bo‘lgan 4 Roland W. Scholz Environmental Literacy in Science and Society: From Knowledge to Decisions. USNAe,w2011; YorkC, ambridge University.р. 222 barcha xususiyatlarga ega tabiiy vektor bo‘lib hujayraga genetik axborotni kuritish uchun zarur xususiyatlarga ega. O‘simlik zararlanganidan so‘ng Ti-plazmidaning bir qismi o‘simlik hujayralariga kiradi. Zararlangan o‘simlik tanasidagi hujayralar pala-partish bo‘linishi natijasida shish hosil bo‘ladi. Bu shishni Ti (Ti-ay) plasmid genomining T-DNK (shish hosil qiluvchi DNK) bo‘lagi chaqiradi Buning sababi T-DNK o‘simlik hujayrasi genomiga birikishi va uning xususiyatini buzishidir. T-DNKning bu xususiyatidan gen muhandisligida keng foydalaniladi. Agrobakteriumning Ti-plazmidi birmuncha yirik bo‘lganligi uchun undan gen injeneriyasi maqsadlarida foydalanish qiyin. Shu sababli, o‘simlik irsiyatini gen muhandisligi usuli bilan o‘zgartirish uchun plazmidning T-DNK qismi maxsus restriktaza bilan kesib olinadi va pBR 322 (pi-bi-ar 322) plazmidasiga ko‘chirib o‘tkaziladi. Yaratilgan sun’iy plazmid Ti-plazmidaga nisbatan birmuncha kichik bo‘lib, ulardan foydalanish ancha osonroq va unumliroqdir. Bunday molekulalar vektor konstruksiya deb ataladi. Vektor konstruksiyaning T-DNK qismini kesib, unga o‘simlik geni kiritiladi. Natijada TDNK shish chaqirish qobiliyatini yo‘qotadi, chunki yot gen T-DNKni ikki bo‘lakka bo‘lib yuborgan. Tarkibida T-DNK va yot genga ega vektor konstruksiya Ti-plazmidi genomidan T-DNK qismi olib tashlangan, o‘simlik uchun zararsiz maxsus agrobakterium shtammlariga kiritiladi. Bu bakteriyalar bilan o‘simlik hujayrasi zararlantirilganda, agrobakterium yot genni o‘zining maxsus transformatsiya apparatidan foydalanib, o‘simlik genomiga o‘tkazadi. So‘nggi yillarda vector molekula tarkibiga kiritilgan yot genlarni o‘ta kuchli elektr maydoni ta’sirida yoki maxsus gen otuvchi zambarak vositasida o‘simlik yoki hayvon hujayrasiga kiritish usullari ishlab chiqilgan. Genetik transformatsiya qilingan o‘simlik hujayrasidan transgen o‘simlik olinadi. Transformatsiya qilingan o‘simlik hujayrasi bo‘linishi natijasida hujayralar to‘plami kallus to‘qima hosil bo‘ladi. Kallus to‘qima hujayralaridan ayrimlari o‘simlik gormoni va boshqa regulator moddalar ta’sirida ma’lum programma bo‘yicha bo‘lina boshlaydi. Natijada bunday hujayralardan bosqichma-bosqich o‘simlik embrioni va barcha jihatdan normal, voyaga yetgan transgen o‘simlik olinadi. Transgen o‘simlikning har bir hujayra xromosomasida ko‘chirib o‘tkazilgan gen saqlanadi. Shu sababdan transgen o‘simlik jinsiy yo‘l bilan ko‘paytirilganda yot gen nasldan naslga beriladi.