Gen muhandisligi tadqiqot obyektlari va rivojlanish tarixi

Mavzular

Gen muhandisligi nima

Organizmlar genlari yoki genlar majmuasining faoliyatini inson manfaatlarini ko‘zlagan holda o‘zgartirilishiga gen muhandisligi (gen injeneriyasi yoki genetik injeneriya) deb ataladi. Gen muhandisligi – rekombinant RNK va DNKlar olish, organizm (hujayra)dan genlarni ajratish, genlarni boshqarish (manipulatsiya), genlarni boshqa organizmlarga kiritish va DNKdan tanlangan genlarni olib tashlash yo‘li bilan sun’iy organizmlar yaratish texnologiyalari va usullari jamlanmasidir.

Bir molekula oqsilning biologik sinteziga javobgar bo‘lgan, DNK zanjiridagi nukleotidlar qatori gen deb ataladi. Murakkab biologik jarayon ketma-ketligini boshqarishda ishtirok etadigan, genetik tuzilishi bo‘yicha deyarli bir-biriga o‘xshash bo‘lgan bir necha genlar, genlar majmuasi yoki oilasini tashkil qiladi.

Fanning maqsadi va natijalari

Gen muhandisligi fanining maqsadi genlarning ichki tuzilishini va xromosomada tutgan o‘rnini ehtiyojga mos ravishda o‘zgartirib, ularning faoliyatini idora etishdir. Natijada har qanday tirik mavjudotni, albatta, imkoniyat darajasida maqsadga yanada ko‘proq muvofiqlashtirish yo‘li bilan sanoat miqyosida oqsil moddalar ishlab chiqarish, o‘simlik va hayvon turlarini inson ehtiyojiga mos ravishda o‘zgartirish, irsiy va yuqumli kasalliklarni aniq va tez tashxis qilish hamda sabablarini aniqlash usullari yaratildi.

Gen muhandisligi fani irsiyatning moddiy asosi – DNK molekulasini spetsifik tarzda bo‘laklarga bo‘luvchi va har qanday DNK bo‘lagini bir-biriga uchma-uch biriktiruvchi enzimlar hamda DNK bo‘laklarini uzunligi bo‘yicha bir-biridan o‘ta aniqlik bilan ajrata oluvchi elektroforez usulining kashf etilishi oqibatida vujudga keldi. Ayniqsa, DNK molekulasini tashkil etuvchi nukleotidlarning spetsifik ketma-ketligini (izchilligini) aniqlash hamda xohlagan DNK bo‘lagini avtomatik tarzda sintez qilish usullarining va uskunalarining kashf etilishi bu fanning jadal sur’atlar bilan rivojlanishini ta’minladi.

Tadqiqot obyektlari

Gen muhandisligi tadqiqot obyektlari. Gen muhandisligining tadqiqot obyektlari viruslar, bakteriyalar, zamburug‘lar, hayvon va o‘simliklarning hujayralaridir. Tadqiqot obyektlariga qarab genetik injeneriya: gen muhandisligi, xromosoma muhandisligi, hujayra muhandisligi kabi yo‘nalishlarni o‘z ichiga oladi.

Tirik tuzilmalarning DNK molekulalari hujayraning boshqa moddalaridan tozalab olingach, ular orasidagi moddiy farq yo‘qoladi. Har qanday manbadan ajratilib, tozalangan DNK molekulasi enzimlar vositasida spetsifik bo‘laklarga parchalanishi va qaytadan bu bo‘laklar ulovchi enzim vositasida ehtiyojga mos ravishda ulanishi mumkin. Hozirgi zamon genetik injeneriyasi usullari vositasida probirkada har qanday DNK molekulasi bo‘lagini aynan ko‘paytirish yoki DNK zanjiridagi xohlagan nukleotidni boshqasi bilan almashtirish mumkin. Albatta, bu qadar yuksak yutuqlarga irsiyat qonuniyatlarini izchillik bilan tadqiq etish natijasida erishildi. Yuksak darajadagi bu texnologiya hozirgi zamon biologiya fanining istiqbolli sohalaridan biridir.

Paster, Lederberglar, shtamm va klon

Irsiyatning moddiy asoslarini o‘rganish tarixi. Buyuk fransuz olimi Lui Paster bakteriyalarning xilma-xilligini, ularda irsiyat mavjudligini va xususiyatlarining irsiyatga to‘la bog‘liqligini bakteriyalarni klonlash usuli bilan ilk bor ko‘rsatib berdi.

1952-yil Joshua va Ester Lederberglar bakteriyalarda genlar mutatsiyasining o‘z-o‘zidan sodir bo‘lishini bakteriya koloniyalaridan nusxa (replika) ko‘chirish usulini qo‘llash vositasida isbot qilib berdi. Bu olimlar mutant hujayralarni replika ko‘chirish usuli bilan ajratib olishni ishlab chiqdilar.

Bir turga mansub bo‘lgan, lekin ayrim genlari bilan bir-biridan farqlanuvchi bakteriya hujayralari alohida shtamm deb ataladi. Genetik xususiyatlarini hisobga olib shtammlarga nom beriladi. Masalan, «lac» (lak, minus) shtammda laktozani parchalovchi genning faoliyati u mazkur fermentning noaktiv, ya’ni mutant formasini sintez qiladi. Har qanday shtammga oid mutatsiya oqibatida o‘zgarib, bir dona bakteriya bo‘linib ko‘payishi natijasida hosil bo‘lgan hujayralar to‘plami mazkur shtammning kloni deb ataladi. Bir klon tarkibiga kiruvchi bakteriya hujayralarning irsiyati bir xildir.

Faglar va gen muhandisligining tug‘ilishi

1915-yilda Tuort va D’Errel faglarning zararlangan bakteriyalar ichida o‘z-o‘zidan ko‘payib, ularni oldirishi mumkinligini isbotladilar. Mikrobiologlar faglardan xavfli infeksion kasallik qo‘zg‘atuvchi mikroblarga qarshi foydalanishni umid qilgan edilar. Lekin biz yuqorida ko‘rganimizdek bakteriyalar o‘z-o‘zidan spontan ravishda hosil bo‘ladigan mutatsiyalar tufayli faglarga chidamlilik xossasiga ega bo‘ladilar. Bu mutatsiyaning naslga berilishi bakteriyani fag tomonidan batamom qirilib ketishidan saqlaydi.

1950–1970-yillarda DNKning qo‘sh zanjir ekanligi, DNKning ma’lum qismini kesuvchi restriktaza fermenti, genetik kod va uning oqsilni sintez qilishdagi ahamiyati o‘rganilgan, laboratoriya sharoitida gen sintez qilingan. 1970–1990-yillarda DNKni klonlash texnologiyasi, somatik hujayralarni gibridlash yo‘li bilan monoklonal antitanani ishlab chiqaruvchi gibridoma yaratilgan, rekombinant bakteriyalar yordamida birinchi marotaba somatostatin gormoni olingan, transgen o‘simlik yaratilgan. Rekombinant DNKdan foydalanish istiqboli fanda yangi yo‘nalish – gen muhandisligining paydo bo‘lishiga zamin yaratdi.

Gen muhandisligi fanining maqsadi – bir organizmdagi qimmatbaho xususiyatga ega genlarni ikkinchi organizmga ko‘chirib o‘tkazish yoki shu genlar faoliyatini kuchaytirish orqali ikkinchi organizmda yo‘naltirilgan o‘zgarishlar (transformatsiya) keltirib chiqarish va bu o‘zgarishlardan inson manfaatlari yo‘lida foydalanishdir.

Bilimingizni sinang