Hujayra irsiyatining o‘zgarishiga olib keladigan jarayonlar

Mavzular

Rekombinantlar hosil bo‘lish usullari

Gen muhandisligi maqsadi – rekombinant DNK yaratish va shu asosda organizm uchun foydali yangi belgilarni va xususiyatlar hosil qilishdir. Tabiatning o‘zida ham shu kabi rekombinatsiya jarayonlari yuz berishi kuzatiladi. Viruslar, faglar, bakteriyalar o‘zidagi genetik moddani boshqa organizmlarga o‘tkazish xususiyatiga ega.

Rekombinantlar hosil bo‘lishining 3 xil usuli mavjud: transformatsiya, transduksiya, konyugatsiya.

Amerika olimlari Lederberg va Tatum 1946-yilda bakteriyalarda jinsiy jarayonlar sodir bo‘lishini aniqladilar. Bakteriyalarda jinsiy jarayonlar genetik material bilan almashinuv rekombinatsiya yo‘li bilan amalga oshadi. Bunda donor hujayra DNKsining bir qismi retsipiyent hujayraga beriladi va uning DNKsi bilan qo‘shiladi.

DNK irsiyat asosi ekani

1940-yillarga kelib xromosomalar tarkibini o‘rganish chuqurlashdi. Xromosoma tarkibi DNK va oqsildan iboratligi aniqlandi. Bu davrda ko‘pchilik olimlar irsiyatning asosi oqsil deb tushunar edilar. Keyinchalik irsiyatning asosi oqsil emas, nuklein kislotalar bilan bog‘liqligi isbotlandi.

Organizm belgi va xususiyatlarining nasldan naslga o‘tishida nuklein kislotalar muhim ahamiyatga ega ekanligi 1928-yili Angliya bakteriologi Frederik Griffit, keyinchalik 1944-yilda amerikalik mikrobiolog-genetik O. Everi bakteriyalar ustida olib borgan tajribalarida aniqlandi. DNKning genetik roli birinchi marotaba pnevmoniya (zotiljam) kasalligini qo‘zg‘atuvchi yumaloq shakldagi bakteriyalar – pnevmokokklarda isbotlangan.

Transformatsiya va Griffit tajribasi

Transformatsiya. Ma’lum sharoitda bir organizm irsiy molekulasi har qanday bo‘lagining ikkinchi organizm irsiy molekulasi tarkibiga birikish hodisasiga «transformatsiya» deb ataladi.

Pnevmokokklardagi transformatsiya hodisasi 1928-yili ingliz bakteriologi F. Griffit tomonidan ixtiro qilingan. Uning tajribasi pnevmokokklarning ikki xil – S- va R-shtammlari ustida o‘tkazilgan. Pnevmokokk bakteriyasining S-shtammi maxsus qo‘shimcha kapsulaga ega bo‘lib, sirti silliq, R-shtammda esa kapsula bo‘lmaydi va sirti g‘adir-budur (S – inglizcha smooth – silliq, R – inglizcha rough – g‘adir-budur). S-shtamm bakteriyaning kapsulasi sichqon organizmi immun sistemasi ta’sirini o‘tkazmaganligi sababli, u kasallik qo‘zg‘atuvchi bo‘lib, sichqonlarda pnevmoniya kasalligini keltirib chiqaradi va sichqonlar o‘ladi.

Griffit tajribasining natijasi

R-shtamm esa kasallik keltirib chiqarmaganligi sababli, bu shtammlar bilan yuqtirilgan sichqonlar nobud bo‘lmaydi. Kasallik qo‘zg‘atuvchi S-shtamm qizdirilganda ular o‘ladi va o‘ldirilgan bakteriyalarni sichqonlarga yuborilganda sichqonlarda kasallik paydo bo‘lmaydi. Sichqonlarga qizdirish natijasida o‘lgan bakteriyalar S-shtammi bilan kasallik qo‘zg‘atmaydigan R-shtammga kiruvchi tirik bakteriyalarni birgalikda qo‘shib yuqtirilganda sichqonlarning o‘lishi kuzatilgan. O‘lgan sichqonlarda bakteriyalarning S-shtammi topilgan. Bu hodisaning mohiyati 66-rasmda ifodalangan.

Pnevmokokkning S-shtammidan qandaydir modda R-shtammga o‘tishi natijasida R-shtammning ayrimlari S-shtammga aylangan, ya’ni transformatsiya hodisasi ro‘y bergan. Lekin F. Griffits S-shtamm bakteriyalarning qanday moddasi irsiy axborotni tashib yurishini bila olmagan.

Everi, Makleod va Makkarti tajribasi

1944-yilga kelib O. Eyveri, K. Makleod va M. Makkarti Griffits tajribasini qaytadan takrorladilar va S-shtammida uning patogenlik xususiyatini tashib yuruvchi DNK ekanligini ma’lum qildilar. Ular pnevmokokk bakteriyalarning 2 xili streptomitsinga chidamli va chidamsiz shtammlari ustida tajriba olib bordi. Laboratoriya sharoitida probirkada streptomitsinga chidamli bakteriyalarni parchalab, uning DNK moddasi ajratib olindi. Olingan toza DNK chidamsiz bakteriyalar o‘sayotgan muhitga o‘tkazildi va kuzatib borildi. Kuzatishlar shuni ko‘rsatadiki, streptomitsinga chidamli bakteriyalar DNK moddasi ta’sirida, ikkinchi probirkada o‘sayotgan chidamsiz bakteriyalar shtammi antibiotikka chidamli bo‘lib qoladi.

Shunday qilib, dastlab pnevmokokk bakteriyalarda DNKning irsiyatga aloqadorligi isbotlab berildi (67-rasm).

Transduksiya: litik sikl va lizogeniya

Transduksiya. Transduksiya jarayoni 1952-yilda N. Jinder va F. Lederberg tomonidan kashf etilgan. Bu kashfiyotga qadar bakteriya hujayrasiga fagning irsiy materiali (nuklein kislota) kirganda faglarning hujayrada ko‘payishi oqibatida bakteriyaning hujayra qobig‘i yorilib o‘lishi, ya’ni lizis bo‘lishi ma’lum edi, xolos. Bu jarayon faglarning litik reaksiyasi deb ataladi. Bunda bakteriya hujayrasiga kirgan faglar 37°C da, 15–60 daqiqa ichida litik siklga kiradi.

Fag dastlab bakteriyaning nukleotidtrifosfatlardan foydalanib, DNK molekulasini replikatsiyalaydi. So‘ngra fag xromosomasi o‘zi uchun oqsil qobiq sintez qilib, fag zarrachalari hosil bo‘ladi. Natijada bakteriya hujayrasining qobig‘i yoriladi va fag tashqi muhitga chiqib, boshqa bakteriyani zararlantiradi.

Lizogeniya va transduksiya mohiyati

Ammo bakteriya hujayrasiga tushgan fag doimo ham shu hujayrani nobud qilavermaydi. Ba’zan fag xromosomasi bakteriya xromosomasiga rekombinatsiyalanadi. Bu jarayon fag DNK molekulasi bakteriya DNK molekulasi nukleotidlarining maxsus ketma-ketligini topib birikishi natijasida sodir bo‘ladi va bakteriya profag holatga o‘tadi. Xromosomasida profag bo‘lgan va erkin ko‘paya oladigan bakteriyalarni lizogen bakteriyalar, jarayon esa lizogeniya deb ataladi. Tashqi muhit ta’sirida ayrim holatlarda lizogen bakteriyadan fag xromosomasi ajralib chiqishi kuzatiladi.

Fag nobud bo‘lgan hujayradan sog‘lom hujayraga o‘tayotganida nobud bo‘lgan bakteriya xromosomasining biror bo‘lagini o‘zi bilan birga olib o‘tkazishi mumkin. Bitta bakteriyalar hujayrasidan ikkinchisiga faglar orqali genlarning o‘tishiga transduksiya deyiladi. Faglar orqali ikkinchi bakteriya hujayrasiga o‘tgan genlar bu bakteriyaning irsiyatini o‘zgartiradi (68-rasm).

Konyugatsiya

Konyugatsiya (lot. conjugatio – «qo‘shilish» degan ma’noni anglatadi).

Bakteriyalarda konyugatsiya jarayoni bir bakteriya hujayrasidagi genetik materialni ikkinchi bakteriyaga olib o‘tkazish usuli bo‘lib, bunda ikkita bakteriya ingichka ko‘prikcha bilan bog‘lanadi va shu ko‘prikcha orqali bir hujayra (donor)dan boshqasi (retsipiyent)ga DNKning bir ipi o‘tadi. Retsipiyentning irsiy xususiyatlari DNK bo‘lagida uzatilgan genetik axborot miqdoriga qarab o‘zgaradi (69-rasm).

Demak, transformatsiya, transduksiya, konyugatsiya jarayonlari bakteriyalarning irsiyatini o‘zgarishiga olib keladi.

Bilimingizni sinang