1-ma’ruza: Kirish. Biotexnologiya va bioinjeneriyada bioxavfsizlik haqida tushuncha. Biotexnologiyaning rivojlanishi va uning yutuqlari Reja

3-ma’ruza: Biomuhandislik va transgenozda bioxavfsizlik choralari
Reja:
1. Biomuhandislik to’g’risida tushuncha.
2. Transgenoz.
3.Vektor molekulalar, genlar bibliotekasini yaratish.
4. Individual genlarni ajratish texnologiyasi.
Ma`ruza mavzusi bayoni
Gen injeneriyasini in vit ro sharoitda funksional genetik faol (rekombinant DNK) strukturalar tuzish deb aytish mumkin yoki sun’iy genetik programma yaratish deyish mumkin.
Genetik injeneriyaning paydo bo`lishi 1972 yilda Berg va uning xodimlari burinchi marta rekombinant DNK yaratishlari bilan boshlanadi. Bu rekombinant DNK OV40 virusi va bakteriofag L DNK si dugal E.coli operoni galaktoza operonidan tuzilgan edi. Gen injeneriyasi boshqa biologiya fanlar kabi bir nechta fanlar kushilishidan paydo buldi. Lekin u molekulyar genetikaning to`g`ri avlodi ekanligi anik daliyedir. Gen injeneriyasining shakllanishi genetik enzimologiya va nuklein kislotalar ximiyasining rivojlanishi bilan boglik.
DNK tuzilishi yana ham chukur tushunish uchun nukleotidlar qatorini - gen qismlarini, butun gen va butun xromosomani, aniqlashning usullarini ishlab chikish zarur edi. Nukleotidlar qatori birinchi marta DNKda emas balki tRNKsining 75-80 nukleotiddan iborat qisqa molekulalarida aniklandi.
1964 yilga kelib achitdi tRNKsining alaninli qatori aniklandi. Bu ishni kilish uchun Rebert Xolli va uning xodimlari Kornelli universitetidan, shunday fermentlar olishdiki u tRNKsini tiklab bo`ladigan darajada qisqa diskret fragmentlarga parchaladi va bu fragmentlarning tartibi oddiy pogonali degradasiya usuli bilan aniklandi.
Gen muxandisligining poydevori-rekombinant DNKlar texnologiyasi genetik struturalarini birga qo’shish texnikasi molekulyar biologiyanikg eng muhim yutuqlari dandir Bu texnologiyadan foydalaiib zarur mahsulotni (oqsilni) kodirlaydigan DNK molekulasining kichik bir qismi genni kesib olish, uning yot gen bilan kombinasiyasini yaratish, so’ngra bu yangi genomni munosib hujayralarga kiritib xo’jayin hujayra DNKsining sintez mexannzmi yordamida ko’p martalab ko’paytirish mumkin.
Sun’iy sharoitda rekombinant DNK olish va genlarni klonlash ilk bor 1972 yilda AQSH olimlari Boyer va Koen tomonidan amalga oshmrilgai, Bu olimlar E.coli bakteriyasining xromosoma DNKsiga va shu bakteriya plazmidasiga alohida idishlarda E.co - R I restriktaza fermenti bilan ishlov berganlar. Plazmida tarkibida faqat 1 dona E.co -R I restriktaza fermenti tanib kesadigan maxsus nukleotidlar izchilligi bo’lganligi sababli ferment plazmidaning halqasimon DNK ko’sh zanjirini faqat bir joyidan kesib, plazmidani "yopishqoq" uchli ochiq holatga o’tkazadi. Xromosoma DNK molekulasida E.co -R I rsstrpktaza fermenti taniy oladigan maxsus nukleotidlar izchilligi qanday bo’lsa, bu molekula shuncha bo’lakka bo’linadi.
Turlm xil o’lchamga ega bo’lgan DNK molekulasi elektroforez uslubi yordamida ajratib olinadi. Ajratab olingan "yopishqoq" uchli xromosoma DNKsi bo’lagi ochiq holatdagi "yopishqoq" uchli pilazmida DNKgi bilan aralashtirilib ligaza fermenti yordamida tiklanadi. Natijada plazmida tarkibiga xromosoma DNK bo’lagi kiritiladi.Shu boisdan rekombinant DNK ga quyidagicha tarif bershi mumkin: har qanday tirkk organizm irsiy molekulasiniig istalgan bo’lagini vektor molekulalariga birikishidan hosil bo’lgan sun’iy DNK rekombinant DNK deyiladi.
Rekombinant DNK olishda uchta- konnektor, restriktaza ligaza va linker molekulalari usullaridan foydalaniladn. Konnektor usulida rekombinasiyada ishtirok etuvchi DNK bo’dagining 3’ uchiga dezoksinukleotidiltransferaza fermenti yordamida ma’lum uzunlikdagi oligo (dA) - segmenti ulanadi. Ikkinchi uchiga esa oligo ((dT) - segmenti ulanadi. Bu DNK bo’laklari aralashtirilgaida dA va dT setmentlarning vodorod bog’lari asosida komplementar birikishi tufayli xalqasimon DNK strukturasi hosil bo’ladi. Hosil bo’lgan DNK dagi bir zanjirli bo’sh joylar DNK-polimeraza1 fermenti yordamida, to’ldiriladi.
Retsipiyent (asosiy qabul qiluvchi) xujayra DNK siga begona (donor) genni qo’shilishi ma’lum qiyinchiliklar bilan amalga oshadi. Qiyinchiliklarni eng asosiysi genni yoki genlarning kerakli manzilga joylashishi, hamda ularni normal faoliyat ko’rsatishi-ekspressiyasini ta’minlashdir. Bu muammo doimo bor va uning yechilishi hozircha ko’proq tasarruf bilan bog’liq.
Yana bir katta muammo - bu ham bo’lsa inson hayoti uchun zaharli bo’lgan toksin yoki allergen moddalar sintez qiluvchi mutantlarni paydo bo’lishi bilan bog’liq bo’lgan genetik xavfdir. Asosiy hujayraga kiritilgan begona genning faoliyati bilan bog’liq muammolar hamisha bo’lishi mumkinligini taxmin qilish unchalik muammo emas.
Eng avvalo, bunday muammo genlarni bir-birlariga o’zaro ta’siri yoki o’zaro almashinuvi jarayonida paydo bo’ladigan pleyotrop ta’sir natijasida paydo bo’ladi. K.G.Gazaryanni fikricha transgenozda genom mo’tadilligini buzilishi, nafaqat dastlabki genomni yangi genlar bilan to’yinishi yoki kiritilgan yangi genlarni mutantlik xususiyatlari bilan, balki rekombinasiyadagi endogen tizimni kuchayishi va “uxlab yotgan” genlarni faolligining uyg’onishi bilan ham bog’liqdir.
Bularning barchasi transgenozda inson hayotiga xavf soladigan genotiplar paydo bo’lishi mumkinligini ilmiy asoslashga imkon yaratadi.
Bunday xavf, ayniqsa, xususiyatlari oldindan belgilangan o’simlik, hayvon hujayra va to’qimalari hamda, mikroorganizmlarni mutantlarini olishda sun’iy genlardan foydalanganda kuchayadi. Mana shuning uchun ham ko’pchilikni transgen organizmlar yaratish, ayniqsa, ular yordamida inson uchun oziq-ovqat mahsulotlari ishlab chiqarishga qarshi chiqishlari, hyech bo’lmaganda, genetikasi o’zgartirilgan o’simliklardan, hayvonlardan yoki mikroorganizmlardan olinadigan mahsulotlarni alohida belgilar (nishonlangan) orqali sotish uchun qo’yish haqidagi talablari to’g’riday ko’rinadi.
Bulardan tashqari, bir o’simlik gul changidan gen-modifikatorlarini (o’zgartiruvchilarni) boshqa o’simlikka o’tishi, ularni uchinchi genotip genlari bilan o’zaro ta’siri natijasida inson va atrof-muhit uchun zararli bo’lgan yangi genotiplarni paydo bo’lishi ham o’ta xavflidir.
Ma’lumki, fanda va jamiyatda biologik xavfsizlik muammosini dastlab, fanning yangi yo’nalishi-biomuxandislikni asoschilarining o’zlari ko’tarib chiqqanlar. 1974 yilda gen muhandisligi fanining otasi hisoblangan, DNK ning rekombinat molekulasini yaratgan amerikalik olim P.Berg boshchiligida gen muhandisligi bo’yicha o’n bir nafar dunyoning eng yirik olimlari “Science” (ilm, fan) jurnali orqali, rekombinat DNK yaratish borasidagi ilmiy izlanishlarini toki shu muammoga bag’ishlangan butun-jahon kongressi o’tkazilgunicha to’xtatib turish lozimligi to’g’risidagi ochiq xat bilan chiqadilar. Ammo, bir yil o’tar-o’tmas 1975 yil Asilomar (AQSh) da o’tkazilgan xalqaro konferensiyada olimlar gen muxandisligi bo’yicha olib borilayotgan ishlar boshqa, shunga o’xshash ishlardan xavfli emasligi, faqatgina biologik xavfsizlikni saqlagan holda nazorat o’rnatilishi (o’tkazilishi) lozim - degan fikrga keldilar.
1976 yilda AQShda rekombinat mikroorganizmlar bilan olib borilayotgan tadqiqotlarni bir qolipga solish bo’yicha dastlabki qoida qabul qilindi. Bu qonunga asosan rekombinat mikrooorganizmlar laboratoriyadan tashqariga chiqmasligi haqida ko’rsatmalar berilgan. 1970 yillarni oxiriga kelib ko’plab mamlakatlarda bu sohaga oid qonunlar yaratildi. Sekin-asta bu qoidalar, dastlabki qo’yilgan qattiq talablarni yumshatish tomoniga o’zgartirib borildi.
Dunyoda 30 yil mobaynida eng yangi biotexnologiya-gen muhandisligi sohasida olib borilgan ilmiy izlanishlar bu yo’nalishni xavfsiz ekanligini tasdiqladi.
Inson va tabiatni zaharlovchi moddalar yaratishga mo’ljallangan ilmiy izlanishlardan tashqari, ilmiy laboratoriyalarda gen muhandisligi yo’li bilan inson hayotiga xavf soluvchi birorta ham mikroorganizm shtammi, o’simlik navi yoki hayvon turlari yaratilmagan.
Olimlar mikroblar, bakteriyalarning virulentligini oshirish yoki kamaytirish, mamlakatni bakteriologik qurol va agressiyadan muhofaza qilish bo’yicha maqsadga yo’naltirilgan ilmiy izlanishlar olib bormoqdalar. Afsuski, jahon terrorizmi o’zlarining qonli jinoyatlari uchun har qanday jirkanch harakatlardan qaytayotganlari yo’q. Shu maqsad yo’lida bioresurslardan ham foydalanib kelmoqdalar. Shunday bir paytda dunyo hamjamiyati oldida terroristlarni biologiya fani yutuqlaridan foydalanishga yo’l qo’ymaslikdek eng muhim vazifa turibdi. Buning uchun gen-muhandisligi bo’yicha olib boriladigan tajribalar davlat nazoratida bo’lmog’i lozim. Ko’pchilik ko’zga ko’ringan olimlarni fikricha transgen hayvonlarni yaratish bo’yicha olib boriladigan tajribalar unchalik mukammal emas. Begona genlarni ko’chirib o’tkazish oqibatida bashorat qilib bo’lmaydigan natijalarga erishish mumkinligi, chorvachilikda gen muhandisligi fani yutuqlaridan kengroq foydalanishni chegaralab kelmoqda.
Balkim, biomuxandislik markazlari olimlari, bu fanning usullari, asbob-uskunalari, texnologiyasi, biologik xavfsizlik kriteriyalarini sifatini, ularni aniqligi va sezgirligini oshirishi bo’yicha bosh qotirishlari lozimdir.
Fikrimizcha faqatgina shu asosda mazmunan yangi, hosildor, tezpishar, sho’r va boshqa zaharli moddalarga boy bo’lgan tuproqlarda hosil beraoladigan o’simlik navlarini yaratishlari mumkin.

Transgenez - transgen deb ataladigan begona genni odam yoki tabiat tomonidan tirik organizmga kiritish jarayoni[1]. Bunday holda, organizm naslga o'tishi mumkin bo'lgan xususiyatlarni oladi.