1-mavzu. Fanning maqsadi va vazifalari reja Foydalaniladigan adabiyotlar Biotexnologiya fanining vazifasi va ahamiyati

DNK ligaza qo‘shni nukleotidlar orasidagi fosfodiefir bog‘larini tiklash orqali DNK bo‘laklarini bog‘lash kabi bitta asosiy vazifani bajaradi. Bu jarayon ligirlash deb ataladi. Gen muhandisligida ko‘pincha ligirlash uchun T4 fagining DNK-ligazasidan foydalaniladi. T4 ligaza yordamida DNK ning har qanday bo‘lagi “yopishqoq uchli” yoki “to‘mtoq uchli” qismlari biriktiriladi. Bu eng ko‘p qo‘llaniladigan fermentlardan biridir.
Nukleazalar-nuklein kislotlar molekulalari gidrolizi reaksiyalarini katalizlovchi fermentlarning yirik guruhi. DNK yoki RNK molekulalari nukleazalar ta’sirida bo‘laklarga yoki alohida nukleotidlarga parchalanib ketadi. Nukleazalarning hujayradagi dastlabki vazifasi – hayotiy jarayonning ayni vaqti uchun keraksiz bo‘lgan molekulalari (masalan, mRNK ni translyasiyadan so‘ng) degradatsiyasini va nuklein kislotlarni begona molekulalardan himoya qilish (bakteriya fag bilan zararlanganda fag DNK sini bakteriya nukleazalari tomonidan parchalab yuborilishi) dan iborat.
Nukleazalarni ularning ta’siriga ko‘ra, guruhlarga ajratish mumkin. Nukleazalar nafaqat DNK molekulalari (DNKazalar) yoki RNK (RNKazalar)molekulalariga, yoki DNK va RNK ga bir vaqtning o‘zida (oltin rang loviya nuklezasi) bir xilda ta’sir etishi mumkin. Nukleazalar bir zanjirli (S1 nukleazasi) yoki qo‘sh zanjirli (ekzonukleaza III) DNK molekulalari, yoki gibrid DNK-RNK molekulasi (ribonukleaza H) ga ta’sir etishi mumkin.
Restriktazalar. Gen muhandisligida foydaliligi nuqtai nazaridan maxsus endonukleazalar alohida guruhni tashkil etadi.
Genlar ustida bevosita muolajalar o‘tkazish usullarining takomillashtirilishi restriksion endonukleazalar (restriktazalar)ning ochilishi bilan bog‘liqdir. 1953 yildayoq E.colining alohida shtammi DNK si boshqa shtammi hujayrasi (masalan, V shtammi DNKsi S shtammi hujayrasi) ga kiritilganda, odatda, genetik faollik ko‘rsata olmaydi. Chunki u maxsus fermentlar-restriktazalar bilan tezda bo‘laklarga bo‘lib yuboriladi. Hozirgi vaqtda turli xil mikroorganizmlardan mingdan ortiq har xil restriktazalar ajratib olingan. Gen muhandisligida 200dan ortiq turi keng qo‘llanilmoqda.
Restriktazalar endonukleazalarning DNKni muayyan maxsus ketma-ketliklari restriksiya saytlari (nuqtalari)ni hosil qilib gidroliz qiladigan guruhi hisoblanadi. Har bir restriktaza o‘zining restriksiya saytini taniydi va DNKni restriksiya sayti izchilliklari ichidan yoki uning atrofidan boshlab qirqadi (1.1-jadval). Shunday qilib, muayyan bir restriktaza ta’sirida bitta va aynan o‘sha DNK ketma-ketligi har doim ham bir xildagi bo‘laklar yig‘indisini hosil qiladi. Restriktazalarni nomlashda ferment ajratib olingan bakteriya turining lotincha nomini bosh harflari va qo‘shimcha belgilaridan foydalaniladi. Chunki bir turdagi bakteriyalardan bir necha xil restriktazalar ajratib olingan bo‘lishi mumkin. Essherichia coli-EcoR I, EcoR V, Haemophilus influenzae –Hinf I, Streptomyces albus – Sal I, Thermus aquaticus – Taq I.
Restriktazalar nukleotid ketma-ketliklarini qirqishiga ko‘ra, bir necha tipga bo‘linadi. I-tipdagi restriktazalar restriksiya saytlarini taniydi, lekin tanib olgan saytdan ixtiyoriy masofada (bir necha o‘ndan to bir necha yuz ming nukleotid juftlarga qadar) qirqadi. Bunday restriktazalarni gen muhandisligi muammolarini hal etishda qo‘llab bo‘lmaydi. III-tipdagi restriktazalar ham I-tipdagi restriktazalarga o‘xshaydi, ular DNKni tanib olingan saytdan 20-35 n.j. masofada gidroliz qiladi, shuning uchun ham amaliy maqsadlarda kam foydalaniladi.
Bir xil «yopishqoq» uchlarga ega DNK bo‘laklari bir-biri bilan DNK ligazalar yordamida biriktirilishi mumkin, bunda restriksiya nuqtalari qayta tiklanadi. “To‘mtoq uchli” bo‘laklar qanday restriktaza bilan hosil bo‘lgan bo‘lishiga qaramasdan bir-biri bilan birika oladi. “Yopishqoq uchli” bo‘laklar rekombinant DNKlar yaratishda juda qulaydir, chunki DNK ligaza bo‘laklarini hech qanday istisnosiz bir-biriga birikishini ta’minlaydi.
Restriktazalarning ferment faolligi faollik birliklarida o‘lchanadi. Bu optimal sharoitda ( fag DNK sini 1mkg miqdorini 1 soat ichida to‘liq gidrolizlanishi uchun sarf bo‘ladigan ferment miqdoriga tengdir. Restriksiyaning optimal sharoiti har bir restriktaza uchun alohida bo‘lib, u pH, ion kuchi, tegishli ionlar mavjud bo‘lishi, reaksiyani amalga oshirish haroratiga bog‘liq bo‘ladi. Restriktazalar gen muhandisligida qo‘llaniladigan asosiy fermentlar hisoblanadi.