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

Bugungi kunda genetik muhandislikka asoslangan biotexnologiya tezkor oshib borayotgan, inson ehtiyojlarini qondirish uchun klassik texnologiyalardan o‘ta samarali ekanligini to‘la namoyon qildi.

Mavzuni mustahkamlash uchun savollar

1.Genetik muhandislik nima va uning asosiy bosqichlarini aytib bering.

2.Gen muhandisligi biotexnologiyasining qishloq xo‘jaligida ishlatilish istiqbollari haqida gapirib bering.

3Gen muhandisligi biotexnologiyasining chorvachilikda va veterinariyada ishlatilish istiqbollari haqida gapirib bering.

Mavzu: Gen muhandisligining moddiy asoslari.


Reja:
1.Bakteriya klonlari va shtammlarini olish.
2.Transformatsiya va transduksiya hodisasi.
3.Transpozonlar, plazmidalar va restriktazalar.
4.Xulosalar.
Adabiyotlar 2; 3; 4; 5; 6; 8; 12; 16.

1.Qadim zamonlarda insoniyat hayotiy jarayonlar asosida ongsiz ravishda sutdan qatiq, bug‘doydan bo‘za va xamirturush hamda meva sharbatidan sharob yoki sirka tayyorlash texnologiyasidan foydalanganlar. Lekin bu mahsulotlar mikroblar yoki bakteriyalar ishtirokida hosil bo‘lishini bilmaganlar.

Buyuk fransuz olimi L.Paster tomonidan pasterizatsiya usuli yaratilishi (sut yoki meva sharbatini 100-150 ⁰S qizdirish yo’li bilan ularni bijg‘ish jarayonidan xalos qilish pasterizatsiya deb ataladi) biotexnologiyada mikroorganizmlardan ongli ravishda foydalanishga asos soldi.
Paster o‘zining keyingi tajribalarini bakteriyalarni klonlashga bag‘ishladi. Bakteriyalarni klonlash quydagicha amalga oshadi: sun’iy suyuq ozuqada o‘sayotgan bakteriya steril sharoitda agar-agar moddasi bilan aralashtirilgan qattiq sun’iy ozuqa sathiga o‘tkaziladi. Qattiq agar-agar sathiga tushgan har bir bakteriya hujayrasi ketma-ket bo‘lina boshlaydi. Natijada bir ona hujayradan hosil bo‘lgan bakteriyalar avlodining koloniyasi vujudga keladi va bu koloniya klon deb ataladi. Klon tarkibidagi har bir hujayra barcha irsiy xossalari jihatidan ona hujayraga o‘xshashdir. Klondan ajratib olingan har bir hujayra bo‘linganda irsiy belgilari o‘zgarmasdan avlod hujayraga o‘tadi.
Biotexnologiya jarayonida faqat maqsadga muvofiq xossalarga ega bo‘lgan bakteriya klonlari tanlab olinib ko‘paytiriladi (o‘stiriladi) va ishlatiladi.
Insoniyat XIX asr o‘rtalarigacha bakteriyalar plastik o‘zgaruvchandir, ya’ni irsiyatsiz deb hisoblab kelgan. Lekin Lui Paster bakteriyalarning xilma-xilligini, ularning irsiyati mavjudligini va barcha xususiyatlarini irsiyatga to‘la bog‘liqligini,, bakteriyalarni klonlash usulini kashf etish bilan ilk bor ko‘rsatib berdi. Tabiatdagi mavjud mikroorganizmlar maqsadga har doim ham mos kelavermaydi. Tadqiqotchilar ma’lum irsiy xossaga ega bo‘lgan bakteriya shtammlari (shtamm irsiy o‘zgargan klon) xilma-xilligini mutagen moddalarni qo‘llash natijasida ko‘paytiradilar va klonlash orqali seleksiya qiladilar.
Bakteriya yokl zamburug‘lar irsiyatining mutatsion o‘zgarishi ularning biologik xususiyatlarining o‘zgarishiga olib keladi. Buning sababi hujayrada kechayotgan bioximiyaviy jarayonlarning har bir bosqichini alohida genlar tomonidan boshqarilishidadir. Agar genlarni nukleotidlar ketma-ketligi tashqi nomuqobil omillar ta’sirida o‘zgarsa, bu genlar sintez qilayotgan fermentlarning faolligi ham o‘zgaradi.
Mutatsion jarayon mutagen moddalar yoki rentgen va ultrabinafsha nurlar ta’sirida bir necha yuzlab marta oshishi mumkin. Klonlash usuli bilan mutant shtammlarning maqsadga muvofiqlari seleksiya qilinadi va biotexnologik jarayonda ishlatiladi. So‘nggi yillarda gen muhandisligi usuli bilan hoxlagan genning istalgan nukleotidini almashtirish biotexnologiyasi ishlab chiqildi. Hozirgi kunda bu usul mukammallashtirilmoqda. Bu usul yo’naltirilgan mutatsiya deb ataladi.
2.Transformatsiya hodisasining ochilishi gen muhandisligi biotexnologiyasida yangi bir erani boshlab berdi. Bu hodisa 1928-yil Griffits tomonidan kashf etildi. Transformatsiya jarayoniga quyidagicha ta’rif berish mumkin. Ma’lum sharoitda bir organizm irsiy molekulasi har qanday bo‘lagining ikkinchi organizm irsiy molekulasi tarkibiga birikish hodisasiga transformatsiya deb ataladi. Gen muhandisligi usuli bilan organizmning irsiyatini o‘zgartirishda transformatsiya keng qo‘llaniladi.
Griffits transformatsiya jarayonini o‘z tajribasida quyidagicha izohlaydi. Patogen pnevmokokk bakteriyasining S-shtammi bilan zararlantirilgan sichqon o‘ladi. Ushbu bakteriyaning nopatogen shtammi R-shtammi bilan zararlantirilgan sichqon tirik qoladi. Patogen S-shtammni qizdirish yo’li bllan o‘ldirib, bakteriyaning nopatogen R- shtammi bilan zararlantirilgan sichqon tirik qoladi. O‘ldirilgan S-shtammini tirik R-shtamm bilan aralashtirib sichqonga yuborilganda sichqon o‘ladi. Uning qonidan tirik S-shtammi topilgan. Bundan ko‘rnib turibdiki o‘ldirilgan S-shtammi irsiy molekulasidagi kasallik chakiruvchi gen tirik R-shtammi irsiyatiga o‘tgan va uning irsiyatini S-shtammiga xos o‘zgartirgan, ya’ni transformatsiya qilgan.
Transduksiya hodisasi bakteriya va ularning faglari o‘rtasida sodir bo‘ladi. Maxsus tuzilishga ega bo‘lgan DNK bo‘lagining xromosoma bilan birikishi va undan ajralib chiqish jarayoniga transduksiya deb ataladi. Transduksiya AQSH olimi Lvov tomonidan 1953-yilda kashf etilgan. Bu kashfiyotga qadar bakteriya hujayrasiga faglar (viruslarning bakteriya hujayrasida ko‘payadigan xili) kirganda ularning hujayrada ko‘payishi va oqibatda bakteriya yorilib o‘lishi ma’lum edi. Fag bilan zararlangan bakteriya koloniyasi yo’qoladi, ya’ni lizis bo‘ladi. Shu sababli bu jarayon faglarning litik reaksiyasi deb ataladi. Ayni paytda fag bilam zararlangan bakteriya hujayralarining ayrimlari ofatdan qutulib qolishi kuzatilgan. Bunday hujayra ichiga tushgan fagning irsiy molekulasi bakteriya xromosomasining maxsus nukleotidlari izchilligini kesib birikishi natijasida faol holatdan ko‘paya olmaydigan, ya’ni bakteriyani lizis qila olmaydigan nofaol profag holatiga o‘tadi. Buning natijasida bakteriya hujayrasi ofatdan qutiladi. Ofatdan qutilgan bakteriya lizogen bakteriya, bu jarayon esa lizogen reaksiyasi deb ataladi. Lizogen bakteriyalar spontan ravishda, ya’ni o‘z-o‘zidan yoki fizik-kimyoviy ta’sir natijasida fag irsiy molekulasi ajralib chiqib muhitdagi boshqa bakteriyani zararlantiradi va nihoyat ularni o‘ldiradi yoki ayrim hollarda bakteriya xromosomasi bilan birikib profag holatiga o‘tadi.
Transduksiya jarayonida E.coli bakteriya xromosomasi va l fag irsiy molekulalarining o‘zaro bog‘lanishi yoki rekombinatsiyallanishi mokulyar jihatdan quyidagicha kechadi. Lekin l fag transduksiyasi har doim bu darajada aniq amalga oshmaydi. Profag holatida l fag bakteriya genomidan ayrim genlarni hatto 3 ta struktura gen va promotordan iborat laktoza operonini (operon o‘zaro bog‘liq holdagi transkripsiyallanuvchi va regulyator element vositasida idora qilinuvchi genlar izchilligi) biriktirilgan holda ajralishi kuzatilgan, Bunday rekombinant l fag bilan E.coli ning 1as - shtammi, ya’ni laktozani parchalovchi geni mutatsiya natijasida ishlamaydigan shtammi zararlantirilsa, transduksiya natijasida 1as- shtamm lizogen 1as+ shtammga aylanadi. Demak, fag 1as+ shtammdan laktoza parchalovchi operonni 1as- shtammga transduksiya qiladi.
Fag irsiy molekulasida bakteriya xromosomasini nukleotidlar ketma-ketligini aniq tanib yopishqoq uchlar hosil qilib qirquvchi integraza fermentining genlari mavjud. Ushbu ferment yordamida fag irsiy molekulasi bakteriya xromosomasiga o‘rnashadi va DNK-ligaza fermenti yordamida uning tarkibiy qismi sifatida to‘la biriktiriladi.