Biotexnologiya kafedrasi

Tayanch so”zlar: Gen, ekspressiyasi, r DNK, Plazmidalar, bioyehnologiya, Nuklein kisloyalar, Genom, Ribosoma, Bakyeriofaglar,Gen muhandisligi, r DNK , Transgen ўсимлик
Ҳужайра биотехнологияси – ҳужайра, тўқима ва протопластларни ишлатишга асосланади. Ҳужайраларни манипуляция (фаолиятига қандайдир ўзгаришлар киритиш) қилиш учун, уларни ўсимликдан ажратиб олиш, ўсимлик организмидан ташқарида яшаши ва кўпайиши учун шароит туғдириб бериш лозим. Ажратиб олинган ҳужайра ва тўқималарни сунъий озиқа муҳитида, стерил шароитда (in vitro) ўстириш усули ажратилган тўқималар культураси деб ном олди ва уларни биотехнологияда ишлатиш мумкинлиги сабабли катта аҳамият касб этди.
Биотехнологик жараѐнлар сунъий озиқа муҳитида ўстирилган микроорганизмлар, ўсимлик ва ҳайвон тўқималари, ҳужайралари ва органеллаларидан фойдаланишга асосланади. Ҳозирги вақтда дунѐни кўплаб мамлакатларида биотехнологияни ривожланишига алоҳида эътибор берилмоқда. Бунга асосий сабаб, биотехнологияни бошқа технологияларга нисбатан бир қатор устунликка эгалигидир. Масалан, биотехнологик жараѐнлар жуда кам энергия талаб қиладилар, деярли чиқиндисиз, экологик тоза ва ҳ.к. Шунинг билан бир қаторда, биотехнология стандарт жиҳозлардан ва препаратлардан фойдаланади ва иқлим шароитига қарамасдан ҳамда кўп майдон эгалламаган ҳолда жараѐнларни йил бўйи ўтказишга асосланади. Айтиб ўтилган устунликлар, ўсимликларни ва ҳайвонларни ҳужайралари, тўқималари ва органларига ҳам тегишлидир.

Ўсимлик ҳужайраси орқали in vitro шароитида яратилган биологик тизим, шаклланган ўсимликнинг айрим белгиларини ўзида сақлайди. Бундай сунъий биологик тизим икки хили мавжуд: бири каллус кўринишида бўлиб, иккинчиси эса ҳужайраларнинг суспензия ҳолатидадир. Каллус гетерогенли бўлиб, диффференцияланмаган ҳужайраларнинг йиғиндисидир. Мазкур масса, тўлиқ ўсимликка ўхшаш айрим метаболитларнинг синтезлаш фаолиятига эга.

Ҳужайраларнинг суспензияси каллусга нисбатан гомоген бўлганлиги учун тезроқ ўсиш ва муҳитга мослашиш қобилияти юқори бўлади. Ҳужайранинг алоҳида ўсимликка айланиши у учун жуда кучли стресс омили деса бўлади. Бу жараѐнда ҳужайра метаболизмини кўп томонлари ўзгаришга юз тутади. Биринчи навбатда мазкур тизим геномнинг функционал қирралари ўзгаради. Яшашга мослашувчи генлар фаолланса, ҳужайраларнинг дифференцировкаси учун жавоб берадиган генлар репрессияланади.
Ҳужайралар мажмуасининг бундай ҳолати микроб ҳужайрасига нисбатан метаболитларни кўпроқ синтезлайди. Ўсимлик ҳужайраларрининг каллус холати генетик ва биокимѐвий тадқиқот изланишлари учун ажойиб моделдир. Масалан, тўлиқ ўсимликларда индивидуал оқсилларнинг синтези ва уларнинг стабиллигини кузатиш жуда мураккаб бўлиб, ҳужайра экмасида бундай илмий ишларни осонлик билан бажариш мумкин. Хужайраларнинг тўплами бўлган экмада илмий-амалий ишлар олиб борилади.
Протопластларнинг қўшилишидан ҳосил бўладиган ўсимлик регенерантларини тайѐрлаш мумкин. Ўсимлик ҳужайра қобиғини фермент ѐрдамида гидролизлаб,
―кийимсиз‖ ҳужайра ѐки протопластлари ажратилади. ―Ташқи қобиғи‖ йўқ ҳужайраларни бир-бирлаи билан қўшилишини, ўсимлик ҳужайраларини бундай қўшилиши ҳайвон ҳужайраларини қўшилишига ўҳшаса ҳам, бироқ жиддий фарқлар мавжуддир. Ҳайвон ҳужайралари қўшилса янги ҳужайра ҳосил бўлади, ўсимлик протопластлари қўшилишидан ҳам гибрид ҳужайра ҳосил бўлиб, сўнг ўсимлик шаклланди. Парасексуал гибридланиш асосида фелогенетик бир-биридан узоқ, жинсий йўл билан чатиштириб бўлмайдиган, ўсимлик турларини гибридлаш мумкин. Мазкур усул орқали гибридланаѐтган икки тур ўсимликларидаги генларни ҳар хил вариантларда ўзгартириш мумкин.
Икки хил протопластларни қўшилишини таъминлайдиган индуктор полиэтиленгликол ѐки ўзгарувчан электр майдони бўлиши керак. Аралашма ойнага томизилиб, 15-20 дақиқадан кейин қўшилган аралашма ажратилиб, махсус озиқали муҳитдаўстирилади. Маълум вақтдан сўнг, ҳужайра қобиғи регенерацияга учраб, у гибридга айланади. Шундай соматик гибридлардан бирламчи ва иккиламчи метаболитларни ажратиш мумкин. Бирламчи метаболитлардан амалиѐт учун ўсимлик ферментлари катта аҳамиятга эга.
Ўсимлик ферментларининг баъзилари микроорганизм ферментларига нисбатан кам токсик ҳусусиятга эга бўлиб, тоза ҳолда бўлмаса ҳам саноат ва тиббиѐтда ишлатиш мумкин. Ўсимлик ҳужайралари турли метаболитларни синтезлайди. Ўсимлик ҳужайралари синтезлайдиган иккиламчи метаболитларни кўпчилигини лаборатория шароитида синтезлаб бўлмайди. Шундай қилиб, ўсимлик ҳужайралари томонидан синтезланадиган жуда кўп метаболитлар саноат ва тиббиѐтда кенг ишлатилади. Ўсимлик ҳужайраларини клонлаш, мақсадга мувофиқ мутацияга учатиш орқали ген муҳандислиги асосида арзон, сифатли, миқдори кўп бўлган метаболитлар олиниб, ҳар хил мақсадларда ишлатилмоқда.
Иккиламчи модда алмашинуви асосида ҳосил бўладиган кўпчилик маҳсулотлар, ҳозирги кунда, ўсимлик ҳужайраси иштирокида лаборатория ва саноат миқѐсида ажратиб олинмоқда. Жумладан, юрак гликозидлари, стероид, алколоид ва бошқа қимматли дори- дармон юқорида кўрсатилган усул асосида, ўсимлик ҳужайраларидан ажратиш йўлга қўйилган. Мазкур соҳанинг муаммоларидан бири шуки, генетик турғун ўсимлик ҳужайраларини яратишдир. Маълумки, метаболитлар ҳужайра ширасида ѐки вакуолаларда тўпланади. Бу ўринда шуни айтиб ўтиш жоизки, ҳозирги кунда ген мухандислиги ушбу метаболитларни ажратиш, тозалаш ўзига хос қийинчиликларга эга эканлиги билан анча муаммо туғдирмоқда. Ўсимлик ҳужайраларини генетик трансформация қилиш яхши натижалар бермоқда. Трансформациянинг моҳияти шундан иборатки, протопластларга мақсадли генетик ахборот киргизилиб, кейинги босқичда клонлаш ва регенерация асосида тўлиқ ўсимлик ҳужайраси ҳосил қилинади (ген муҳандислик техникаси кейинги бобда ѐзилган. Кўрсатилган расмда (42-расм) трансформацияланган протопласт → ҳужайра суспензияси → каллусли тўқима → тўлиқ ўсимлик ҳосил бўлиши тасвирланган. Мазкур усулнинг ўтказиш жараѐнида биринчи ва охириги босқичлар бир оз мураккаб ва муҳим ҳисобланади. Сўнгги операция қимматли ва самарали бўлиб, бу жараѐнда янги мақсадли трансген ўсимлик етиштирилади.