GƏNCƏ- 2017 MÜNDƏRİcat mövzu I genetikanin predmeti

1.Biotexnologiya və gen mühəndisliyi
Gen mühəndisliyi, biokimya, mikrobiologiya və digər bioloji elmlərin mü-vəffəqiyyətləri ilə əlaqədar olaraq 70-ci illərin ortalarında «biotexnologiya» ter-mini meydana çıxdı. Müasir biotexnologiya sənaye texnologiyasının yeni forma-sını təsvir edir. Bu texnologiyanın əsasını bioloji obyektlər olan - heyvanlar, bitki-lər, müxtəlif üzvlərin toxumaları, orqanizmlərdən kənarda çoxalan somatik hücey-rələri, bakteriyalar və göbələklər təşkil edir. Biotexnologiyanın əsasında gen mü-həndisliyi durur.

Funksiya etibarı ilə yeni aktiv genetik proqramların üsullarını işləyib hazır-layan molekulyar genetikanın bir sahəsi genetik mühəndislik adlanır. Genetik mü-həndisliyin yaranma tarixi 1972-ci il hesab olunur, bu zaman ABŞ-da P.Berq əməkdaşları ilə birgə ilk rekombinə olunmuş DNT molekulunu yaratmışlar. Bu meymunun OB40 virusundan götürülmüş fraqmentindən və E.coli-nin qalaktoza operonundan təşkil olunmuş λ-(lyambda) bakteriofaqından ibarət DNT molekulu idi. Genetik mühəndislikdə fermentlər əsasən restriktaza və liqaza mühüm rol oy-nayır. Bu fermentlərlə orqanizmlərin növündən asılı olmayaraq DNT-nin fraq-mentlərini bir-birinə birləşdirmək (tikmək) olur.

Genetik mühəndisliyin inkişafı üçün DNT-nin ilkin quruluşunun şifrini aç-maq üsulu (sekvenləşdirmək) 1977-ci ildə F.Sendjer və U.Qilbert tərəfindən işlə-nilib hazırlanmışdır. Bu üsul DNT-molekulunda nukleotidlərin dəqiq ardıcıllığını müəyyənləşdirməyə imkan verir.

Genetik proqramları düzüb quraşdıran bir metod kimi genetik mühəndislik genetiklərin, biokimyaçıların, mikrobioloqların səylərini bir sıra mürəkkəb üsul-larda birləşdirir: müəyyən genin və yaxud genlərin ayrılması və yaxud sintezi; hə-min genin çoxalmasını təmin edən vektora daxil olunması;

transgenoz - yəni vektor vasitəsilə resepient - hüceyrədə genin işləməsi və ya fəaliyyəti (genin adaptasiyası) tətbiqi surətdə müxtəlif genomların bir hüceyrədə birləşməsi.
2.Genlərin sintezi
İlk dəfə olaraq ABŞ-da işləyən hind alimi X.Q.Korana 1969-cu ildə əmək-daşları ilə birgə genin kimyəvi sintezini həyata keçirmişdir. O, maya göbələyində, alanin nRNT-ni kodlaşdıran geni sintez etmişdir (DNT molekulunun bir sahəsini). Bu gen 77 cüt nukleotidlərdən ibarətdir və onların ardıcıllığı məlum idi. Əvvəlcə DNT-nin 4-dən 13 cütə qədər nukleotid olan xırda fraqmentlərini sintez etmişlər, sonra liqaza fermenti vasitəsilə onları müəyyən ardıcıllıqda birləşdirmişlər, lakin həmin gen alanin nRNT-ni sintez etmək qabiliyyətinə malik olmadı, bunun da sə-bəbi ondan ibarət idi ki, həmin genin akseptor sistemi yox idi.

1976-cı ildə X.Q.Korananın laboratoriyasında DNT-nin fraqmenti sintez edilmişdir, bu fraqment öz daxilində uzunluğu 126 cüt nukleotiddən, promotoru 52 cüt nukleotiddən və terminatoru 21 cüt nukleotiddən ibarət olan supressor tirozin nRNT struktur genini cəmləşdirmişdir.

DNT molekulunun «yapışqan uclar» adlanan bir ucuna AATT və digər ucuna TTAA ardıcıllıqda olan nukleotidlər birləşdirilmişdir. Bunun nəticəsində həmin gen faqın genomuna qurulmuş və orada normal fəaliyyət göstərmişdir.

Beləliklə, genin süni surətdə sintez edilməsi göstərilmişdir. Bu üsul, az say-da olan nukleotidlərdən ibarət, nisbətən kiçik genlərin sintezinə imkan verir.

Min və ondan artıq cüt nukleotidlərdən ibarət olan fermentləri və struktur zülalları kodlaşdıran genləri fermentativ sintez üsulu ilə əks transkriptaza fermen-tinin (revertaza) köməyi ilə yaratmaq daha da səmərəlidir. Bu fermentin köməyi ilə mRNT-dən lazım olan DNT-nin dəqiq nüsxəsini almaq olar.

Fermentativ sintezi sxematik olaraq aşağıdakı kimi göstərmək olar. Hücey-rəsiz fizioloji mühıt olan sınaq şüşəsinə dezoksiüçfosfatlar (A, Q, T, S) daxil edilir, bundan başqa revertaza fermenti və nəzərdə tutulan təbii genlə kodlaşan mRNT-si də oraya daxil edilir. Reaksiyanın tezləşdirən bir katalizator kimi 8-10 timin təkrarından ibarət DNT molekulunun kiçik bir sahəsini də ora daxil edirlər. mRNT-də əks transkriptaza ona komplementar olan DNT telini sintez edir. Sonra isə sintez olunmuş DNT telinin üzərində ikinci komplementar DNT teli qurulur. Nəticədə DNT-nin iki qat spiraldan ibarət fraqmenti alınır, bu da mRNT-dən trans-kripsiya olunan genin dəqiq nüsxəsi olur (şəkil 1). Təsvir edilmiş üsul ilə insanın, dovşanın, siçanın, ördəyin, göyərçinin qlobinlərini kodlaşdıran genlər, sintez edil-mişdir, bundan başqa siçanın immunoqlobulini, öküz gözünün büllurundakı zülalı, yumurta ağını və başqalarını sintez etmək mümkün olmuşdur. Operonun tənzim ol-mayan struktur genlərini eyni cür şəkildə sintez etmək olar, bu da onların funk-siyasını məhdudlaşdırır.

Şəkti 1. Əks transkriptaza (revertaza) fermentinin iştirakı ilə

genin fermentativ sintezi: punktir-RNT; düz xətt-DNT

3.Genlərin genomdan ayrılması
İlk dəfə C.Beksvit əməkdaşları ilə transduksiya üsulu əsasında geni genom-dan ayırmağa müvəffəq olmuşlar. Onlar göstərmişlər ki, λ-(lyambda) bakteriofaqı E.coli hüceyrəsində çoxalarkən bakteriyanın laktozlu operonunu ona bitişmiş re-qulyator-geni ilə bütövlükdə tutub öz genomuna quraşdıra bilər. E.coli-nin DNT-nin bir fraqmenti λ faqının genomunda müəyyən qaydada qurulur. Əvvəl quraş-dırası genlər z, a, y sonra operator- o, promotor- r və nəhayət tənzimlədici- i gen-ləri gəlir. Denaturasiya və sentrifuqlaşdırma tətbiq edərək faqın- DNT-sindən E.coli- nin laktoz operonu və tənzimlədici- genini ayırmışlar.

Təəssüflər olsun ki, bu üsul məhz bu gen üçün istifadə edilə bilər və genetik mühəndislikdə geniş istifadə oluna bilməz.

Hazırda genetik mühəndislik bir çox üsullardan istifadə edir. Bu üsullar əsa-sında DNT molekulundan eyni zamanda istənilən genin fraqmentini ayırıb, vektora quraşdıraraq onu bilavasitə çoxaldıb resepiyent hüceyrənin genomuna yerləşdir-mək olar.

Tərkibində gen olan DNT fraqmentini əksər hallarda restriktaza fermentinin vasitəsilə alırlar.

Bu fermentlər DNT molekulunu nukleotid yerləşən dəqiq, müəyyən yerdən kəsirlər. Məsələn, restriktaza E.coli DNT telini dəqiq adenin ilə quanin arasında kəsir. Q.AATT və yaxud TTAA.Q (nöqtə DNT telinin kəsildiyi yeri göstərir). Bunun nəticəsində bir-birinə komplementar olan nukleotidlərin ardıcıllıqlarının (AATT və TTAA) «yapışqan ucları» əmələ gəlir ki, bunların vasitəsilə onlar birlə-şir.

Plazmidlər, bakteriofaqlar, viruslar, kosmidlər vektor ola bilərlər (vektor sö-zü lat. vector, yəni aparan, daşıyıcı deməkdir).

Vektor öz tərkibinə müəyyən genə müvafiq olan DNT fraqmentlərini daxil edir və onları resipiyent hüceyrəyə köçürür.

Plazmidlər- bakteriyaların tərkibində olan xırda həlqəvari DNT molekulu-dur. Onlar əlavə genetik məlumatı xromosomların DNT-sindən asılı olmayaraq müstəqil replikasiya etməyə qadirdirlər. Bəzi plazmidlər bakteriyaların xromosom-larına daxil olub qurulmaq və oradan təzədən çıxmaq xüsusiyyətinə qadirdilər, bəziləri bir hüceyrədən digərinə keçə bilirlər. Genetik mühəndislikdə ən çox üç tip plazmidlərdən istifadə olunur, bunlar F, P və Col simvolları ilə işarə olunur.

Vektor kimi rekombinant (hibrid) plazmidlər istifadə edilir. Rekombinant plazmidlərin alınması üsulunu ilk dəfə P.Berq əməkdaşları ilə birlikdə 1972-ci ildə işləyib hazırlamışdır. Onlar, tərkibində E.coli-nin qalaktoz operonu olan rekom-binant plazmid almışlar. Hazırda, müxtəlif vektor almaq üçün 30-dan çox sistem məlumdur. Rekombinant plazmidləri almaq üçün aşağıdakı üsulu misal kimi çək-mək olar. Məsələn PBR 322 plazmidin DNT və tədqiqatçını maraqlandıran orqa-nizmin DNT-ni restriktaza fermenti ilə (məsələn, Bam 1) emal edirlər, bu ferment DNT-ni dəqiq, müəyyən yerdə kəsir və yapışqan uclar əmələ gətirir.

Sonra hər iki preparatları bir-biri ilə qarışdırırlar, bunun nəticəsində plaz-midin DNT-nin fraqmentləri və donorun DNT-si, yapışqan uclarla birləşir və re-kombinant DNT molekulunu əmələ gətirir. Bundan sonra tərkibində müvafiq gen olan rekombinant plazmidi müəyyən selektiv mühitdə seçirlər.

1974-cü ildə D.Xelinskiy əməkdaşları ilə triptofan aminturşusunun sintezini kodlaşdıran genləri, ColEJ plazmidin DNT-sinə daxil etmiş və sonra rekombinə olunmuş plazmidini E.coli bağırsaq çöpünün hüceyrələrinə keçirmişdir. Sonra hə-min bakteriyaları xloramfenikol ilə emal etmişlər, bunun nəticəsində həmin re-kombinant plazmidin bir hüceyrədə sayı 400-500-ə qədər artmış və bu hücey-rələrdə triptofan aminturşusunu hasil etmək qabiliyyəti qat-qat artmışdır. Bu yolla hepatit B virusuna, ağız yarası (dabağ), qrip, adenovirus və s. xəstəliklərə qarşı vaksinlər yaranmışdır.

Plazmidə təbii və yaxud sintez olunmuş genləri daxil etmək olar. Rekom-binant plazmid bakteriya hüceyrəsinə daxil ediləndən sonra orada müstəqil işləyir və fəaliyyət göstərir, çoxalır və yaxud bakteriyanın xromosomunun DNT-sinə daxil olur. Bu üsulla bakteriya hüceyrələrinə insan genləri də daxil edilmiş və so-matostin, intenferon, bradikinin, insanın, öküzün və digər heyvanların boy hor-monlarını hasil edən bakteriya ştammları yaranmışdır (şəkil 2).

1980-ci ildə plazmid vasitəsilə E.coli hüceyrəsinə insan bədənində insulin sintezinə nəzarət edən gen daxil edilmişdir. Bunun üçün insan hüceyrələrindən in-sulinin sintezini kodlaşdıran yetkin mRNT-si yarılmışdır. Əks transkriptaza vasi-təsilə bu mRNT-dən kDNT-nin komplementar nüsxəsi alınmışdır. mRNT-nin zən-ciri qırılmış və DNT-polimeraza fermenti vasitəsilə DNT-nin ikinci teli sintez edil-mişdir. Sintez edilmiş geni vektora quraşdırmaq üçün onun ucuna liqaza fermenti-nin köməyilə linker adlanan nukleotid ardıcıllıqlarının qısa fraqmentləri «tikilmiş-dir». Bu fraqmentlər Bam 1 restriktaza ilə tanınır. Plazmidi və kDNT-ni restriktaza Bam l, sonra liqaza fermenti ilə emal edirlər və nəticədə rekombinant plazmid alı-nır. Bu plazmidi, pro-insulin sintez etməyə qadir olan bakteriya hüceyrəsinə daxil edirlər.

Çox vaxt vektor kimi viruslardan istifadə edirlər. Onlar heyvan orqanizminə asanlıqla daxil olur. Genetik mühəndislikdə meymunun onkogen virusundan (OB40) geniş istifadə edirlər. Onların DNT-si 5200 nukleotid cütündən ibarət olan xırda viruslara aiddir. Bu virusun genomu məməlilərin hüceyrələrinin xromosom-larına daxil olub qurulmaq qabiliyyətinə malikdirlər.

OB40 vasitəsilə siçanın və dovşanın hemoqlabin β - zəncirini kodlaşdıran genlər meymun hüceyrələrinə keçirilmiş və orada aktiv fəaliyyətə başlamışlar.