Hayotning molekulyar asoslari

Transkripsiyabu DNK zanjirlaridan birida bir zanjirli xabarchi RNK (i-RNK) molekulasini hosil qilish orqali DNK kodining uzatilishi. i-RNK - bu DNK molekulasining oqsillarning tuzilishi haqida ma'lumot olib boradigan bir yoki bir-biriga qo'shni genlar guruhidan iborat qismining nusxasi.

Eshittirish -bu hujayraning maxsus organoidlari - ribosomalardagi m-RNKning genetik kodiga asoslangan oqsil sintezi, bu erda transport RNK (t-RNK) aminokislotalarni etkazib beradi.

1950 yillarning oxirlarida. Rossiya va frantsuz olimlari bir vaqtning o'zida turli xil organizmlarda paydo bo'lish chastotasidagi farqlar va DNKdagi nukleotidlarning joylashish tartibi turlar uchun o'ziga xos xususiyatga ega degan farazni ilgari surdilar. Ushbu gipoteza tirik mavjudotlar evolyutsiyasi va spetsifikatsiya mohiyatini molekulyar darajada o'rganishga imkon berdi.

Molekulyar darajada o'zgaruvchanlikning bir necha mexanizmlari mavjud. Ulardan eng muhimi, allaqachon aytib o'tilgan gen mutatsion mexanizmi - genlarning to'g'ridan-to'g'ri o'zgarishi,tashqi omillar ta'sirida xromosomada joylashgan. Mutatsiyani keltirib chiqaradigan omillar (mutagenlar) radiatsiya, zaharli kimyoviy birikmalar va viruslardir. Ushbu o'zgaruvchanlik mexanizmi bilan xromosomadagi genlarning tartibi o'zgarmaydi.

O'zgaruvchanlikning yana bir mexanizmi genlarning rekombinatsiyasi.Bu ma'lum bir xromosomada joylashgan genlarning yangi birikmalarini yaratishdir. Bunday holda, genning juda molekulyar asosi o'zgarmaydi, lekin u xromosomaning bir qismidan boshqasiga o'tadi yoki ikkita xromosoma o'rtasida genlar almashinuvi sodir bo'ladi. Genlarning rekombinatsiyasi yuqori organizmlarda jinsiy ko'payish paytida sodir bo'ladi. Bunday holda, genetik ma'lumotlarning umumiy hajmida hech qanday o'zgarish bo'lmaydi, u o'zgarishsiz qoladi. Ushbu mexanizm bolalarning ota-onalariga qisman o'xshashligini tushuntiradi -

ular ikkala ota-ona organizmidan tasodifiy birlashtirilgan xususiyatlarni meros qilib oladilar.

O'zgaruvchanlikning yana bir mexanizmi klassik bo'lmagan genlarning rekombinatsiyasi- faqat 1950-yillarda ochilgan. Klassik bo'lmagan gen rekombinatsiyasi bilan hujayra genomiga yangi genetik elementlarning kiritilishi tufayli genetik ma'lumot miqdorining umumiy ko'payishi sodir bo'ladi. Ko'pincha hujayralarga viruslar yangi elementlarni kiritadi. Bugungi kunda transmissiv genlarning bir nechta turlari topilgan. Ular orasida plazmidlar ham bor, ular ikki tomonlama zanjirli DNK. Ular tufayli uzoq vaqt davomida har qanday giyohvand moddalarni iste'mol qilgandan so'ng, giyohvandlik paydo bo'ladi, shundan keyin ular giyohvand moddalarni iste'mol qilishni to'xtatadilar. Bizning preparatimiz ta'sir ko'rsatadigan patogen bakteriyalar plazmidlar bilan bog'lanadi, bu esa bakteriyalarni preparatga chidamli qiladi va ular buni sezmay qo'yishadi.

Ko'chib yuruvchi genetik elementlar xromosomalarda ham tuzilish o'zgarishini, ham gen mutatsiyasini keltirib chiqarishi mumkin. Odamlar tomonidan bunday elementlardan foydalanish qobiliyati paydo bo'lishiga olib keldi yangi fan - genetik muhandislik, uning maqsadi istalgan xususiyatlarga ega bo'lgan organizmlarning yangi shakllarini yaratishdir. Shunday qilib, genetik va biokimyoviy usullar yordamida tabiatda mavjud bo'lmagan genlarning yangi birikmalari tuziladi. Buning uchun kerakli xususiyatlarga ega bo'lgan oqsil ishlab chiqarishni kodlaydigan DNK o'zgartiriladi. Ushbu mexanizm barcha zamonaviy biotexnologiyalar asosida yotadi.

Rekombinant DNK yordamida siz turli xil genlarni sintez qilishingiz va maqsadli oqsil sintezi uchun ularni klonlarga (bir xil organizmlar koloniyalariga) kiritishingiz mumkin. Shunday qilib, 1978 yilda insulin sintez qilindi - qandli diabet kasalligini davolash uchun oqsil. Kerakli gen plazmidga kiritilib, oddiy bakteriyaga kiritildi.

Genetika bo'yicha mutaxassislar virusli infektsiyalarga qarshi xavfsiz vaktsinalar yaratish ustida ishlamoqdalar, chunki an'anaviy vaktsinalar zaiflashgan virus bo'lib, antitelalar ishlab chiqarishga sabab bo'lishi kerak, shuning uchun ularning kiritilishi ma'lum bir xavf bilan bog'liq. Genetik muhandislik virusning sirt qatlamini kodlovchi DNKni olishga imkon beradi. Bunday holda, immunitet rivojlanadi, ammo organizmning infektsiyasi chiqarib tashlanadi.

Bugungi kunda gen muhandisligi insonning genetik dasturini o'zgartirib, umr ko'rish davomiyligini va o'lmaslik imkoniyatini oshirish masalasini ko'rib chiqmoqda. Bunga hujayraning himoya fermentativ funktsiyalarini oshirish, DNK molekulalarini metabolizmning buzilishi va atrof muhit ta'siri bilan bog'liq turli xil zararlardan himoya qilish orqali erishish mumkin. Bundan tashqari, olimlar qarish pigmentini topishga va undan hujayralarni ozod qiladigan maxsus dori yaratishga muvaffaq bo'lishdi. Biz bilan tajribalarda -

shami ularning umrini ko'paytirdi. Olimlar, shuningdek, hujayra bo'linishida telomeralar, hujayra xromosomalarining uchida joylashgan maxsus xromosoma tuzilmalari kamayib borishini aniqladilar. Haqiqat shundaki, DNKning replikatsiyasi paytida maxsus modda - polimeraza DNK spirali bo'ylab ketadi va undan nusxasini olib tashlaydi. Ammo DNK polimeraza nusxalashni boshidan boshlamaydi, lekin har safar nusxa ko'chirilgan uchini qoldiradi. Shuning uchun har bir keyingi nusxa ko'chirishda DNK spirali hech qanday ma'lumot yoki telomeralar bo'lmagan so'nggi mintaqalar tufayli qisqaradi. Telomeralar tugashi bilanoq, keyingi nusxalar paytida genetik ma'lumotni olib boradigan DNKning bir qismi qisqarishni boshlaydi. Bu hujayraning qarishi jarayoni. 1997 yilda AQSh va Kanadada telomeralarni sun'iy ravishda uzaytirish bo'yicha tajriba o'tkazildi. Buning uchun telomeralarning o'sishiga yordam beradigan yangi kashf etilgan hujayra fermenti - telomeraza ishlatilgan. Shu tarzda olingan hujayralar odatdagi funktsional xususiyatlarini to'liq saqlab, saraton hujayralariga aylanmasdan, qayta-qayta bo'linish qobiliyatiga ega bo'lishdi.

So'nggi paytlarda genetik muhandislarning klonlashtirish sohasidagi muvaffaqiyati keng ma'lum bo'ldi - tirik ob'ektni somatik hujayralardan ma'lum miqdordagi nusxada aniq ko'paytirish. Bunday holda, o'sgan shaxsni genetik jihatdan ota-ona organizmidan ajratib bo'lmaydi.

Partenogenez orqali ko'payadigan organizmlardan klonlarni oldindan urug'lanmasdan olish, bu alohida narsa emas va genetiklar tomonidan azaldan qo'llanilib kelingan. Yuqori darajadagi organizmlarda tabiiy klonlash hollari ham ma'lum - bir xil egizaklarning tug'ilishi. Ammo yuqori organizmlarning klonlarini sun'iy ravishda ishlab chiqarish jiddiy qiyinchiliklar bilan bog'liq. Biroq 1997 yil fevral oyida Ian Vilmutning Edinburgdagi laboratoriyasida sutemizuvchilarni klonlash usuli ishlab chiqilgan va u bilan Dolli qo'ylar boqilgan. Buning uchun Shotlandiyaning Blekfeys zotli qo'yidan tuxumlar olib tashlandi, sun'iy ozuqa muhitiga joylashtirildi va ulardan yadrolar olib tashlandi. Keyin ular katta genetik to'plamni ko'tarib, voyaga etgan homilador fin Dorset qo'ylarining sut bezlari hujayralarini olib ketishdi. Biroz vaqt o'tgach, bu hujayralar yadro bo'lmagan tuxumlar bilan birlashdi va elektr razryad yordamida rivojlanishini faollashtirdi. Keyin rivojlanayotgan embrion olti kun davomida sun'iy muhitda o'sdi, so'ng embrionlar homiylik ostidagi onaning bachadoniga ko'chirildi va u erda tug'ilishidan oldin rivojlandi. Ammo 236 tajribadan faqat bittasi muvaffaqiyatli bo'ldi - Dolli qo'ylari o'sdi.

Shundan so'ng, Vilmut odamlarni klonlashtirishning asosiy imkoniyatini e'lon qildi, bu eng qizg'in munozaralarga sabab bo'ldi.

nafaqat ilmiy adabiyotlarda, balki ko'plab mamlakatlarning parlamentlarida ham, chunki bu imkoniyat juda jiddiy axloqiy, axloqiy va huquqiy muammolar bilan bog'liq. Ba'zi mamlakatlarda allaqachon odamlarni klonlashni taqiqlovchi qonunlar qabul qilinganligi bejiz emas. Axir klonlangan embrionlarning aksariyati o'ladi. Bundan tashqari, freakslarni tug'ilish ehtimoli katta. Shunday qilib, klonlash bo'yicha tajribalar nafaqat axloqsiz, balki poklikni saqlash nuqtai nazaridan shunchaki xavfli. homo turlari sapiens. Xavfning juda yuqori ekanligi 2002 yil boshida kelgan va Dolli qo'ylar artrit bilan kasallanganligi, qo'ylar uchun xos bo'lmagan kasallik bilan kasallanganligi va keyinchalik uni evtanizatsiya qilish kerakligi haqida ma'lumot bilan tasdiqlangan.

Shu sababli, tadqiqotning ancha istiqbolli yo'nalishi inson genomini (genlar to'plamini) o'rganishdir. 1988 yilda J. Uotsonning tashabbusi bilan "Inson genomi" xalqaro tashkiloti tashkil etildi, u ko'plab olimlarni birlashtirdi. turli mamlakatlar dunyo va butun inson genomini dekodlash vazifasini qo'ydi. Bu juda qiyin vazifa, chunki inson tanasidagi genlar soni 50 dan 100 minggacha, butun genom esa 3 milliarddan ortiq nukleotid juftlaridan iborat.

Ushbu dasturning nukleotid juftlari joylashuvi ketma-ketligini dekodlash bilan bog'liq bo'lgan birinchi bosqichi 2005 yil oxiriga qadar tugaydi deb ishoniladi. Genlarning "atlasini", ularning xaritalari to'plamini yaratish bo'yicha ishlar allaqachon qilingan. Birinchi shunday xarita 1992 yilda D. Koen va J. Dosset tomonidan tuzilgan. Uning so'nggi versiyasida 1996 yilda J. Vaysenbax tomonidan taqdim etilgan bo'lib, u mikroskop ostida xromosomani o'rganib, uning turli mintaqalari DNKlarini maxsus markerlar yordamida belgilagan. Keyin u ushbu hududlarni klonlab, ularni mikroorganizmlarda o'stirdi va DNK bo'laklarini - xromosomalarni tashkil etuvchi bitta DNK zanjirining nukleotidlar ketma-ketligini oldi. Shunday qilib, Vaysenbax 223 genning lokalizatsiyasini aniqladi va gipertoniya, diabet, karlik, ko'r va xavfli o'smalarni o'z ichiga olgan 200 ta kasallikka olib keladigan 30 ga yaqin mutatsiyani aniqladi.

Ushbu dasturning to'liq bo'lmagan bo'lsa ham, natijalaridan biri bu homiladorlikning dastlabki bosqichlarida genetik patologiyalarni aniqlash va gen terapiyasini yaratish qobiliyatidir - genlar yordamida irsiy kasalliklarni davolash usuli. Gen terapiyasi protsedurasini o'tkazishdan oldin ular qaysi genning nuqsonli ekanligini aniqlaydilar, oddiy genni olishadi va uni barcha kasal hujayralarga kiritishadi. Bunday holda, kiritilgan genning hujayra mexanizmlari nazorati ostida ishlashini kuzatish juda muhim, aks holda saraton xujayrasi olinadi. Shu tarzda davolangan birinchi bemorlar allaqachon bor. To'g'ri, ular qanchalik tubdan davolanayotgani va hali aniq emas

kelajakda kasallik qaytadimi yoki yo'qmi. Shuningdek, bunday davolanishning uzoq muddatli oqibatlari hali aniq emas.

Albatta, biotexnologiya va gen injeneriyasidan foydalanish ijobiy va salbiy tomonlarga ega. 1996 yilda Evropa mikrobiologik jamiyatlari federatsiyasi tomonidan nashr etilgan memorandum shundan dalolat beradi. Bu keng jamoatchilikning shubhali va genetik texnologiyalarga dushman ekanligi bilan bog'liq. Qo'rquv, inson genomini buzadigan va injiqliklarning tug'ilishiga olib keladigan genetik bomba yaratish imkoniyatidan kelib chiqadi; noma'lum kasalliklarning paydo bo'lishi va biologik qurollarni ishlab chiqarish.

Va nihoyat, so'nggi paytlarda virusli yoki qo'ziqorin kasalliklarini rivojlanishiga to'sqinlik qiladigan genlarni kiritish orqali hosil bo'lgan transgenik oziq-ovqat mahsulotlarini keng tarqatish muammosi keng muhokama qilindi. Transgenik pomidor va makkajo'xori allaqachon yaratilgan va sotilgan. Bozorga transgen mikroblar bilan tayyorlangan non, pishloq va pivo etkazib berilmoqda. Bunday mahsulotlar zararli bakteriyalarga chidamli, sifatlari yaxshilangan - ta'mi, ozuqaviy qiymati, kuchi va boshqalar. Masalan, virusga chidamli tamaki, pomidor va bolgar qalampiri Xitoyda etishtiriladi. Bakterial infektsiyaga chidamli, kartoshka va makkajo'xori, qo'ziqorinlarga chidamli transgenik pomidor. Ammo bunday mahsulotlardan foydalanishning uzoq muddatli oqibatlari, avvalambor, ularning inson tanasi va genomiga ta'siri mexanizmi hali ham noma'lum.

Albatta, yigirma yil davomida biotexnologiyadan foydalangan holda, odamlar qo'rqadigan hech narsa sodir bo'lmadi. Olimlar tomonidan yaratilgan barcha yangi mikroorganizmlar dastlabki shakllariga qaraganda kamroq patogen. Rekombinant organizmlarning zararli yoki xavfli ko'payishi hech qachon sodir bo'lmagan. Biroq, olimlar transgenik shtammlarda boshqa bakteriyalarga o'tkazilgandan so'ng xavfli ta'sir ko'rsatadigan genlarni o'z ichiga olmaydi. Genetik texnologiyalar asosida yangi turdagi bakteriologik qurollarni yaratish nazariy xavfi mavjud. Shuning uchun olimlar ushbu tavakkalchilikni hisobga olishlari va bunday ishni to'g'rilashga va to'xtatib turishga qodir bo'lgan ishonchli xalqaro boshqaruv tizimini ishlab chiqishga yordam berishlari kerak.

Genetika texnologiyalaridan foydalanishning mumkin bo'lgan xavfini hisobga olgan holda, ularni qo'llashni tartibga soluvchi hujjatlar, laboratoriya tadqiqotlari va sanoat rivojlanishida xavfsizlik qoidalari, shuningdek genetik modifikatsiyalangan organizmlarni atrof muhitga kiritish qoidalari ishlab chiqildi.

Shunday qilib, hozirda tegishli choralarni ko'rgan holda, gen texnologiyasining foydasi mumkin bo'lgan salbiy oqibatlarning xavfidan yuqori ekanligiga ishonishadi.