–ДƏРІС. Гендік ресурстар. Түрдің генетикалық паспорты

54

8) Геннің  құрамына  кіретін  ДНК-ның  молекулалардың  репродукциялану

қабілеттілігі 

болады. Сондықтан 

гендер 

əрбір 

кез-келген

зақымдануларын мутацияларға ұшырамайды.

9) Генотип – дискретті  болса  да (бөлек  гендерден  құралатын  болып)

(дискретті-үзілмелі) – біртұтас  болып  қызметін  атқарады. Геннің

қызметін атқаруына ішкі жəне сыртқы ортаның факторлары əсер етеді.

ДНҚ – бұл  организмнің  биохимиялық  жəне  клеткалық  қызметін  ұстап

тұратын жəне оны қалыптастыруға жауапты молекула. Екі процесс – реплика-

ция  жəне  экспрессия  биологиялық  жүйенің  мəнін  анықтайды. Бұл  екі  процесс

кешенді  түрде  биологиялық  əралуандылықты  сақтап  тұратын  эволюциялық

жаңаруды енгізеді.

1.  Д.Уотсон жəне Ф.Крик бойынша ДНҚ құрылымы:

1.1. Дезоксирибонуклеотид – ДНҚ  молекуласының  құрылымдық  бірлігі, ол

үш компоненттен тұрады:  дезоксирибозаның бес атомды көміртегі; пуринді (А,

G) немесе пиримидинді (C, T) азоттты негіз жəне фосфорлы топ. Бұл компонен-

ттер өз араларында ковалентті байланысқан.

ДНҚ интакты молекуласының құрамында организмнің түріне қарай бірнеше

мыңнан миллионға дейін нуклеотид болады.

1.2. ДНҚ – бұл  формасы  дұрыс, спираль  тəрізді  екі  тізбекті  полимер,

тізбектері  бірінің  сыртында  екіншісі  оралған, жəне  жалпы  ось  бойынша

оралған. ДНҚ тізбектері антипарпллелді.

1.3. ДНҚ  дезоксирибонуклеотидтердің  құрамы  Чаргаффтыңережесіне

бағынады (комплементарлық), мұнда  пуриндер  саны (A,G) пиримидиндер  са-

нына (T,C) сəйкес, жəне керісінше. Дезоксирибонуклеотидтердің қатаң тəртібін

ген деп аталатын жеке генетикалық элементтің ақпараттық құрамы анықтайды.

Тірі материяда генетикалық материалға байланысты тіршілік үшін негізгі екі

процесс  жүзеге  асады. Біріншісі  дəлдіктің  жоғары  дəрежесімен (репликация)

өндіріледі, ал екіншісі – ақуызды өндіру үшін ақпаратты кодтайды.

2. ДНҚ репликациясы.

ДНҚ  синтезі (түзілуі) – бұл  күрделі  биологиялық  механизм. Уотсон  жəне

Крик  бойынша  ДНҚ  əр  бір  екі  тізбегі  жаңа  тізбекті  түзуші  шаблон  болып

есептеледі. Репликация өнімі ДНҚ қос тізбекті молекулалары болып табылады.

Оның  əр  қайсысы  бастапқы  жəне  қайта  түзілген  тізбектен  тұрады.

Репликацияның мұндай əдісін жартылай консервативтіге жатқызады.

ДНҚ репликациясы генетикалық ақпаратты беруде үлкен рөл атқарады.

55

7.1 - сурет. ДНҚ екі тізбекті молекуласының химиялық құрылымы.

Сахарофосфаттар  сыртында  орналасқан  жəне  теріс  зарядталған; азотты

негіздер ішінде орналасқан. Екі тізбектің спиралдануы көрсетілмеген.

3. Ген экспрессиясы.

Ген  экспрессиясы – геннің  өзін  көрсетуі, ол  клетка  үшін  ақуызды

синтездейді.

Экспрессия  транскрипция  жəне  трансляция  арқылы  жүзеге  асады. Транс-

крипция – бұл  ДНҚ  молекуласында  РНҚ  синтезделуі. Бір  полипептидті

тізбектегі  амин  қышқылдарына  ақпаратты  беретін  РНҚ-мен  санасатын  ДНҚ

бөлімшесі

транскрипциялық 

бірлік

деп 

аталады. Транскрпцияның

эукариоттардағы  құрылымдық  геннің  функционалды  өнімі  алғашында  РНК,

соңынан – мРНК болып табылады.

Трансляция – бұл  полипептидті  тізбектің  амин  қышқылдарына  мРНҚ  ко-

дондарында орналасқан ақпараттың аударылуы. Бұл үрдіс рибосомаларда өтеді.

Бірнеше  рибосомалар  мРНК  молекуласына  жіпке  тізілген  моншақ  тəрізді

тізіліп, полисомалар құрай алады. Рибосомалар жалпы қалыңдығы 1,5 нм жіпке

тізілген, жəне бұл  мРНК1 тізбегінің қалыңдығына сəйкес  келеді. Əр рибосома

екі суббірліктен – кішкене жəне үлкен құралған жəне олардың арасында мРНК

орналасады. мРНК  магний  иондарының  қатысуымен  кіші  суббірліктің  үстіне

қайтымды  түрде  орналасады. Бұл  жағдайда  оның  бірінші  тасымалданған  екі

кодоны  үлкен  сіббірлікке  қаратылады. Бірінші  кодон  тРНК  молекуласын

байланыстырады. Оның  құрамында  полипептид  синтезделінетін  оған

комплементарлы  антикодонды  алып  жүретін  бірінші  аминқышқыл  бар.

56

рибосомалар  функциясы – көрші  аминқышқылдарының  арасында  пептидті

байланыс пайда болғанша трансляция процесіне қатысатын мРНК, тРНК жəне

ақуыз  факторларын  қажетті  қалыпта  ұстап  тұру. Трансляция  генотиптің

функционалды  түрде  шоғырлануына  бірден-бір  мүмкіндік  беретін  мықты

фактор, осы процеске орай, клетка барлық ақуыздармен қамтылады.

Түрдің  генетикалық  паспорты (кариом) – түрге  тəн  хромосома

жиынтығының ерекшелігі. Кариомның белгілерінің формалары:

– кариотип – санымен, шамасымен  жəне  формасымен  сипатталатын

хромосомалар жиынтығы;

– геном – хромосомалардың сапалы құрамы;

– плазмон – цитоплазмалық  органеллалардың  генетикалық  детерминантта-

ры.

Түр  кариомы  келесі  негізгі  сипаттамаларға  тəн: құрамында  үнемі  хромосо-

малар болады; хромосомалардың мөлшері жəне формалары бойынша  жеке да-

ра.

Барлық  жоғарғы  эукариоттардағы  эволюция  процесінде  генетикалық

ақпарттың  материалдық  иесі  болып  табылатын  хромосомалар  шыға  бастады

(7.1-кесте).

Эукриоттардың  əр  бір  түріне  хромосомалардың  ядрода  болуы  жəне

хромосомалық  жиынтық  түзуі  тəн. Бұл  өз  кезегінде  кариотип  түрінде  болады.

Эукриоттардың гаметаларының ядросында бір (гаплоидты – n), ал соматикалық

клеткалар  ядросында  екі (диплоидты – 2n) хромосома  жиынтығы  бар. Дипло-

идты – құрамында  əр  аутосоманың  екі  көшірмесі  бар  жəне  жыныстық

хромосоманың  бір  жұбы  бар, ал гаплоидты – құрамында  əр  аутосоманың  бір

көшірмесі жəне бір жыныстық хромосома бар.

7.1 - кесте. Хромосомалардың биологиялық маңызы.

Маңызы

Хромосома

№

Аталуы

Анықтамасы

Жіктелуі

Сипаттамасы

Аутосомалар

Əр  түрлі  жыныста

бірдей

1 Генетика

лық

Тұқым

қуалаушылық

ақпаратын  сақтайды, та-

сымалдайды 

жəне

эволюциялық жаңартады.

Гоносомалар

Жынысты

анықтайды

Метацентрлік

Екі иығы тең

Субметацентрлік

Акроцентрлік

Екі иығы тең емес

2 Морфол

огиялық

Сызықты  формасы  бар,

центромерамен

жалғасқан  екі  хроматид-

тен  тұратындықтан  екі

иық түзеді.

Телоцентрлік

Көзбен 

көргенде

бір иықты

3 Молекул

алық

ДНҚ, РНҚ, ақуыздардан,

қос  валентті  катиондар-

дан  тұратын  молекула

үстілік күрделі құрылым.

Гомологты

Молекулалық

тұрғыда  жеке  дара,

сондықтан  оларды

бір 

жұпқа

жатқызады.

57

Əдебиет:

Негізгі – 3 [3.2; 14-126].

Қосымша –2 [125-132].

Бақылау сұрақтары:

1. Биотехнологияның гендік ресурстары.

2. Гендер жəне хромосомалар: биологиялық мəні.

3. Хромосомалардың биологиялық маңызы.

         12–ДƏРІС. Биотехнология əдістері.

Организм 

дамуының 

бағдарламасын 

зерттеу, қадағалау 

жəне

«коррекциялау» мақсатымен  биотехнологияның  организмге  молекулалық,

ядролық, клеткалық  жəне  орагнизмдік  деңгейлерде  əсер  ететін  əдістерін

қолданады. Осылардың ішінде ең негізгілеріне қысқаша тоқталсақ:

Молекулалық  деңгейде  биотехнологияның  неғұрлым  танымал  əдістеріне

келесі əдістерді жатқызуға болады:

1. Секвенирлеу – геннің  нуклеотидтік  кезектілігі  жайында  ақпарат  алуға

мүмкіндік  беретін  жəне  оның  молекулалық, функционалдық  мəнін  ашуға

мүмкіндік беретін əдіс.

2. Полимеразалық  тізбекті  реакция – бұл  шектелмеген  мөлшерде (in vitro

жағдайында  амплификациялау) in vitro  жағдайында  нуклеотидтерді  алуға

мүмкіндік беретін əдіс.

3. Генді клондау – гендік клондарды жасап шығару əдісі.

Жануарлар  клеткасындағы  ядролармен  жұмыс  істеуге  жол  ашатын  биотех-

нология əдістері:

1. Ядроларды клондау – клондарды алу əдісі.

2. Трансгеноз – генеративті  трансгенді  индивидуумдарды  алу  мақсатында

геномға бөгде генді трансформациялау əдісі.

Клеткалық  технологияны  қолдануға  мүмкіндік  беретін  биотехнология

əдістері:

1. Культивирлеу – генотиптердің көбеюін in vitro қамтамсыз ететін əдіс.

2. Экстракорпоралды  ұрықтандыру – in vitro жағдайында  гаметалар

ұрықтанатын əдіс.

3. Криоконсервация – генотиптердің  дамуына  төменгі  температураның

əсерін зерттейтін  əдіс.

4. Клондау – клондарды алу əдісі.

5. Эмбриондарды трансплантациялау – ұрғашы-донорлардың репродуктивтік

аппаратынан 

эмбриондарды 

жуып 

алып, ұрғашы-реципиенттердің

репродуктивтік аппаратына тасымалдайтын əдіс.

   

Қазіргі 

таңда 

биотехнология 

саласының 

дамуына 

байланысты

өсімдіктердің  өзіне  тəн  генетикалық  информациясын  толығымен in vitro

жағдайында  да  алу  мүмкіндіктері  туып  отыр.Өсімдік  клеткаларын  өсіру  деген

термин соңғы  кезде  кең мағыналы  ұғымға  айналып кетті. Бұл  ұғым  барлық in

vitro жағдайында  өсірілетін  объектілерді, атап  айтқанда, клеткалар  мен

протопластарды, ұлпаларды, жеке  мүшелерді, ұрықтарды  жəне  бүтін

регенерант  өсімдіктерді  қамтиды. In vitro деген  термин  клеткалар  жасанды

58

ортада асептикалық жағдайда өсірілетінін белгілейді. Регенерант өсімдік деген

термин in vitro жағдайында пайда болған бүтін өсімдікті белгілейді. Өсімдіктен

бөлініп  алынған  клеткаларды, ұлпаларды, мүшелерді жасанды  қоректік ортада

тек  қана  залалсыздандырылған (асептикалық) жағдайда  өсіруге  болады.

Өсімдіктің  бөлігін, оны  эксплант  деп  атайды, қоректік  ортасы  бар  Петри

табақшасына, немесе  пробиркаға, колбаға  салады. Біраз  уақыт  өткен  соң,

экспланттың  құрамындағы  кейбір  клеткалар  бөліне  бастайды.  Соның

нəтижесінде  жаңа  клеткалар  саны  көбейеді, ұлғая  келіп  каллус  ұлпасы  пайда

болады. Каллус  деген  ұлпаның  ерекше  түрі, клеткалардың  ретсіз  бөліну

нəтижесінде пайда болады. Каллустың бөлшектерін оқтын-оқтын жаңа қоректік

ортаға 

көшіріп 

отырса, ол 

шексіз 

ұзақ 

уақыт 

өсе

береді.

Істелетін  тəжірибенің  мақсатына  қарай: 1) тек  каллустың  өзін  ғана  өзгеріссіз

сол  ұлпа  түрінде  өсіруге  болады; 2) немесе  морфогенез  процестері  өтуіне

керекті  жағдай  туғызып, сол  каллустан  бүтін  регенерант  өсімдікті  өндіріп

шығаруға болады. Ол үшін лайықты қоректік орта мен ерекше өсіру жағдайын

іріктеп табу қажет.

          

Теория  тұрғысынан  алып  қарағанда,  қай  өсімдіктің  қандай  да  болса

клеткасының  нақтылы  бір  жағдайда  өсіп, дамуы  арқылы  бүтін  өсімдікке

айналуына  қабілеті  бар. Бұл  тотипотенттік  қасиет  деп  аталады. Тотипотенттік

қасиет- жасанды  жағдайда (in vitro) клетканың  өзіне  тəн  генетикалық

информациясын 

толығымен 

жүзеге 

асыруы, соның 

арқасында

дифференциялану  процесін  жəне  тұтас  организмнің  дамуын (регенерацияны)

қамтамасыз  етуі. Табиғи  жағдайда (in vivo) өсімдіктер  мен  жануарлардың

ұрықтанған  жұмыртқа  клеткалары  ғана  əмбебап  титопотенттілікке  қабілеті

болады. Ал, жалпы, сомалық  клеткаларды  алар  болсақ, тотипотенттік  тек

өсімдік  клеткаларына  тəн  қасиет, көбінесе  in vitro жағдайында  байқалады.

Жануарлар 

клеткаларында 

мұндай 

қабілет 

мүлдем 

болмайды.

XIX-шы ғасырдың аяғында өсімдіктердің бөлшектері мен жеке дара мүшелерін

алғашқы  өсіре  бастаған  неміс  ғалымдары  еді. Мысалы, К. Рехингер  жəне  Х.

Фехтинг  бүршіктерді, тамырлар  мен  сабақтардың  кесінділерін  дымқыл  құмда

өсіруге  тырысты. Кейбір  тəжірибелерде  клеткалар  бөліну  арқылы  каллустар

пайда  болған. Бірақ  каллустардың  қоректенуі  қамтамасыз  етілмеген  соң  олар

əрі  қарай өсе  алмаған, кейін  шіріп  кеткен. Дегенмен, бұл  тəжірибелерді сəтсіз

деп есептеуге болмас. Керісінше, ғылымның дамуы үшін олардың маңызы өте

зор. Басты нəтиже –«клетканы организмнен тыс өсіру» деген ой-қиял туды. Бұл

қиял  кейінгі  зерттеушілер  үшін  ұшқыр  арманға, нақтылы  мақсатқа  айналды,

мыңдаған тəжірибелерге түрткі болды.Клеткаларды өсірудің негіздерін бірінші

болып 1902 жылы анық қисынға келтірген Г.Габерландт еді. Ол бірқатар жабық

тұқымды өсімдіктердің жапырағынан бөліп алынған паренхима клеткаларымен

тəжірибе  істеді. Қоректік  орта  ретінде  органикалық  заттар (сахароза,

аспарагин,пептон) қосылған  минералды  тұздардан  тұратын  Кноп  ерітіндісін

пайдаланды. Г.Габерландт  өсімдіктің  əрбір  тірі  клеткасы  тотипотентті  болады

деген  гипотезаны  ұсынды. Оны  дəлелдеу  үшін  жеке  клеткадан  ұлпа  өсіріп,

одан өсімдік шығаруға тырысты. Дегенмен өзінің даналық болжамын тəжірибе

арқылы  дəлелдей  алмады. Өйткені  ол  жұмыс  істеген  объектілер  тəжірибе

59

жасауға  жарамсыз  еді. Атап  айтқанда, активті  бөліну  қасиетінен  айырылған

жəне  эмбрионалды  өсу  жағдайын  жоғалтқан  маманданған  кəрі  клеткаларды

алып  еді. Кейінірек  мəлім  болғандай, клеткалардың  тотипотенттік  қасиетін

жүзеге  асыру  үшін  меристемалық  немесе  жас  ұлпалардың  клеткаларын  алу

керек еді.

     Сол шақта клеткаларды өсіру идеясы жануар физиологиясын зерттеп жүрген

ғалымдардың  назарын  өзіне  аударды. Олардың  жүргізген  тəжірибелері  сəтті

болып, in vitro жағдайында  жануар  клеткаларын  өсіруге  болатындығы

дəлелденді. 1904-1907 жылдары  Р.Харрисон  лимфа  сұйықтығында  бақаның

нейробластарын  өсірді. Сонан  кейін  жануар  ұлпаларын  өсіру  əдістері  дами

бастады. Қоректік  орта  ретінде  лимфа, қан  плазмасы, ұрық  сұйықтығы

пайдаланлды. Жануар  клеткалары in vivo организмнің  құрамында  қан  менен

лимфаға  шомылғандай  болып  қоршалып, солар  арқылы  оттегімен  жəне

қоректік заттармен  қамтамасыз етіледі. Сонықтан  жануар клеткаларын in vitro

осындай  органикалық  қосындыларда  өсіру  табиғи  жағдайға  жақындайды. Ал

өсімдік  организмінде  сондай  қоректік  заттарға  өте  бай  органикалық

қосындыларда  өсіру  табиғи  жағдайға  жақындайды. Ал  өсімдік  организмінде

сондай қоректік заттарға өте бай органикалық қосындылар жоқтың қасы, тіпті

флоэманың  сөлі  де  рған  жарамайды. Ботаниктердің  алғашқыда  қолданған

қоректік  орталары  өздерінің  құрамы  жағынан  нəрсіз  болған, тек  минералды

тұздардың қоспасынан тұрған.

           

Клеткаларды  in vitro  жағдайында  өсіру  қазіргі  кезде  көпшілік  таныған

əдістерге  жатады  жəне  бүкіл дүние  жүзінде  өсімдік биологиясының түпкілікті

жəне  іс  жүзінде  қолданбалы  мəселелерін  шешуде  кең  пайдаланылады.

Биологияның 

соңғы 30 жылдағы 

зерттеулері 

мен 

жетістіктері

биотехнологияның  дербес  ғылым  саласы  ретінде қалыптасып, дами  бастауына

себеп  болды. Биологиялық  процестер  мен  объектілерді  пайдалануға

негізделген, экономикалық  жағынан  тиімді  де  маңызды  заттар  өндіру  жəне

жоғары  өнімділігі  бар  микроорганизмдер  штамдарын  алу, өсімдіктердің

сорттары  мен  формаларын, жануарлар  асыл  тұқымдарын  шығаратын  ғылым

мен өндірістің жаңа бағытын биотехнология əдістерінің негізгі мақсаты болып

табылады. Биотехнология  əдістеріне  микроорганизмдер, өсімдік  жəне  жануар

клеткалары, гендік жəне клеткалық инжерияның əдістерімен істелген жасанды

тіршілік формалары пайдаланылады.

Клондау əдісі жəне оның болашағы. Клондық микрокөбейту əдісінің толып

жатқан артықшылықтары болса да, ол өте көп еңбек пен көп қаржыны талап

етеді. Дүние жүзінде клондық микрокөбейту əдісінің технологиясы

сабораториялық деңгейінде 2400 астам өсімдік түрлеріне дайындалып, ал

практикада оның қолдануы  тек қана əдеттегі жолмен көбейе алмайтын

өсімдіктермен шектеліп отыр. Сонымен бірге, бұл əдіс селекция мен негізгі

ғылыми зерттеулердің мақсатымен байланысты, атап айтқанда:

1. Өте құнды жеке генотиптер мен жаңа бағалы сорттарды жылдам жəне

тиімді көбейту.

2. Гетерозистық будан тұқымды шығару үшін қажет линияларды алу жəне

оларды тиімді көбейту.

60

3. Генетикалық жағынан біркелкі ұрпақты алу үшін , өте  бағалы

таңдаулы(элиталық ) өсімдіктерді көбейту.

4. Вирустар мен патогендік микроорганизмдерден таза жеміс- көкөніс,

танаптық жəне əсемдік дақылдардың көшеттерін алу жəне оларды тез көбейту.

5. Сирек кездесетін жəне жоғалып бара жатқан өсімдіке түрлерін сақтап

қалу.

6.Кейбір бағалы екпе жəне жабайы ағаш тұқымдарында көбею коэффициенті

төмен болады, сонымен бірге тұқымдық ұрпағында кейбір қасиеттері

сақталмайды.

7.Клондық микрокөбейту əдісін «жасанды тұқым» алу үшін қолдану.

Демекші сұйық ортада өсетін эмбриоидтар , өркендер мен регенеранттарға

қарағанда микрокөбейту процесін автоматтандыруға икемді келеді.

 Клондық микрокөбейту əдісі əсемдік ,көкөніс, жеміс- жидек дақылдарды

көбейту үшін қолданылады. Астық тұқымдастарының ішінде бұл əдіспен

өнеркəсіптік масштабында тек қант қамысы мен бамбукты көбейтеді. Дəнді

дақылдар мен шөп астық тұқымдастары бұл əдіспен қиын көбейеді, сондықтан

бұл əдіс тек селекциялық жұмыстарда шағын көлемде қолданылады.

Əдебиет:

Негізгі – 3 [3.2; 14-126].

Қосымша –2 [125-132].

Бақылау сұрақтары:

1. Секвенирлеу əдісі.

2. Генді клондау, гендік клондарды жасап шығару.

3. Гендерді in vitro құрастыруға  қандай  биологиялық  ұстанымдар  қызмет

етеді?

4. Эмбриондарды трансплантациялау.

      5.  Клеткаларды өсіру дегенді қалай түсінесіз?

      6.  Каллус деген не? Регенерант өсімдік қайдан шығады?

       13–ДƏРІС. Гендік инженерияға түсінік

Гендік инженерия – молекулалық жəне клеткалық генетиканың қолданбалы

саласы. Белгілі  қасиеттері  бар  генетикалық  материлдарды (гендерді) in vitro

жағдайында  алдын  ала  құрастырып,оларды  тірі  клеткаға  енгізіп,көбейтіп,зат

алмасу  процесін  өзгеше  жүргізу.Бұл  əдіспен  организмдердегі  генетикалық

информацияны  көздеген  мақсатқа  сай  өзгертіп,олардың  геномдарын

белгіленген жоспармен қайта құруға болады.

          

Гендік 

инженерия 

ол 

функционалдық 

активті 

генетикалық

құрылымдарды  рекомбинанттық (будан) ДНҚ  молекулалары  түрінде  қолдан

құрастыру.Гендік  инженерияның  мəні  жеке  гендерді  бір  организмнен  алып

басқа  организмге  көшіріп  орналастыру. Гендік  инженерияның  дамуына  негіз

болган  молекулалық  биология  мен  молекулалық  генетиканың  мынадай

жетістіктерін атап өтелік: 1) рестриктазалар мен лигазалардың ашылуы;2) генді

химиялық жəне ферменттерді қолдану арқылы синтездеу əдістері;3) бөтен генді

61

клеткаға  тасымалдаушы-векторларды  пайдалану;4) бөтен  генге  ие  болған

клеткаларды таңдап бөліп алу жолдарының ашылуы.

         

Өсімдіктердің  гендік  инженериясы  саласында  бірінші  жұмыстар  in vitro

өсірілетін  клеткалармен 1980 жылы  жүргізілген.1983 жылы  алдымен

күнбағыстың  трансгендік  каллусы,кейін  сол  каллустан  табиғатта  мүлдем

болмаған  санбин  өсімдігі  алынды,Санбин (ағ.sunflower-күнбағыс,been-бұршақ)

деген  ол  геномында  бұршақтың  белогы  фазеолинді  кодтайтын  гендері  бар

күнбағыс өсімдігі еді.

        

Гендік  инженерия  гендерді  тасымалдау  тəсілі  ретінде  болашақта  екпе

өсімдіктердің  селекциясының  тиімді  аспабы  бола  алады.Қазіргі  кезде  гендік

инженерия алғашқы қадамдарын басып,екпінді дамып келеді.

        

Гендік  инженерияның  əдістемелік  негізі  жапырақтың  мезофилл

клеткаларының  немесе  каллус  ұлпасының  протопластары  болады.Жаңа

генетикалық  информацияға  ие  болған  протопласты  өсіріп.одан  регенерант

өсімдігін  алуға  болады. Генетикалық  трансформация  үшін  сомалық

клеткалардан 

басқа 

тозаң

клеткалары,жұмыртқа 

клеткасы

қолданылады.Сонымен,in vitro өсірілетін  клеткаларға  гендік  инженерияның

əдістерін  қолданып,өсімдіктердің  бағалы  белгілері  бар  негізінде  жаңа

формаларын құруға болады.

        Гендік инженерияның жұмысы мынадай кезеңдерден тұрады;

1) басқа организмге көшірілетін құрылымдық (структуралық) генді алу;

2) оны вектордың құрамына енгізу,яғни рекомбинанттық ДНҚ-ны жасау;

3) рекомбинанттық ДНҚ-ның өсімдік клеткасына тасымалдау;

4) өсімдік клеткаларында бөтен ДНҚ-ның экспрессиясын талдау;

5) геномы өзгерген жеке клеткалардан регенерант өсімдігін алу.

Гендік  инженерияның  мақсаты - əрбір  дербес  құрылымдық  генді  бір

өсімдіктен басқа бағалы, сорттың өсімдігіне оны одан əрі жақсарту үшін енгізу.

Қазіргі  уақытта  молекулалық  биологияның  жетістіктерінің  арқасында

құрылымдық  гендерді  таза  күйінде  жəне  де  жеткілікті  мөлшерде  бөліп

шығаруға  əбден  болады. Бірақ  бұл  жұмыстың  өсімдіктермен  өткізгендегі

қиыншылықтары,ол  өсімдіктердің  геномдарының  едəуір  күрделілігі.Оның

құрамына 150 мыңнан  астам  гендер  кіреді ,ал  соның  ішінде  тек 5-10%бірегей

ДНҚ  генетикалық  код  қызметін  орындай  алады,яғни 15-25мың  гендер

құрылымдық  гендері  болғаны.Өсімдіктер  геномында  функциясы  белгісіз  көп

қайталанған  ДНҚ  элементтері  орасан  зор (90-95%) .Сондықтан,өсімдіктердің

бір белгісін кодтайтын жеке гендерін теңестіру өте қиын да ауыр жұмыс.Одан

басқа,бірқатар  маңызды  белгілер  тек  бір  генде  емес,көптеген  гендерде

жазылған.Мысалы,өнімділік,тез  пісіп  жетілу,азотты  сіңіру,ортаның  қолайсыз

факторларына  төзімділік  белгілері  полигендік  болады.бірақ  олардың

биохимялық негіздері белгісіз.

         

Гендік  инженерияның  əзірше  алға  қойған  мақсаты-анық  бір  белгі

жазылған  қарапайым  гендермен  айналысу. Мысылы, кейбір  қор

белоктары,гербицидтер 

мен 

пестицидтерге 

төзімділік

гендері,т.с.с.Өсімдіктердің  құрылымдық  гендерін  бөліп  алу  үшін  гендік

инженерияның əдістері қолданылады.

62

         

Өсімдіктер  гендік  инженериясының  келешегі  ең  алдымен  өзгертілген

клеткадан  трансформант  өсімдікті  алу  мүмкіндігіне  байланысты. Ал  бұл  əдіс

дəннің  қор  белогының  сапасын  жақсартуға, өсімдіктерде  ауруларға,

гербицидтерге, стрестік  факторларға  төзімділік  қалыптастыруға  жəне  де

өсімдіктердің тіпті табиғатта жоқ жаңа формаларын шығаруға жол ашады.

Сонымен «гендік» немесе «генетикалық» инженерия  деп – ол  бөлек

гендермен  жəне  оданда  ірі  геномның  бөліктері  мен  пайдалану  болады. Гендік

инженерия – ол  басқа  организмдерді  шығаруға  жəне  жасушаға  рекобинантты

молекулаларды  енгізуге  мүмкіндік  беретін  əдістердің  жиынтығы. Гендік

инженерияның  қалыптасуында  маңызды  рольді  микроорганизмдер  жəне

молекулалық  генетика  мен  нуклеин  қышқылдарының  химиясының  əдістері

орындады. Гендік инженерияның дүниеге келген күні деп 1972 жылы АҚШ-та

in vitro құрастырған П. Берг тобымен алғаш рекомбинантты ДНК-ның табылуы

болды. Оның  құрамына  үш  бастама  кірді: 1. маймылдың  онкогенді SV-40

вирусының  толық  геномы. 2. E. coli галактозалы  оперонының  гендері; 3.

ұстамды бактериофаг геномының бөлігі. Кейінгі кезде 1973- 74 ж. С. Коэн жəне

т.б. шбридті ДНК-ның активті молекулалары алынған . Əрбір генді-инженероі

бағдарламаның орындалуына кіреді;

1.   керекті генді тасымалдаушы ДНК генінің фрагментін алу;

2. олардың  тіндер  мəдениетіне  векторлы  молекулалармен  біріктіру: олар

реципменттің организміне генді жеткізу қабілетіне ие болады

3. тасымалданған  геннің  нəтижелік  экспрессиясына  қажетті  жəне  тұрақты

тұқым қуалауға жағдай жасау:

Осы  зерттеулерді  орындау  үшін  генетика  мен  нуклеин  қышқылының

аумағында мынадай жетістіктердің болуы қажет:

1. Рестриктаза  құбылысын  табу. Ол  ДНК-ның  модификациясы  болып

табылады. Бұның  нəтижесінде  тиісті  ферменттер  немесе  рестриктазалар

бөлінген: олар ДНК-ның ерекше фрагменттерін алуға қолданынады.

2. Гендерді  синтездеу  үшін  химиялық  немесе  химиялық-ферменттік  тəсіл

табу;

3. ДНК-ның векторлы молекулаларын дəлелдеу, олар жасушаға бөтен текті

ДНК-ны тасымалдап, сонда тиісті геннің экспрессияларын қамтамасыз етеді.

4. Алуан түрлі бастамалардан алынған ДНК-ны біріктіру əдістерін өңдеу.

5. Рекомбинантты  ДНК-ны  тасымалдаушы  клондарды  таңдау  жəне  алуан

түрлі  организмнің  трансформациялау  əдістерін  өңдеу. Рестрикция  құбылысы

немесе  ДНК-ның  модификациясы – алғаш  рет 50-ж  Г.Бертани  жəне  Дж..

Вейгельмен  Е.Coli жасушаларында   фагтың  көбеюі  кезінде  табылған.

Рестрикция құбылысы – ол бактерияларда ерекше ферменттердің іс-əрекеттері.

Олар өзіндік бактериялы ДНК-ны бөтен (фагтың) қышқылынан ажыратылады.

Осы ферменттер фагының ДНК-сын бактериялар ішінде оның өсу мүмкіндігін

рестрикциялайды (яғни  шектейді). Оны  деградация  жолымен  жасайды.

Осындай  ферменттер  рестрикциясының  эндонукисазалары  немесе  рестриктаза

деп аталады.

Бірінші  рестриктаза – ол 2 тізбекті  ДНК-ны  қатал  дəл  сайттарда  ерекше

63

ыдыратушы  болатын  Г.Смитпен 1970ж  бөліп  шығарылған  жəне  оған  Нinol ІІ

деген атау қойылған.

Қазізгі  заманда  рестриктазалардың 3 класы  дəлелденген (500 түрінен

астам), олар  ДНК-ның  үзілуі  мен  тануы  сипатымен  ерекшеленетін  жəне

белоктың  құрылымымен, я  реакцияға  қажетті  жайлар  арқылы  өзгешеленетін

болды. Осындай  рестриктаза  ферменттерінің  алуан  түрінің  болуы  қажетті

гендері бар ДНК фрагменттерін алуға мүмкіндік береді.

Гендік  инженерияның  екінші  моменті – ол  геннің  алынуы. Осы  мəселені

бірнеше əдістермен шешуге болады:

1. табиғи бастамалардан бөліп шығару;

2. химиялық синтез жолымен;

3. генге  сəйкес  жəне  РНК-сына  көшіріп  алу  жəне  комплементарлы  ДНК-

ның репликасын алу үшін (кДНК).

Бірінші əдіс – гендік инженерияның алғашқы кезеңінде  қолданылды жəне

қазіргі заманға дейін əлі де жалғасады. (мыс, ген банкын жасау үшін).

Геннің  жасанды  синтезі  тұңғыш  рет  химиялық  жолмен 1969 жылы  Г.

Коранамен  жəне  т.б. өндірілді. Олар  ашытқының  генін  синтездеген  екен.

Сонымен  қатар  сүтқоректілердің  гормондарын  соматостатитин, соматотропин,

брадикинин жəне т.б. кодтайтын гендер алынған екен.

Гендердің  химиялық  синтезделінуі - ол  мынадай  бактерия  штамдарын –

адам  инсулинінің  продуценттерін  алуға  мүмкіндік  берді. Ал  ол  өз  кезегінде

диабет  ауруына  шалдыққан  адамдарға  маңызды  емдеу  препараты  болып

табылады.

Гендерді  жасанды  ашу  жолы – оларды  кері  транскрипция  механизмімен

олардың  ферментті  синтезінде  негізделінген  болып, геннің  клонирленуіне

пайдаланылды; олар адам, жануарлар жəне құстың глобиндерін кодтауға, бұқа

көзінің  бұршағының  белогы, жұмыртқа  белогы, тұт  жібек  көбелегімен

синтезделінетін  жібек  фибрионы  жəне  т.б. синтезделінеді. Осы  принцип  адам

интерфероны 

гендерін 

бактериалды 

клонирлеуге, экспрессиялауға

қолданылады.

Интерферон – ол  құнды  дəрілі  препарат. Ол  вирусты  инфекцияларды

жоюға жəне т.б. ауруларды емдеуге қолданылады. Интерферон – ол жануарлар

мен  адамдардың  жасушаларында  түзіледі  жəне  түрге  айқын  болып

өзгешеленеді.

Ю.А. Овчиников, В.Г. Дебабов жəне т.б. адам интерферонын синтездеуші

микроорганизмдерді 

тапқан. Осы 

зерттеушілерге 

рекомбинантты

плазмадаларды  конструкциялауы  қолынан  келген  екен. Олар E.coli

бактериясымен адам интерферонын синтездеуіне себепші болады екен.

Бактериялар  клеткаларынан  тазартылған  интерферон - өзіндік  физико-

химиялық  жəне  биологиялық  ерекшеліктеріне  қарағанда  донорлар  қанының

интерферонына жақын.

Генді инженерияның келесі кезеңі – ол ДНК-ның векторлы молекулаларын

дəлелдеу.

Вектор – ол  ДНК-ның  молекуласы. Құрамында  автономды  репликондық

элементтері  жəне  сигнал  беруші  жүйелері  бар  молекула. Ол  өзіндік  реттеуші

64

элементтерінен  айырылған  генді  транскрипциялауға  қажетті  зат. Жануарлар

жасушаларында  векторлар  ретінде  бірқатар  вирустарды  қолданады.

Өсімдіктерге  гендерді  тасымалдауға «Ті» жəне «Ri» - плазмидаларының

негізінде конструкцияланған векторлар ұтымды болады. Олар агробактериялар

штамдарында кездеседі.

Рекомбинантты  ДНК-ны  конструкциялау  жəне  оларды  реципиентті

жасушаларға енгізу принциптері.

Қазіргі  заманда  бірқатар  бастамалардан  ДНК-ның  фрагменттерін

біріктірудің  бірнеше  əдістері  мəлім. Олар  клонирлейтін  донорлы  ДНК-ны

вектордың  құрамына  енгізуге  мүмкіндік  береді. Олардың  бірі  сол

фрагменттердің  шеттерін  жалғастыруға  негізделген; сол  шеткі  жақтарында

«жабысқақ» болатын ұқсас шеттері бар.

Сол  шеттері  бір  ғана  рестриктаза  көмегімен  алынған. Басқа  əдісте

ферменттер  көмегімен  ДНК-ның  екі  тізбекті  фрагменттерін  ДНК  лигазасы

арқылы  жалғастыру  жүзеге  асырылды. Жасушаларға  рекомбинативті

молекуланың жіберілуі - өзіндік жасушаның жəне қолданылатын векторлардың

ерекшеліктеріне  байланысты  болады. Егер  векторлар  ретінде  плоцмидалар

болса, онда рекомбинанатты ДНК-ны реципиент бактерияларға трансформация

жолымен енгізеді.

Сонымен, генді  инженерия  жетістіктерінің  арқасында  бөлек  организмдер

гендерінің  банкілері (немесе  кітапханалары) ұйымдастырылады. Мұнда

зерттеушіге қажетті гендерді осындай банкілерден əдейі өңделген генетикалық,

биохимиялық, расдиоизотоптық жəне иммунды биологиялық əдістер көмегімен

таңдап алады.

1974 жылы Д. Хогнесс жəне т.б. дрозофила шыбынының гендерінің банкін,

E.coli жасушаларын да, сонымен қатар, басқа организмдердің (адамдардың да)

банкін ұйымдастырады.

Осы  мəселе  адамның  тұқым  қуалайтын  ауруларының  генотерапиясына

келешекте жол ашады. Мысалы, генетикалық ақауларды түзету мақсатымен.

       Əдебиет:

Негізгі – 3 [3.2; 14-126].

Қосымша –2 [125-132].

 Бақылау сұрақтары:

1. Гендік инженерия деген не?

2. Гендік инженерия қалай іске асырылады?

3. Гендік – инженерлік зерттеулердің кезеңдерін атап бер.

жүктеу/скачать 0,65 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: