ОҚулық Қазақстан Республикасы Білім жəне ғылым министрлігі бекіткен Алматы, 2011 2

1
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ
БІЛІМ ЖƏНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Х. Ə. Аубакиров
БИОТЕХНОЛОГИЯ
ОҚУЛЫҚ
Қазақстан Республикасы Білім жəне
ғылым министрлігі бекіткен
Алматы, 2011

2
УДК  30.16(075)
ББК  663.1Я 73
Тараз инновациялық-гуманитарлық университеті
«КазАгроИнновация» АҚ «Оңтүстік-Батыс мал жəне өсімдік шаруашылығы ғылыми-зерттеу
институты» ЖШС ғылыми кеңестері ұсынған
Пікір жазғандар:
М. С. Сабаншиев – биология ғылымдарының докторы, профессор
(Қазақ ұлттық аграрлық университеті);
У. А. Жұмабаев – биология ғылымдарының докторы, профессор
(Халықаралық гуманитарлық-техникалық университеті);
Б. С. Тұрымбетов – ауылшаруашылығы ғылымдарының докторы
(Оңтүстік-Батыс мал жəне өсімдік шаруашылығы ғылыми-зерттеу институты).
            Аубакиров Х. Ə.
А 91               Биотехнология: Оқулық. Алматы:  ЖШС РПБК «Дəуір», 2011.- 368 бет.
ISBN  978-601-217-213-3
Биотехнология  ғылымының  ары  қарай  өркендеуі  бір-бірімен  тығыз  байланысқан  табиғаттану
ғылымдары – цитология, биофизика, биохимия, органикалық  химия, молекулалық  биология, генетика,
гендік  инженерия, өсімдіктер  жəне  жануарлар  физиологиясы, микробиологиямен  ұштасып  жатады.
Сондықтан  биотехнологияны  білу  арқылы  ғана, басқа  жаратылыстану  ғылымдарының  салаларын  жете
меңгеруге  қол  жеткізе  аламыз. Кітап  материалдарында  жоғарыда  аталған  салалардың  өзекті  мəселелері
қамтылған.
Оқулық гендік инженерия негіздері, жасушалық инженерия негіздері, ақуыздар құрылымы немесе
протеомика  негіздері, инженерлік  энзимология  жəне  иммунология  негіздері, өнеркəсіптік  биотехнология
өнімдері, биотехнология  жетістіктерінің  медицина  саласында  қолданылуы, биотехнология  жетістіктерінің
ауылшаруашылығында  пайдаланылуы, биотехнология  жетістіктерінің  энергия  көздерін  толықтыру
мақсатында  қолданылуы, тау-кен  өндірісі  саласындағы  биотехнология  жетістіктерінің  қолданылуы,
экологиялық  биотехнология  атты тараулардан  құралған. Сонымен  бірге  білімгерлерге  арналған пысықтау
сұрақтары, СОӨЖ  тақырыптары  мен  тест  сұрақтары, терминдер  мен  символдар  анықтамалығы  беріліп,
қосымшалар мен əдебиеттер тізімдерімен аяқталады.
Жоғары жəне орта оқу орындары білімгерлеріне, болашақ биолог, биотехнолог мамандары мен жас
ғалымдарға, битехнология  өндірісі  мен  ауылшаруашылығы  саласында  жұмыс  істейтін  кəсіпкерлердің
пайдаланылуына арналады.
ISBN  978-601-217-213-3
                                                                                                                 © Х. Ə. Аубакиров, 2011 ж.
                                                                                                                                © ҚР Жоғары оқу орындарының
                                                                                      қауымдастығы, 2011 ж.

3
Кіріспе
ХХ  ғасырдың  екінші  жартысынан  бастап  адамзат  қоғамы  өте  күрделі
мəселелерді шешу қажеттілігі алдында бетпе-бет қалды. Олардың қатарында халық
санының  күрт  өсуіне  байланысты  туындаған  азық-түлік  тапшылығы, энергия
көздерінің  жəне  табиғи  байлықтардың  азаюы, адамдардың  арасындағы  əр  түрлі
аурулардың көбеюі, қоршаған ортаның ластануы сияқты көптеген өзекті мəселелер
еді. Бұл  мəселелерді  шешу  үшін  оған  жаңа  қырынан  қарап, ерекше  ғылыми
шешімдер  табу  қажет  болды. Осындай  заман  ағымынан  туындаған  өзекті
мəселелердің  бірталайын, қазіргі  кездің  өзінде  биотехнология  ғылымы  ұсынған
əдістер арқылы шешу мүмкін болып отыр.
Ғылым, техника  мен  технологияның  қарқынды  түрде  дамуы  биотехнология
саласының да мүмкіндіктерін арттырды. Соның нəтижесінде азық-түліктердің жаңа
түрлерін, əртүрлі  ауруларға  қарсы  медициналық  дəрі-дəрмектер, альтернативті
энергия  көздерін  алу, ауылшаруашылығында  өсімдіктердің  зиянкестерімен  күресу
мен  жаңа сұрыптарын  шығару, мал  өнімділіктерін арттыру жəне экологиялық  апат
салдарларымен  тиімді  күресу  əдістеріне  қол  жеткізілді. Мысалы, келешекте  көмір,
мұнай  қорларының  азая  бастауына  байланысты, автомобилдерге  қажетті  жанар-
жағар  май  ретінде  өсімдіктерден  алынатын  биоэтанолдың  маңызы  зор  болатын
болса, медицина  мен  ветеринария  салаларындағы  жаңа  технологиялар  əртүрлі
вакциналар, рекомбинантты  ДНҚ  өнімдері  болып  табылатын  медициналық  дəрі-
дəрмектерін, атап айтқанда ДНҚ-сынамаларын зерттеу, ДНҚ-дарының бегілі ретпен
орналасуын білу арқылы, гендік деңгейде кездесетін мутацияларды анықтау сияқты
мүмкіндіктерге қол жеткіздірді.
Биотехнология  жетістіктері  арқылы  адамдар  өздерінің  ағзасына  қажетті
ақуыздарын  сүт  немесе  қан  құрамдарынан  бөліп  алу  мақсатында, трансгенді
хайуандарды пайдалануға болатындығы дəлелденген. Қазіргі уақытта адам ақуызын
сүт арқылы алу үшін хайуандарды тиімді пайдалану мүмкіндіктері қарастырылуда.
Адам  ақуызын  өндірудегі  тағы  бір  болашағы  бар  бағыт  ретінде, тауық
жұмыртқасы  саналады. Сонымен  бірге  бірталай  трансгенді  өсімдік  түрлері  де
шығарылған. Адамдарды  емдеу  үшін  пайдаланылатын  дəрмектерді  астық
тұқымдастардан, жүгеріден, картоптан  жəне  темекі  жапырақтарынан  алу
мүмкіндіктері де туылып отыр.
Микробиологиялық  өндіріс  қазіргі  кезде  əртүрлі  микроорганизмдердің
мыңдаған  штаммдарын  пайдаланады. Бұлардың  көпшілігі  индукциялық  мутагенез
арқылы жақсартылып, бағытты сұрыптау нəтижелерінен алынған. Соның арқасында
қажетті өнімді көп мөлшерде синтездеуге қол жеткізілуде.
Биохимия, цитология, микробиология  ғылымдарында  ферменттермен  қоса
микроорганизмдер, өсімдік  жəне  жануарлар  жасушаларын  иммобилизациялау
əдістері аса қызығушылық тудырады. Малдəрігерлік саласында жасуша мен ұрықты
өсіру, in vitro жағдайындағы овогенез, қолдан ұрықтандыру мен жасанды егіздер алу
сияқты биотехнологиялық əдістері кеңінен қолданылуда.
Металургия  саласында – геобиотехнология  жетістіктерін  пайдалана  отырып,
құрамында өте аз мөлшерде, бірақ қымбат металдар бар кен орындарынан арнаулы
микроорганизмдерді  қолдану  арқылы  пайдалы  қазбалар  өндіру, тас  көмірлерін

4
десульфидтеу, пирит немесе  құрамында  пириті бар  жыныстарын  тотықтыру, көмір
шахталарындағы  метан  газынан  арылтуда  пайдалану; экологиялық  тұрғыдан –
ауылшаруашылығы, өнеркəсіп  жəне тұрмыстық  қалдықтарды, ластанған сулар  мен
ауаны  өңдеп  тазартудың  тиімді  тəсілдерін  жасап  шығару  сияқты  маңызды
мəселелерді  шешу  мүмкін  болып  отыр; өсімдік  шаруашылығында  əртүрлі  аурулар
мен  зиянкес  жəндіктерден  қорғаудың  микробиологиялық  əдістерін  жасау  жəне
бактериалды  тыңайтқыштар  мен  өсу  үдерістерін  реттейтін  заттар  жасап  шығару,
генетикалық  жəне  жасушалық  инженерия  əдістерін  қолдана  отырып  қоршаған
ортаның  қолайсыз  жағдайларына  төзімді, жоғары  өнімді  өсімдіктердің  жаңа
сұрыптары мен гибридтерін шығару жолға қойылуда.
Биотехнология жетістіктерінің аса маңызды бір кезеңі, ХХ ғасыр аяғындағы адам
геномы атты халықаралық бағдарламасының жүзеге асуы болып табылады. Ондағы
негізгі мақсат – адам геномын молекулалық деңгейде біліп, хромосомаларды картаға
түсіру  жəне  олардың  құрамындағы  ДНК-ны  зерттеп, геномдағы  нуклеотидтердің
қатар тізбегін толығымен анықтап шығу. Адам геномы жобасы АҚШ-да 1988 жылы
Дж.Уотсонның, Ресейде 1989 жылы  академик  А. Баевтың  ұсынулары  бойынша
басталған  болатын. Жобаның  бірінші  кезеңіндегі  мақсат  адам  геномындағы
нуклеотидтердің  толық  тізбегін  анықтау  еді. Бұл  кезең 2000 жылдың  соңында
аяқталды. Қазіргі  таңда  адам  геномы  бағдарламасына  сəйкес, хромосомалардың
бүкіл  ДНҚ  молекулаларындағы  нуклеотидтердің  орналасу  реті  анықталып, адам
геномы толықтай белгілі болды.
Сонымен бірге биотехнология саласының жоғарыда айтылған жетістіктері мен
көптеген  пайдасынан  басқа, кемшін  тартып  жататын  тұстары  да  жеткілікті.
Солардың қатарында, өсімдіктердің генетикалық модификацияға ұшыраған  түрлері
мен  сұрыптарын  шығару, бірталай  шешілуі  қиын  жəне  қауіпті  проблемалар
туындатуы  мүмкін  екендігін  көрсетіп  отыр. Атап  айтар  болсақ, генетикалық
жағынан  өзгерістерге  ұшыраған (модификацияланған) өсімдіктердің  генетикалық
материалдары, олардың  жақын  маңда  өсіп  тұрған  жабайы  түрлеріне, не  болмаса
туыстас  жақын  түрлерге  тозаңдары, жəндіктер  немесе  т.б  арқылы  бақылай
алмайтындай  дəрежеде  таралып  кету  қауіпі  бар. Сондай  ақ, арам  шөптердің
гербицидке  төзімділігінің  артуы, ал  жəндіктердің  инсектицидтерге  бой
алдырмайтын  түрлерінің  пайда  болуы  мүмкін. Осындай  қауіпті  əсерлер, адамдар
ағзасына  генетикалық  өзгерістерге  ұшыраған  тағамдарды  пайдалану  арқылы  бөгде
гендердің  түсіп  кетуінен  де  туындауы  ғажап  емес  көрінеді. Сонымен  бірге,
биотехнология  саласындағы  эмбриондарды  қолдан  ұрықтандыру  мен  өсіру,
клондауды  адамдарға  қолдану  мүмкіндіктері, жасанды  адам  ұлпалары  мен
мүшелерін  тасымалдауды (трансплантация) коммерциялық  мақсатта  пайдалану
сияқты  моральдық-этикалық  жағынан  қоғам  мүдделеріне  сай  келе  бермейтін
тұстары да баршылық.
Биотехнология немесе биоинженерияның принциптерін толықтай түсіну үшін,
осы  ғылымның  негізгі  қағидалары  мен  заңдылықтарын  жақсы  білу  қажет  болады.
Сондықтан, осындай  күрделі  де  заманауи  мəселелерді  шешу  əдістеріне  ден  қойған
өскелең  ұрпақ  үшін, биотехнология  ғылымының  қол  жеткен  мүмкіндіктері  де,
ашылмаған тылсым сырлары да, болашақта алар асулары да мол екендігін баса айта
кеткенді жөн деп санаймыз.

5
Биотехнология жəне оның басқа ғылым мен өндіріс салаларымен
байланысы
Биотехнология сөзі гректің үш сөз тіркесінен құралған, яғни «bios – тіршілік,
techne – шеберлік, logos – ілім» деген  мағынаны  білдіреді. Биотехнология  ғылымы
тірі  ағзалардағы  жəне  олардың  тіршілік  əрекеттерін  техникада  кеңінен  қолдануға
негізделген. Алғаш рет 1917 ж. венгр нженері Карл Эрике биотехнология терминін
тірі  организмдерден  алынатын  өнімдерді  белгілеу  үшін  қолданды. К. Эрикенің
пайымдауынша «биотехнология  дегеніміз – тірі  ағзалар  арқылы  өнім  өндірілетін
жұмыстардың  барлығы» деп  түсінген. Бірақта, биотехнологияның  ғылым  ретінде
арнайы  мойындалған  мерзімі, 1961 жылы  шведтік  ғалым-микробиолог  Карл  Геран
Хэден, сол  кезде  шығарылатын «Микробиология, биохимиялық  инженерия  жəне
технология» атты  журналды, «Биотехнология  жəне  биоинженерия» деп  атауды
ұсынған кезден бастап есептелінеді.
Қазіргі қалыптасқан, яғни 1981 ж. «Бүкілəлемдік теориялық жəне қолданбалы
химия одағы» қабылдаған тұжырымдама бойынша:
Биотехнология – қажетті  өнімдерді  өндіру (тамақ  өнеркəсібінде, ауыл
шаруашылығында, медицинада, энергетикада) жəне  қоршаған  ортаны  қорғау
мақсатында  биохимия, биология, микробиология  жəне  техникалық  химия
жетістіктерін тиімді пайдалану деген мазмұнды береді.
Биотехнология  ғылымы  өз  алдына  жеке  ғылым  саласы  болып  ХХ  ғасырдың
орта  кезеңінен  бастап  қалыптасты. Қазіргі  кезде  биотехнология  ғылымы
биологияның  іргелі  салаларының  біріне  айналып  отыр. Биотехнологияның  кейбір
қарапайым  əдістерін  адам  баласы  ерте  кездерден  бастап-ақ  күнделікті  тұрмыс
тіршілігінде пайдалана білген. Мысалы, нан пісіру, ірімшік дайындау, шарап жасау,
тері  илеу  жəне  де  басқа  қажетті  өнімдерді  дайындауда  қоданылытын  үдерістерді
адамзат  тіршілігінде  ертеден  пайдаланып  келеді. Биотехнология  адамның  өміріне
маңызды  əртүрлі  қажетті  өнімдерді, микроорганизмдердің, өсімдіктер  мен
жануарлардың  жасушаларын  өсіріп-трансплантациялауды  техникалық  жолмен
жүзеге  асыратын  ғылым. Ол  өнеркəсіптік  микробиология, технологиялық,
биохимиялық, генетикалық  инженерия  тағы  басқа  салалармен  тығыз  байланысты
жəне  осы  салалардағы  алынған  жаңалықтар  биология  ғылымының  жалпы
жетістіктерін  іс  жүзінде  қолданумен, əртүрлі  жекелеген  қолданбалы  бағыттарды
негіздеуге мүмкіндік береді.
Өнеркəсіптік биотехнология – микробиология, генетика, биохимия, химиялық,
техникалық білімдер мен жасушалық дақылдардың қасиеттерін ұштастыра отырып,
өндірістік үдерістерде өз үлесін қосуда. Биотехнологиялық өндіріс – спецификалық
заттардың  түзілуіне  мүмкіндік  беретін  бактерия, ашытқы  саңырауқұлақтары,
балдырлардың  көмегімен  олардың  метоболизмі  нəтижесінде  жүзеге  асатын
биосинтетикалық  үдерістерге  негізделген. Биотехнологияның  қарқынды  дамуы
немесе  өркендеуі, тек  дəстүрлі  биотехнологиялық  əдістерді  автоматизациялау  мен
тиімділігін  арттырумен  анықталып  қоймай, сонымен  бірге  соны  үдерістерді  ойлап
шығарумен  байланысты  болады. Биотехнологиялық  үдерістер – тамақ  өнімдерін
өндіру, ауылшаруашылық  дақылдарының  өнімділігін  арттыру, in vitro  жағдайында
жоғарғы  ұлпалық  жасушалардың  негізінде  өсімдіктерді  сұрыптау, медицинадағы

6
фармацевтік  өнеркəсіпте, энергия  көздерін  толықтыруда  жəне  қоршаған  ортаны
қорғау мен тазалауда кеңінен қолданылады.
Биотехнологияның  қазіргі  маңыздылығы  микробиология, генетика, гендік
инженерия, тағы да басқа көптеген ғылым саласының жетістіктерімен байланысты.
Ашу  өндірісінің  дамуы – ашу  үдерісінің  табиғатын  оны  қоздыратын
микроорганизмдерге  тəуелді  екендігін  көрсеткен  Л. Пастер  еңбектерімен
байланысты дамыды. Ашу  үдерісінің  əр  түрлігі  нəтижесінде  өсімдіктер  жəне басқа
да бірқатар субстраттардың, көмірсулардың органикалық еріткіштері сияқты бағалы
өнімдерге айналуы жүзеге асады. Мысалы, ашытқылардың массасының екі еселенуі
үшін 3 сағат  қажет  болса, ал  торай  мен  балапан  үшін  отыз  күн  керек. Оны  чатка,
метан, мұнай  өндіру  орны  қалдықтарын  жəне  басқа  шикізаттарды  өңдеу  үшін
қолданады. Сұйық  жəне  газ  күйіндегі  жанар-жағар  майларды (этанол, метан,
пропан) түзетін  микроорганизмдер – биотехнологиялық  мақсатта  қолданылатын
құнды субстраттар болып табылады.
Микроорганизмдер  жоғарғы  реакциялық  мүмкіндіктері  арқасында  əртүрлі
биологиялық активті заттарды синтездейді (антибиотиктер, вакциналар, дəрумендер,
қышқылдар). Биотехнология бактериялардың, өсімдіктер мен жануарлардың негізгі
генетикалық бағдарламасын  өзгертуге  мүмкіндік береді  жəне  ол үшін генетикалық
инженерия  əдісі  қолданылады. Жалпы  алғанда, биотехнологиялық  үдерістер
электроника, генетика, биохимия, химиялық  технология, тамақ  өнеркəсібі  жəне
басқа да өндіріс салаларының ғылыми негіздерін құрайды. Биотехнологияның халық
шаруашылығындағы маңызы мен атқаратын міндеттеріне байланысты, даму бағыты
қажетті деп келесідей салаларды айтуға болады:
-медицина  саласында  əр  түрлі  өте  қауіпті  ауруларға  қарсы  күресуде
биотехнология  жетістіктерін, атап  айтқанда  ұлпалар, дене  жəне  ағза  мүшелерін
трансплантациялау немесе имплантациялау;
-фармакологияда  қауіпті  ауруларға, атап  айтқанда  жүрек-тамыр, ісік
аурулары, тұқым  қуалайтын, инфекциялық  жəне  оның  ішінде  вирустар  тудыратын
ауруларға  қарсы  тұра  алатын  жаңа  биологиялық  белсенді  дəрмектер  мен  дəрілік
заттар (интерферондар, инсулин, өсу  гормондары, моноклональды  антиденелер
жəне т.б.) жасап шығару;
-өсімдіктерді 
əртүрлі 
аурулар 
мен 
зиянкес 
заттардан 
қорғаудың
микробиологиялық  əдістерін  жасау  жəне  бактериалды  тыңайтқыштар  мен  өсу
қарқындылығын  реттейтін  заттар  жасап  шығару; генетикалық  жəне  жасушалық
инженерия  əдістерін  қолдана  отырып  қоршаған  ортаның  қолайсыз  жағдайларына
төзімді, жоғары өнімді өсімдіктердің жаңа сұрыптары мен гибридтерін шығару;
-мал шаруашылығы өнімділігін  арттыру мақсатында, əртүрлі жемге  арналған
қоспалар  мен  биологиялық  белсенді  заттар (жемдік  ақуыздар, амин  қышқылдары,
ферменттер, дəрумендер жəне ветеринариялық дəрмектер жəне т.б.) жасап шығару;
ауылшаруашылық малдарының көп таралған ауруларының профилактикалық алдын
алу, диагностикалау  жəне  емдеу, мал  тұқымдарын  асылдандыру  жұмыстарының
қарқындылығын  арттыру  мақсатында  эмбрион  трансплантациялау, гендік
инженерия жетістіктерінің жаңа əдістерін қолдану;

7
-тамақ, химия  жəне  микробиологиялық  өндірістерінде  қажетті  өнім  алу
мақсатында 
жаңа 
микроорганизмдер 
штаммдарын 
пайдалану, тиімді
технологияларды істеп шығару;
-табиғи  энергия  көздерінің (мұнай, табиғи  газ, көмір, т.б.) азайып  таусылу
мүмкіндігіне  байланысты, адамзаттың  оны  ауыстыратын  басқа  да  алтернативті
жолдарын  іздеп  қарастыру  қажеттілігі  туындайды. Сол  себепті  биотехнология
жетістіктері энергия көздерін ауыстыра алатын қажетті мөлшердегі спирт, биогенді
көміртектер, сутегі  сияқты  заттарды  алу  мүмкіндігіне  қол  жеткізеді  жəне  оны
ауылшаруашылығы  мен  өндіріс  қалдықтарын  биоконверсиялау  арқылы  алу
мүмкіндігі туады;
-металургия саласында – геобиотехнололгия жетістіктерін пайдалана отырып,
құрамында өте аз мөлшерде қажетті қымбат металдар бар кен орындарынан арнаулы
микроорганизмдерді қолдану арқылы пайдалы қазбаларды өндіру;
-экологиялық биотехнология саласында – ауылшаруашылығы, өнеркəсіп жəне
тұрмыстық  қалдықтарды, ластанған  сулар, топырақ  пен  ауаны  тазартудың  тиімді
тəсілдерін жасап шығару;
1-сурет. Биотехнологияның басқа ғылым салаларымен байланысы
-ғарыштық  биотехнология  саласында – биологиялық  құнды  заттардың
құрылысын  анықтау  жəне  оларды  медицинада, фармакологияда, ветеринарияда

8
қолдану  үшін  сапалы  кристалдарды  алу; микрогравитация  жағдайында
микроорганизмдердің  рекомбинантық  штаммдарын, өсімдіктердің  төзімді  жəне
жақсартылған  жасушаларын  сұрыптап  алу, оларды  медицинада, фармакологияда,
ауылшаруашылығында, экологияда  қолдану; биология  жəне  биотехнология
салаларында  фундаментальдық  білімін  кеңейту  үшін  бионысандарға  ғарыштық
факторлардың əсерін зерттеу сияқты маңызды мəселелер алға қойылады.
Қазіргі  кезде  кеңінен  қолданылатын  негізгі  биотехнологиялық  əдістерге
келесілер жатады:
- гендік инженерия;
- жасушалық инженерия;
- хромосомдық инженерия;
- ақуыздық инженерия;
- инженерлік энзимология.
Биотехнология үдерістері ірі сабақты азықтарды (жүгері, сабан, күнбағыс, т.б.)
силостау  əдісі  арқылы  жұмсартып, азықтың  сіңімділігін  арттыру  үшін  де
қолданылады. Сонымен  бірге, мал  қоралары  жанында  жиналатын  көптеген  нəжіс,
жем-шөп  қалдықтары  сияқты  заттарды  өңдеп, бағалы  тыңайтқыштарға  айналдыру
ісінде  де  қолданыс  тапқан. Микроорганизмдер  көмегімен  алынған  кейбір  заттар
азық  құрамын  байыту  үшін  қолданылса, басқалары  ас  қорыту  жүйесіндегі  зиянды
микрофлораның  əсерлерін  басады  немесе  арнайы  микробтық  метаболиттерінің
пайда  болуына  жағдай  жасайды (соңғы  кездері  жемдік  антибиотиктер  кеңінен
қолданыла бастады).

9
І тарау
ГЕНДІК ИНЖЕНЕРИЯ НЕГІЗДЕРІ
1. Биотехнология ғылымының бастауы – гендік инженерияның пайда
болуы мен дамуы
Молекулалық  генетика  мен  молекулалық  биологияның  қол  жеткен
табыстарының негізінде биология ғылымының жаңа бір саласы – гендік инженерия
қалыптасты.
Бұл  ғылымның  мақсаты – іс-тəжірибелер  мен  теория  үшін  қажетті
генетикалық  бағдарламаның  жобасын  жасап, оны  тірі  организмге  енгізу. Мұндай
тəсіл тіршілікті меңгеруде жаңа мүмкіндіктер туғызады.
Гендік  инженерияның  көздеген  мақсаты  мен  зерттеу  əдістеріне  байланысты
мынандай деңгейлерін ажыратуға болады:
1) молекулалық (геннің құрамды бөліктерін зерттеу);
2) гендік;
3) хромосомдық;
4) жасушалық;
5) ұлпалық;
6) ағзалық (организмдік);
7) популяциялық.
Басқа  биологиялық  ғылымдар  сияқты  генетикалық  инженерияның  да  даму
тарихы  бар. Бұл  саладағы  алғашқы  зерттеулердің  қатарына  Н.П.Дубининнің (1934
ж.) дрозофила  шыбындарының  хромосом  санын  өзгерту  бағытында  жүргізген
жұмыстары жатады. Ол рентген сəулелерімен  əсер  ету жолымен  хромосома  санын
өзгертуге болатындығын анықтады.
1956 жылы  Е.Сире  рентген  сəулесінің  көмегімен  өңделген  жабайы  эгилопс
өсімдігі  жапырағының  сары  дақ  ауруына  төзімділігін  анықтайтын  генін, жұмсақ
бидайдың хромосомасына апарып салған. Нəтижесінде жұмсақ бидайдың сары дақ
ауруына төзімді формасы алынған.
ДНҚ  құрамынан  жеке  генді  бөліп  алу  жұмысы  тұңғыш  рет 1969 жылы  Дж.
Беквиттің  зертханасында  жүргізілді. Ол Е.СоІі бактериясынан  лактозалық  оперон
тобына жататын гендерді бөліп шығарды.
Гендік инженерия немесе шет елдік əдебиеттердегі терминология бойынша –
“ДНҚ-ның  рекомбинантты  молекулаларымен  жұмыс  істеу”, ХХ  ғасырдың 70-
жылдарында, молекулярлық  биологияның  дүниеге  келуі  жəне  қалыптасуының
нəтижесінде  пайда  болған  жаңа  экспериментальды  техника. Бұның  негізгі  мəні –
ДНҚ  молекуласының, қатаң  тəртіпте, белгілі  бір  бөлімшесінің  бөлшектенуі
(фрагменттенуі) жəне  ДНҚ-ның  жаңа  рекомбинантты  молекуласының in vitro
жағдайда  түзілетіндей  болып, сол  бөліктерінің  бір-бірімен  қосылуында.
Бөлшектелген бөліктері қалай болса солай қыстырылып, полинуклеотидтердің ішіне
енуі  мүмкін, өйткені  жасушалар  ферменті  оны  есептеудің  тек  басы  мен  аяғында
берілетін сигналдары арқылы хабардар болса, сигналдардың берілу аралықтарында,
нуклеотидтердің  бір  ізділігінен  бейхабар  болады. Мұндай  техникалық  жағдайдың
организмдердің түрі мен туысына байланысты шегі болмайды, өйткені ДНҚ барлық

10
тірі  индивидуумдарда  біртектес  келеді. Мұның  өзі  қазір  іс  жүзінде  қиындық
келтірмейді деген сөз.
1971 жылы  В.А. Струнников  ген  жəне  хромосома  деңгейіндегі  генетикалық
инженерия əдістерін жібек құртында пайдаланды.
1972 жылы  америка  оқымыстысы  П. Берг  маймылдың  онкогенді  вирусының,
бактериофагтың  жəне Е.СоІі бактериясы  геномдарының  түрлі  бөліктерін  біріктіру
арқылы рекомбинантты ДНҚ алды. Міне, дəл осы зерттеу жұмысынан кейін, гендік
инженерия  əдісі – биотехнология  ғылымындағы  болашағы  үлкен  сала  ретінде
жақсы  қалыптаса  бастады  деп  айтуға  болады. Бірақ, мұндай  құрастырмалы  ДНҚ-
ның функционалдық активтілігі əрі қарай зерттелген жоқ еді, себебі мұндай жолмен
адам  өміріне  қауіпті  бактериялар  алынуы  мүмкін  деген  күдік  туды. Кейінірек
зиянды зардаптары жоқ рекомбинантты ДНҚ алудың жаңа тəсілдері табылды.
Қызметі  жағынан  активті, гибридті  ДНҚ  молекуласын  ең  бірінші  болып 1974
жылы  С. Коэн, Д. Хелинский, Г. Бойер  алды. Олар  құрамына  əртүрлі
бактериялардың, құрбақа ооцитінің, теңіз кірпісі, тышқан митохондриясы ДНҚ-ның
фрагменттері  енетін «химерлі» плазмидтерді  құрастырып  шығарды. Оларды
трансформация  жолымен  бактерия  жасушасына  енгізу  арқылы, онда  жоғары
сатыдағы  организмдер  ДНҚ-на  тəн  транкрипция  құбылысын  жүргізуге  мүмкіндік
туылды. Кейінірек активті қызмет атқаратын рекомбинантты ДНҚ-ын Кеңес Одағы
ғалымдары С.И. Алиханян мен А. А. Баст құрастырды.
Жасуша  деңгейінде  жүргізілетін  жұмыстардың  ішінде  сомалық  жасушаларды
гибридизациялау əдісі кеңінен қолданылады. 1960 жылы Ж. Барский жануарлардың
сомалық  жасушалары  бір-бірімен  қосылысуға, яғни  екі  жасушадағы  генетикалық
информация бірігуге қабілетті екендігін көрсетті.
К. Гржешик (1973 ж.) көп  жыл  бойы  зертханада  жүргізген  тəжірибелерінің
нəтижесінде, денелік (сомалық) жасушалардың  түр  ішіндік  жəне  түр  аралық
гибридтерін алды.
Денелік  жасушаларды  гибридтеу  өсімдіктерге  де  жүргізілді. Темекі, сəбіз,
қызанақ  сияқты  өсімдіктердің  жеке  протопластарынан  жасуша  қабықшасы
регенерацияланып, каллус  түзілгеннен  кейін  тұтас  өсімдік  қалыптаса  алатындығы
анықталды. Осы  тұрғыдан  көптеген  зерттеушілер  протопластарды  бөтен
генетикалық  информацияны  қабылдайтын  жақсы  реципиент  жəне  денелік
жасушаларды будандастыру үшін қолайлы материал деп біледі.
1953 ж. АҚШ  ғалымы  Джеймс  Уотсон  мен  ағылшын  физигі  Фрэнсис  Крик
ДНҚ-ның  қрылымын  зерттей  келе, тұңғыш  рет  оның  шиыршықталып  келген  екі
спираль тəрізді пішіндегі нобайын жасаған. Бұлар өз жұмыстарында Морис Уилкинс
жəне  Розалинда  Франклиннің (Ұлыбритания) ДНҚ-ның  рентгенді  құрылысына
сараптама  жасау  жəне  Эрвин  Чаргаффтың (АҚШ) ДНҚ-ның  нуклеотидті  құрамы
жөніндегі  мəліметтеріне  сүйенді. Мұндағы  нуклеин  қышқылдарындағы  негізгі
«құрылыс 
материалдары» мононуклеотидтер 
болып 
табылатын. Əрбір
мононуклеотид бір азотты негізден (пуринді немесе пиримидинді), пентозадан, жəне
фосфат  қалдығынан  құралған. Оған  моншақ  тəрізді «орналастырылған» 4 типті
нуклеотидтер (аденин-А, тимин-Т, гуанин-Г  жəне  цитозин-Ц) қатал  түрде
белгіленген тəртіп бойынша орналастырылған жəне бір-бірімен жұп құрады. Аденин
тек  тиминмен  жұп  құрса, гуанин  тек  цитозинмен  серіктеседі. Мысалы,

11
жылқылардың  геномында  шамамен  осындай  жұптың 3 биллионы  бар. Осындай
ретпен  орналасқан  спиралдың  əрбір  жұбы  өзінің «серіктесі» жайлы  толық  мəлімет
береді. Осылайша, бір  жұптың  арқасында  оған  серіктес  екінші  жұпты  жасауға
болады. ДНҚ-ның молекулярлы моделін келесі суреттен көре аламыз (сурет-2).
Сурет -2. Екі спиралды ДНК
2-сурет. ДНҚ-ның молекулярлы моделі.
Генетикалық  инженерияның  жасушалық  жəне  ағзалық  деңгейлері  бір-бірімен
тығыз  байланысты. Жануарлар  жасушаларымен  жүргізген  тəжірибелерде  бір
жасушаның  ядросын  екіншісімен  алмастыруға, екі  немесе  бірнеше  эмбрионды
қосып  біріктіруге, оларды  бірнеше  бөлікке  бөлшектеуге  болатындығы  анықталды.
Мысалы, генотиптері  əртүрлі  ұлпалардың  жасушаларын  біріктіру  жолымен
тышқанның  аллофенді даралары  алынған. Ол  үшін дамудың  бастапқы бластомерлі
кезеңіндегі эмбриондар алынады жəне оларды бөліп алған соң проназа ферментінің
көмегімен  жеке-жеке  бластомерлерге  бөлшектейді. Содан  соң  екі  немесе  бірнеше
ұрықтың  бластомерлерін  қосып, соның  негізінде  тұтас  бір  комплексті  эмбрион
жасалынады. Сөйтіп, ақ жəне қара тышқандар бластомерлерінің бірігуі нəтижесінде
– аллофенді  ұрық  дамиды. Гаструла  стадиясында  ұрық  пробиркадан  алынып,
аналық тышқанға жіберіледі. Одан туатын ұрпақ екі түрлі ата-ананың фенотиптерін
біріктіретін аллофенді болып шығады. Аллофенді ұрпақтарды үш, төрт немесе одан
да көп ата-анадан да алуға болады.
Денелік жасушаларды біріктірумен қатар, бір жасушадан бөлініп алынған жеке
хромосоманы, басқа жасушаға енгізудің де жолдары табылған. Сондай жеке бөлініп
алынған  хромосома  гендерінің, басқа, яғни  бөтен  жасушаға  барғанда  да  өз
қызметтерін атқаратындығы анықталған (Мак-Брайд, Озер, 1971).