|
O‘zbekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi universiteti fakulteti
|
| bet | 2/4 | | Sana | 02.06.2023 | | Hajmi | 0.66 Mb. | | #68883 |
Bog'liq noallel genlar I 3 Azizjon — копия, mb mustaqil ish Oygul, Ўралов Жавлонбек Кўчқорбой ўғли, 8 sinf kimyo fanidan taqvim rejalar 2022 2023 o\'quv yili, OarjhKqYURTNotk6cmQH1RWDK8u8cdRPqOguYugF, ARIZA voyaga yetmagan несовершеннолетн рус узб, 1683958228, genetik kod.ish1, Mustaqil talim genomika sheraliyev, PZR TEXNOLOGIYA ZZZ, TERMODINAMIK JARAYONLARNI TAVSIFLARI BILAN TANISHISH, Davomat, Termiz MTU ustavi, 3342204072 (2)Mavzuning ahamiyati. Gеnlаr fаоliyatining gеnеtik rеgulyatsiyasi hаqidаgi nаzаriya vа bu nаzаriyagа аsоslаngаn оqsillаrning sintеz qilinishini ifоdаlоvchi mоdеl 1961-yildа frаnsuz оlimlаri F.Jаkоb vа J.Mоnоlаr tоmоnidаn kаshf etildi. Mаzkur kаshfiyot prоkаriоt оrgаnizmlаr vаqili ichаk tаyoqchаsi bаktеriya (E.coli) sidа аmаlgа оshirilgаn mоlеkulyar gеnеtik tadqiqotlаr nаtijаsidа «оpеrоn nаzаriyasi» nоmi bilаn аtаldi. Ushbu nаzаriyagа binоаn strukturаviy gеnlаr fаоliyatini rеgulyatsiya qiluvchi gеnlаr funksiyasigа qаrаb ikkigа bo’linаdi.
Оpеrаtоr gеni iRNK dа strukturаviy gеnlаrning оldidа jоylаshgаn bo’lаdi. Ushbu gеn jоylаshgаn iRNK ning qismi оpеrоn dеb аtаlаdi. Оpеrаtоr gеni strukturаviy gеnlаr fаоliyatini bеvоsitа bоshqаrish funksiyasini bаjаrаdi.
Rеgulyatоr gеni gеnоtipning оpеrоndаn bоshqа qismidа jоylаshgаn bo’lib, оpеrаtоr gеnining fаоliyatini bоshqаrish funksiyasini bаjаrаdi. Mаzkur gеn rеprеssоr dеb nоmlаngаn оqsilni sintеz qilаdi.
Mavzu yuzasidan adabiyotlarning qisqacha tahlili. 1970-yilda niderland nazariyotchi biologi Polina Hogeveg va Ben Hesper biotik tizimdag informatsion jarayonlarni tadqiq etish davomida “bioinformatika” degan terminni qo‘llagan.
Dastlab 1950-yillarda Frederik Senjer insulin oqsilining ketma-ketligini aniqlagan vaqtdayoq molekulyar biologiya fanida kompyuterlarning ahamiyati orta boshlagan. Boisi bir necha xil organizmlardagi insulin oqsilining ketma-ketligi tartibini o‘zaro qo‘lda solishtirib chiqish amaliy jihatdan imkonsiz bo‘lgan. Bu sohada ishlagan ilk tadqiqotchilardan biri Margaret Oukli Deyxoffedi. U birinchilardan bo‘lib oqsil ketma-ketligi haqidagi ma’lumotlarni to‘plab, uni kitob holida chop etdi va ilk marotaba molekulyar evolutsiya sohasida o‘zaro bir qatorga jamlangan oqsil yoki nukleotidlar ketma-ketligini qo‘llash metodikasini ishlab chiqdi. NCBI direktori Devid Lipman uni “bioinformatikaning otasi va onasi” deb atalagan edi.
Gеnlаr fаоliyatining gеnеtik rеgulyatsiyasi hаqidаgi nаzаriya vа bu nаzаriyagа аsоslаngаn оqsillаrning sintеz qilinishini ifоdаlоvchi mоdеl 1961-yildа frаnsuz оlimlаri F.Jаkоb vа J.Mоnоlаr tоmоnidаn kаshf etildi. Mаzkur kаshfiyot
prоkаriоt оrgаnizmlаr vаqili ichаk tаyoqchаsi bаktеriya (E.coli) sidа аmаlgа оshirilgаn mоlеkulyar gеnеtik tadqiqotlаr nаtijаsidа «оpеrоn nаzаriyasi» nоmi bilаn аtаldi. Ushbu nаzаriyagа binоаn strukturаviy gеnlаr fаоliyatini rеgulyatsiya qiluvchi gеnlаr funksiyasigа qаrаb ikkigа bo’linаdi.
Gen оntologiyasi 1998-yilda tadqiqotchilar konsortsium asosida uch model organizmlar Drosophila melanogaster (meva pashshasi), Mus musculus (sichqon) va Saccharomyces cerevisiae (non achitqisi) genomlari o‘rganilib, ulаrni o‘qilishi vа gеnеtik mа’lumоtlаr bа’zаsi yarаtilishi аsоsidа tashkil etilgan.
So‘ngra boshqa model organizmlar uchun ko‘p ma’lumotlar ba’zasini shu tariqa ko‘rish va ma’lumotlaridan foydalanish, qo‘shimcha аnnаtаtsiyalаr ba’zasini yaratishni kengaytirish, kabi jarayonlarda gen оntologiyasidаn fоydаlаnildi.
O‘simlik, hayvon va mikroorganizmlar eng asosiy gеnеtik ma’lumotlar ba’zalari bu loyiхaga Hissa qo‘shmoqda. 2008-yil yanvar хolatiga ko‘ra, gen оntologiya dаsturi turli хil biologik organizmlardа qo‘llaniladigan 24500 dan ortiq terminlarini o‘z ichiga oladi. U mа’lumоtlаr gen ontologiyasini rivojlantirish va undаn foydalanish bo‘yicha adabiyotlarda muхim tаyanch хisoblanadi, va u bioinformatikа sохаsidа tеgishli standart vositasi bo‘lib kelgan.
I.BOB.GENLARNING O’ZIGA XOS XUSUSIYATLARI
1.1.Noallel genlarning tuzilishi va xossalari
Organizm genotipi m a’lum tartibda o‘zaro bir-biriga ta ’sir ko‘rsatuvchi genlar sistemasidir. Genlarning asosan ikki xil o‘zaro ta ’siri tafovut etiladi: allel genlarning o‘zaro ta ’siri va allelmas genlarning o‘zaro ta ’siri. Genlarning o‘zaro ta’sirini quyidagicha ifodalash mumkin: I. Allel genlarning o‘zaro ta ’siri: 1) dominantlik; 2) to ‘liqmas dominantlik; 3) o ‘ta dominantlik; 4) retsessivlik; 5) kodominantlik; 6) k o ‘p allellik. II. Allelmas genlarning o‘zaro ta ’siri: 1) epistaz; 2) komplementarlik; 3) polimeriya. Ana shu o‘zaro ta’sir shakllari bilan qisqacha tanishib chiqaylik. 32 Genetika Allel genlarning o ‘zaro ta ’siri. 1. To‘liqmas dominantlik yoki oraliq dominantlik. Organizm geterozigota holatida bo‘lganida retsessiv gen dominant genning to ‘liq namoyon bo‘lishiga yo‘l qo‘ymaydi. Natijada, fenotip oraliq xususiyatiga ega bo‘lib qoladi. (9-rasm) Masalan, odamda ko‘z soqqasining normal rivojlanishi dominant gen (A), rivojlanmasligini retsessiv gen (a) nazorat qiladi. Geterozigota holatida (Aa) chala dominantlik natijasida ko‘z soqqasi kichik bo‘ladi. Oraliq dominantlik tipida irsiylanish quyidagi rasmda ifodalangan. 2. Dominantlik bilan avvalgi mashg‘ulotda tanishib chiqqanmiz. Belgi gomozigotlarda (AA), geterozigotlarda (Aa) kam yuzaga chiqadi. 3. Retsessivlik. Belgi faqat gomozigotalarda (aa) yuzaga chiqadi. 4. O ‘ta dominantlik. Geterozigota holatida (Aa) dominant genning ta’siri kuchliroq namoyon bo‘ladi. T 33 5. Kodominantlik. Geterozigota holatida har ikkala gen biribiridan mustaqil ravishda o‘z ta’sirini yuzaga chiqaradi. Bu usulda odamda IV qon guruxi aniqlanadi (IAIB). 6. K o‘p allellik. Ko‘pincha genlar ikkitadan ko‘proq allellarga ega bo‘lishi mumkin. Bu holat ko‘p allellik deb ataladi. Bunga tipik misol quyonlar rangini aniqlovchi allellardir: C allel boshqa allellardan dominantlik qiladi, terining qora rangini belgilaydi. Ch — oyoq panjalari, dum, quloq, burunning qora rangligini belgilaydi (ximolay rangi), cch — shinshilla rangini, c — albinizmni belgilaydi (10-rasm). Ularning bir-biriga ta’sirini sifatida ifodalash mumkin. C > ch > cch > c Ko‘p allellikka boshqa misol qilib qon guruhlari allellarini keltirish mumkin. Odamdagi O, A, V, AV qon guruhlarini IO, IA, IB allellarning o‘zaro ta’siri belgilaydi.
Gen (qadimgi.-yunon. γένος — urug‘, kelib chiqish) — tirik organizmlar irsiyatining tarkibiy va funksional birligi demakdir. Gen - ma’lum bir polipeptid yoki funksional RNK ketma-ketliklarini yuzaga chiqaruvchi DNK ketma-ketliklari bilan ifodalanadi. Genlar (aniqrog‘i, genlar allellari) ko‘payish jarayonida organizm irsiy belgilarining ota-ona genotiplaridan avlodlarga o‘tishini belgilaydi. Bunda ayrim organellalar (mitoxondriya, plastidlar) o‘z belgilarni yuzaga chiqaruvchi organizm genomiga ta’luqli bo‘lmagan o‘ziga xos DNKlariga egadir.
Odam genomi – bu odam organizmi to‘qima hujayralarida mavjud bo‘lgan irsiy (genetik) material umumiy yig‘indisi hisoblanadi. Odam genomi hujayra yadrosi va shuningek, mitoxondriyalar tarkibida joylashgan 23 juft xromosomalardan tashkil topgan. Bunda xromosomalarning 22 jufti autosomalar va bir jufti jinsiy xromosomalardan (X va Y xromosomalar) tashkil topgan.
Odamning xar bir somatik xujayra yadrosida 23 juft xromosoma bo‘lib: xar bir xromosomada bir molekula DNK joylashadi. Odamda bitta xujayradagi 46 molekula DNK uzunligi taxminan 2 metr, nukleotid juftlari soni 6,4 mlrd. Odam tanasidagi hamma xujayralar umumiy DNK uzunligi (taxminan 5×1013) 1011km ni tashkil etadi, bu qarib yerdan quyoshgacha bo‘lgan masofadan 1000 marta ko‘proqdir. Odamda genlarning soni 30ming dan 40 ming oralig‘ida.
Odam genomi loyihasi bo‘yicha amalga oshirilgan tadqiqotlar davomida odam genomi tarkibida 20 000 – 25 000 faol holatdagi genlar aniqlangan.
Odam genomi tarkibida 28 000 atrofidagi genlar tavsiflangan.
Irsiyat va o‘zgaruvchanlikni muayyan genetik apparat faoliyati taminlaydi. Hozirgi davrda genetik apparat tuzilishi 3 bosqichga ajratiladi: gen, xromosoma va genom.
Genomning tuzilishi va faoliyatining asosiy prinsiplari to‘liq DNK molekulasi xususiyatlari bilan belgilanadi.
Xromasomalarda genlar bir tekis joylashmagan. Xar bir xromosoma ko‘p va kam gen uchastkalaridan tashkil topgan.Odam genomidagi genlar boshqa oddiy organizmlarga qaraganda ancha ko‘proq. Buning sababi odam genomida alternativ splaysing keng tarqalganligidir. Odam va boshqa sut emizuvchi organizmlar telomerida tandem takrorlar (GGGTTA) ketma-ketlikdan tashkil topgan.
Mikrosatellitlar (yoki oddiy qisqa tandem takrorlar)- DNKdagi 1- 6 juft asos uzunlikdagi takrorlanuvchi fragmentlardir. Mikrosatellitlar nukleotidlar ketma-ketligini yuqori tezlikda o‘zgarishi bilan tavsiflanadi, DNK replikatsiyasi nuqtali mutatsiyada ko‘chib o‘tadi. Mikrosatellitlar minisatellitlar kabi populatsion genetik tekshiruvlarda molekulyar markerlar singari foydalaniladi.
Transpozonlar –organizmda uchraydigan DNK qismi bo‘lib, o‘z joyini o‘zgartirish qobiliyatiga ega. Ular genom doirasidagina ko‘payaa oladi. Transpozonlar “sakrovchi genlar” nomi bilan mashhur, ular genetik mobil elementlarning bir vakili hisoblanadi. Transpozonlar genomning kodlanmaydigan qismiga kiradi. DNK nukleotidlar ketma-ketligi asosida oqsil tarkibidagi aminokislotalar ketma-ketligi haqidagi informatsiyani tashimaydi. Shunga qaramay mobil elementlarning bir qancha sinflari tarkibida fermentlar ketma-ketligi haqidagi ma’lumot bo‘ladi. Bu fementlar transpozon xarakatlanishini transkripsiya va katalizatsiya qiladi. Masalan, DNK transpozonlar va DDP1 - transpozaza , BORS1 va BORS2 fermentlarini kodlaydi.
Xar xil organizmlarda transpozonlar turli xil darajada tarqalgan. Masalan, odamlarda transpozonlar DNK ketma-ketligining 45% ni tashkil qiladi. Drozofil meva pashshasida transpozonlar butun genomning15-20% ni tashkil qiladi. O‘simliklarda transpozonlar genomning asosiy qismini egallaydi. Makkajo‘xorida transpozonlar butun genomning 85% ni tashkil qiladi.
2012-yilda 96 ta odam kasalliklari ro‘yxatga olingan. Buning sababi genetik mobil elementlarning de novo kirishi natijasidir.
Alu–takrorlar xromosoma aberratsiyasini keltirib chiqaradi. Mana shu xromosom aberratsiyasi natijasida 50 dan ortiq kasalliklar kelib chiqishiga sabab bo‘ladi.
Psevdogenlar – struktur genlarning funksiya bajarmaydigan analogi hisoblanadi. Oqsillarni kodlash qobiliyatini yo‘qotgan xujayrada ekspressiya bo‘lmaydi. Psevdogen oddiy funksional genlardan kelib chiqqan, mutatsiya natijasida ekspressiya qobiliyatini yo‘qotgan (stop kodonlarning paydo bo‘lishi, o‘qish doirasining siljishi va shu kabilar).
Retropsevdogenlarning soni o‘rtacha miqdorda funksional genlardan ko‘proq.
Viruslar - odam genomining 1% ga yaqini retroviruslardir (endogen retroviruslar). Bu genlar odatda egasiga foyda keltirmaydi, ba’zi xolatlarda istisno bo‘lishi mumkin. Masalan, 43 million yil oldin odam va maymunlar ajdodlari genomida retrovirus genlari paydo bo‘lgan, ular virus qobig‘ining hosil bo‘lishida xizmat qilgan. Odamlarda va maymunlarda bu genlar yo‘ldosh (platsenta) ishlashida qatnashadi. Ko‘p miqdordagi retroviruslar odam ajdodlari genomiga 25 million yillar oldin ko‘chib o‘tgan.
Odam genomini o‘rganish bo‘yicha ilmiy tadqiqotlar–ya’ni, odam genomi xaritasini tuzib chiqish ishlari AQSH da 1984–yilda rejalashtirilgan.
20 asrning 70 yillari boshlarigacha odam genetik kartalari tuzish juda sekin darajada rivojlangan. Odamning birinchi geni (rangni ajrata olmaslik geni) 1911-yilda X-xromosomasida kartalashtirilgan. Birinchi Autosom geni 1968-yilda kartalashtirilgan. 1973-yilga kelib odam xromasomasida 64 ta gen kartalashtirilgan. 1994-yilda esa 5000 struktur genlar va 60000 dan ziyod DNK marker ketma-ketliklari kartalashtirilgan.
1996-yilga kelib qisqa tandem dinukleotid ketma-ketliklaridan tashkil topgan yuqori informativ polimorf xududlar 5264 analizi asosida odam genomining to‘liq xaritasi yuzaga keldi; bu genetik markerlardan 2032 tasining o‘rni aniqlandi va ular orasidagi o‘rtacha masofa 1,6 sm ni tashkil etdi.
DNKda minglab fragment nukleotidlar ketma-ketligi aniqlandi, DNK ketma–ketligini kompyuterda izlash imkoniyati ochildi va oqsil molekulasidagi aminokislota ketma-ketligi aniqlandi.
Kompyuter algoritmi asosida genlarning soni aniqlangan, bu aniqlangan genlarning vazifasi odam genomida oqsillarni kodlaydi. Xalqaro konsorsium 31780 ta oqsil kodlovchi genlarni aniqlagan, Selera Genomiks firmasi esa 39114ta genlarni aniqlagan.
1988– yilda AQShda odam genomi strukturasining sekvenirlanishi yo‘nalishida izlanishlar boshlangan. 1990–yilda Halqaro loyiha J.Uotson rahbarligida keng miqyosda amalga oshirila boshlangan. Shuningdek, bu yo‘nalishdagi tadqiqotlarga 1988–yilda akademik A.A.Bayev (Rossiya) ham jalb qilingan.
1990–yilda odam genomini o‘rganish bo‘yicha Halqaro tashkilot (HUGO) tashkil qilingan va unga akademik A.D.Mirzabekov rahbarlik qilishi belgilangan.
1990–yillarda odam genomini o‘rganish yo‘nalishida Halqaro loyiha bo‘yicha ilmiy tadqiqotlar uchun 60 000 000 AQSH dollari qiymatida mablag‘ sarflangan, shuningdek 1996–1999-yillar davomida AQShda bu yo‘nalishda har yili 200 000 000 – 250 000 000 AQSH dollari sarflanganligi qayd qilinadi.
«Odam genomi» loyihasi (The Human Genome Project)–odam genomining to‘liq holatda nukleotidlar ketma–ketligini aniqlash maqsadida 1990–yilda boshlangan. Bu yo‘nalishdagi asosiy ilmiy tadqiotlar AQSH, Angliya, Kanada davlatlari olimlari tomonidan amalga oshirilishi qayd qilinadi. Turli davlat qatnashchilari odam genomini o‘rganish uchun 23 juft xromosomalarning hammasini o‘zaro bo‘lib oldilar. Ish tahminan 2005yil, 15 yilda tugatildi
1998–yilda AQShda Kreyg Venter tomonidan odam genomi strukturasi bo‘yicha olingan ma’lmotlarni patentlash g‘oyasi ilgari surilgan, biroq 2000–yilda AQSH hukumati tomonidan bu yo‘nalishda olingan ilmiy tadqiotlar natijalari oshkoralik tavsifga ega bo‘lishi va hamma uchun foydalanish qulayligi ta’minlanishi maqsadga muvofiqligi qayd qilingan. Shu sababli, hozirgi vaqtda Internet tarmoqlarida «UCSC Genome Browser» kabi odam genomi haqidagi ma’luomtlar joylashtirilgan brauzerlar funksiya bajarishi tashkil qilingan.
Genomni o‘qish yildan yilga o‘sib baraverdi. Agar dunyo bo‘ylab birinchi yil bir necha million nukleotid jufti o‘qilgan bo‘lsa, 1999-yil shaxsiy amerika «Celera» firmasi Dj.Venter boshchiligida 10mln. nukleotid juftini bir sutkada rasshifrovka (kengaytirildi) qildi.
Xalqaro dasturning asosiy maqsadi odam genomdagi barcha genom DNK nukleotid ketma-ketligini aniqlash, genlarni identifikatsiya qilish va genlarning joylashgan o‘rnini aniqlash (kartalashtirish).
“Odam genomi“ dasturi asosiy vazifalari quyidagi bosqichlarni o‘z ichiga oladi:
Birinchi bosqichda o‘rtacha 2 mln.dan ortiq bo‘lmagan asoslarning (1mln asos 1megabaza-1Mb ga teng, base-asos ingilizchadan olingan) batafsil genetik xaritasini tuzish va genlar orasidagi masofani belgilashni tamomlash.
Ikkinchi bosqichda xar bir xromosomaning qisqacha taxminiy fiziologik xaritasini tuzish.(0,1Mb o‘lchamli).
Uchinchi bosqichda alohida klon bo‘yicha xararakterlanagan butun genomning yuqori aniqlikdagi fiziologik kartasini olish (klon 5 Kb ni o‘z ichiga oladi).
To‘rtinchi bosqichda odam genomi umumiy DNK sining to‘liq birlamchi strukturasi (cekvensini) aniqlanashga ajratilgan. (1 asos o‘lchamda)
Beshinchi bosqich oxirgi bosqich bo‘lib, topilgan nukleotidlar ketma-ketligi asosida organizmdagi hamma genlarning joylashgan o‘rni va ularning funksional axamiyatini aniqlash.
«Odam genomi» loyihasi (The Human Genome Project) bo‘yicha ilmiy tadqiqotlar natijalari dunyoning yetakchi ilmiy jurnallarida nashr qilingan.
The Human Genome Project natijalari yakunida ishlab chiqilgan odam genomi strukturasi qog‘oz varianti London muzeyida saqlanadi.
Boshqa eukariot organizmlar genomiga taqqoslaganda odamda genomida immun tizimiga javob beruvchi genlar keng tarqalgan, nerv tizimimni rivojlantiruvchi faktorlar, miyelin oqsillari, signal molekulalari, potensial boshqariluvchi ion kanallar va sinaptik retseptorlar oqsili, sitoskletning tuzilishida vezikulalar xarakatida, xujayra ichki va tashqi signalizatsiyasi taminlanishida gomeastazni rag‘batlantiruvchi tizmlar yaxshi rivojlangan. Odamda juda katta miqdorda genlar transkripsiyada va translatsiyada ishtirok etadi. Shu 2000 genlarning ichida 900 tasi oqsillar oilasiga mansub ularning tarkibida rux barmoqlari saqlaydi.
Odam genomi 28000 nukleotid juftlaridan iborat bo‘lib shundan 8 ekzon, uni kodlovchi 1340 ketma-ketlik nukleotid juftlaridan iborat. Bu gen 447 ta aminokislotani kodlaydi.
Odam genomidagi eng katta genom- muskul oqsili geni bo‘lib distrofin (2,4 106 n. j.) tashkil topgan. Sklet muskullarining egiluvchanligini susaytirishiga javobgar bo‘lgan fibrilyar oqsili titin, u 27000 aminokislota qoldig‘idan iborat. Uning geni ekzondan iborat. Odam genomidagi oqsil kodlovchi genlarning ichida titin oqsilini kodlovchi genda eng ko‘p ekzonlar topilgan. Odam genomi eukariot organizmlar ichida eng murakkabi hisoblanadi. DNKning ketma-ketligi bir turdan ko‘proq mRNKlarni kodlashi mumkin.
Odam genomini o‘rganish – bevosita genlarning funksiyasiga aniqlik kiritish va turli xil kasalliklarni gen terapiya usulida davolash uslublarini ishlab chiqish imkoni beradi. Masalan, 2008–yilda odam organizmida hayot kechiruvchi mikroflora tur tarkibini o‘rganishga qaratilgan – «Odam mikrobiomi» (NMR) Halqaro loyihasi ishlab chiqilgan va bu yo‘nalishdagi ishlar davom ettirilmoqda. Aynan, «mikrobiom» atamasi 2001–yilda odam organizmida hayot kechiruvchi mikroorganizmlar genomini tavsiflash maqsadida fanga kiritilgan. Jumladan, hozirgi vaqtda odam organizmida ovqat hazm qilish tizimida hayot kechiruvchi mikroflora genomini o‘rganish bo‘yicha yirik ilmiy markaz sifatida – «MetaHIT» Yevropa konsorsiumi faoliyat olib bormoqda.
Odam genomini o‘rganish molekulyar tibbiyotda irsiy va irsiylanmaydigan kasalliklarni diagnostika, davolash va profilaktikasi uchun katta ahamiyat kasb etadi.
Odam genomini o‘rganishning ahamiyati shundan iboratki tibbiyot nuqtayi nazaridan eng muhim bo‘lgan yomon sifatli o‘smalar, gipertoniya va ateroskleroz kabi kasalliklarni irsiylanishi uchun ma’sul genlarni aniqlash.
Odam genomi nukleotidlari ketma–ketliklarini o‘rganish yo‘anlishida amalga oshiriluvchi ilmiy tadqiqotlar asosida, turli xil kasalliklar, jumladan irsiy kasalliklarning genetik asosini aniqlash va amaliy nuqtayi nazardan, gen terapiya usullarini ishlab chiqish imkoni tug‘iladi.
Gen ontologiyasi. Biologiyaning zamonaviy yo‘nalishlari biotexnologiya, genlar injenerligi, genomika, bioinformatika kabi yo‘nalishlarining rivojlanishi fanda yangi “gen ontologiya” terminining yuzaga kelishiga sabab bo‘ldi. Gen ontologiyasi predmetlariga mikroorganizmlar, o‘simliklar, hayvonlar va inson genlari ularning mahsulotlari ma’lumotlar bazasi va ularning annotatsiyalari kiradi..
1.2.Genlarning o’zaro tasiri
Gen ontologiya deganda murakkab biologik hodisalarni yuzaga kelishi tasvirlangan noma’lum bir biologik obyektlarni tushinish kerak. Ontologiya dunyodagi ob’ektlar va ular orasidagi munosabatlar to‘g‘risidagi ma’lumotlar yordamida maxsus bilim yo‘nalishlarini rasmiylashtirishda qo‘llaniladi. Biologiya va boshqa tegishli fanlar uchun universal namunaviy terminalogiya etishmasligi yuzaga keldi. Terminlar bu qiyin muloqot qilish kabi tushunchalarni ifodalaydi, lekin ancha bir biridan farq qilishi mumkin, turli tadqiqot soxalarida va xatto turli yo‘nalish olimlari o‘rtasida ishlatiladi. Shu munosabat bilan, "Gen ontologiya" loyixasining vazifasi barcha organizmlarning genlarini va ularning mahsulotlarini vazifalari, funksiyalari, strukturasini va amaldagi ontologik atamalarni yaratishdan iborat.
Gen ontologiya boshqariladigan so‘zlar terminlarlardan tuzilgan. Terminlar ontologiya nizomiga muvofiq uch yo‘nalishga: molekulyar funksiya, biologik jarayonlar va xujayra komponentlariga bo‘linadi. Xar bir ontologiya biror gen yoki gen maxsulotlarini funksional jixatdan hamda terminlar o‘rtasidagi aloqalarni tasvirlaydi. Tartibga soluvchi aloqalar ikki quyi sinflari bor: ijobiy tartibga soluvchi va salbiy tartibga soluvchi.
Gen ontologiyada tez-tez yangi o‘zgartirishlar bo‘lib, atamalar yoki eskirgan malumotlar olib tashlanadi. Agar terminlar ontologiyadan o‘chirilgan bo‘lsa belgilangan terminlar o‘z kuchida qoladi lekin eskirgan yorliqlar va termin barcha aloqalari olib tashlanadi. Aloqalarni o‘zgartirish annotatsiyalarga tasir qilmaydi chunki ularning gen ontologiyada joylashgan o‘rniga emas balki annotatsiyalar o‘ziga xos maxsus terminlarga yo‘naltirilgan. Gen ontologiya loyihasi genlar funksiyalarini kataloglashtirish uchun katta manba bo‘ladi. Shunday bo‘lsada undan hali hamma joyda foydalanilmaydi va xanuzgacha murakkabligicha qolmoqda.
Gen ontologiyasi 1998-yilda tadqiqotchilar konsortsium asosida uch model organizmlar Drosophila melanogaster (meva pashshasi), Mus musculus (sichqon) va Saccharomyces cerevisiae (non achitqisi) genomlari o‘rganilib (4-rasm), ularni o‘qilishi va genetik ma’lumotlar ba’zasi yaratilishi asosida tashkil etilgan.So‘ngra boshqa model organizmlar uchun ko‘p ma’lumotlar ba’zasini shu tariqa ko‘rish va ma’lumotlaridan foydalanish, qo‘shimcha annatatsiyalar ba’zasini yaratishni kengaytirish, kabi jarayonlarda gen ontologiyasidan foydalanildi.
O‘simlik, xayvon va mikroorganizmlar eng asosiy genetik ma’lumotlar ba’zalari bu loyixaga xissa qo‘shmoqda. 2008-yil yanvar xolatiga ko‘ra, gen ontologiya dasturi turli xil biologik organizmlarda qo‘llaniladigan 24.500 dan ortiq terminlarini o‘z ichiga oladi. U ma’lumotlar gen ontologiyasini rivojlantirish va undan foydalanish bo‘yicha adabiyotlarda muxim tayanch xisoblanadi, va u bioinformatika soxasida tegishli standart vositasi bo‘lib kelgan.
2011-yil sentabr xolatiga ko‘ra, gen ontologiyasi 360 ming dan ziyod tirik organizmlar uchun 33 mingdan ortiq terminlar va 12 million atrofida gen mahsulotlar annotatsiyasi mavjud. So‘nggi bir necha yil davomida, gen ontologiya konsortsium gen ontologiya sifati va spetsifik annotatsiya miqdorini oshirish uchun bir qator o‘zgarishlar amalga oshirildi. 2013-yilga kelib, annotatsiyalar soni 96 milliondan oshdi.Annotatsiya sifati avtomatlashtirilgan sifat nazorati yo‘li bilan takomillashtirildi.
Gen ontologiya konsortsium so‘nggi paytlarda biologik jarayonlarning bevosita kichik sinfi sifatida, yangi biologik bosqichini joriy etdi. Bu sinf biologik jarayonlar sodir bo‘lishi mumkin bo‘lgan paytida alohida davri yoki bosqichini ifodalaydi.Ular shuningdek, boshqa biologik jarayonlar bilan tartibga solinadi. Biologik jarayonlar murakkab hodisalar bo‘lib, organizmlar xayoti uchun zarur molekulyar funksiyalarni amalga oshirilishi demakdir. Misol uchun turli biologik jarayonlar xujayra bo‘linish sikli metafaza va profaza hamda xayz ko‘rish payti, jinsiy xujayralarni qo‘shilishi va rivojlanish bosqichi.
Gen ontologiyasi biologiyaning boshqa yo‘nalishlari ya’ni, biotexnologiya, genlar injinerligi, genomika, bioinformatika, biokimyo, fiziologiya, proteomika kabi yo‘nalishlarda olib borilgan tadqiqotlarning mahsuli asosida yo‘nalish sifatida yuzaga keldi. Yuqorida ko‘rsatilgan fanlar gen ontologiyasi ma’lumotlar ba’zasidan foydalanib kelmoqda. Biomeditsinada turli genetik kasalliklarni davolash, ularga tashxis qo‘yish ishlarida gen ontologiyasi majmuiga kiruvchi inson genomi ma’lumotlar ba’zasidan keng foydalanilmoqda.
Genetika sohasidagi tadqiqotlar eukariot organizmlar tanasidagi barcha hujayralarda ushbu organizm turiga xos bo'lgan diploid xromosomalar soni va ulardagi gcnlar majmuasi bir xilda to'liq mavjud ekanligini ko'rsatdi. Lekin shunga qaramasdan, organizmlar tanasidagi to'qimalar hujayralari o'zlarining strukturasi va funksiyasi bO'yicha o'zaro kuchli farq qiladilar. Yana shuni ham ta'kidlash kerakki, hatto bitta hujayra ichida oqsillar sintezining tezligi va vaqti har xiI bo'ladi. Yuqorida bayon etilgan qonuniyatlaming namoyon bo'lishiga sabab genlar faoliyatining regulatsiyasi tufayli har bir to'qima hujayralarida muayyan guruh genlargina faol holatda, boshqalari esa passiv holatda bo'lishligi molekular genetiklar tomonidan isbotlangan. Genlar faoliyatining genetik regulatsiyasi haqidagi nazariya va bu nazariyaga asoslangan oqsillaming sintez qilinishini ifodalovchi model 1961-yilda fransuz olimlari F. Jakob va 1. Monolar tomonidan kashf etildi (79-rasm.) Mazkur kashfiyot prokariot organizmlar vakili ichak tayoqchasi bakteriya (E.coli) sida amalga oshirilgan molekular genetik tadqiqotlar natijasida «operon nazariyasi» nomi bilan ataldi. Ushbu nazariyaga binoan strukturaviy genlar faoliyatini regulatsiya qiluvchi genlar funksiyasiga qarab ikkiga bo'linadi: 209 Gen-regulator ... If -o--G- {} N~ repressor ..a. o D ga birikishi bilan repressor aktivlashadi Operon Strukturaviy genlar 1@J~_A ---10 B O~_C_-{}e {J i-RNK A • B • C --•• D-+ Metabolizm reaksiyasining ketma-ketligi 79-rasm. Strukturaviy genlar faoliyatining boshqarilishi. 1. Operator geni i-RNK da strukturaviy genlarning oldida joylashgan bo'ladi. Ushbu gen joylashgan i-RNK ning qismi operon deb ataladi. Operator geni strukturaviy genlar faoliyatini bevosita boshqarish funksiyasini bajaradi. 2. Regulator geni genotipning operondan boshqa qismida joylashgan bo' lib, operator genining faoliyatini boshqarish funksiyasini bajaradi. Mazkur gen repressor deb nomlangan oqsilni sintez qiladi. Operator geni faoliyatining namoyon bo'lish yoki bo'lmasligi repressor oqsilining faol yoki passiv holatda bo'lishligiga bog'liq. Yangi sintezlangan sof holdagi repressor faoliyatsiz (passiv) bo'ladi. Shu sababli u operator genining faoliyatini to'xtata olmaydi. Agarda hujayrada strukturaviy genlar faoliyati natijasida sintezlanayotgan so'nggi moddaning (rasmda 0 harfi bilan ifodalangan) miqdori keragicha normal bo'lsa, repressor oqsili faol bo'lmagan holatda bo'ladi. Buning natijasida operator geni strukturaviy genlarning normal faoliyat ko'rsatishini ta'min etadi. Shuning uchun «0» moddasining normal miqdordagi sintezi davom etadi. Agar hujayrada strukturaviy genlar faoliyati natijasida sintezlangan «0» moddasining miqdori keragidan ko'payib, to'planib qolsa, bu mod210 da repressor bilan darrov reaksiyaga kirishib, uni faol holatga keltiradi. Faollashgan repressor operator geni bilan ulanib, u orqali «D» moddasini sintezlayotgan strukturaviy genlar faoliyatini to'xtatib qo'yadi. Oqibatda «D» moddasini sintezlash vaqtineha to'xtatiladi. Hujayrada «D» moddasining zaxira qismi tugab, bu moddaning sintezlana boshlashiga zaruriyat paydo bo'lishi bilan repressoming faoliyati to'xtaydi. Natijada operator geni yana strukturaviy gcnlar faoliyatini tiklaydi. «D)) moddaning sintezlanishi yana boshlanadi. Shunday qilib, hujayrada joylashgan genetik qurilma-regulator va operator genlar ma'lum strukturaga ega bo'lgan oqsilning sintez qilinishini boshlash yoki to'xtatish zarurligini ifodalovehi induksiya va repressiya signallarini qabul qilish va unga samarali javob berish xususiyatiga ega ekanligi isbotlandi. Strukturaviy genlaming oqsilni sintez qilish funksiyasini regulatsiya qilish jarayoni mukammal o'zini-o'zi boshqarish prinsipiga asoslangan molekular genetik tizim hisoblanadi. DNK molekulasidan ma'lum sifatga ega bo'lgan oqsilning sintezlanishi haqidagi irsiy axborotning realizatsiyasi hujayrada mavjud ushbu oqsil miqdori va unga zaruriyat haqidagi axborotning o'z navbatida DNKda sodir bo'luvehi i-RNK transkripsiyasiga ta'siri orqali boshqarilishligi kO'rsatilgan. Jakob va Mono tomonidan strukturaviy genlar faoliyatining regulatsiyasi haqidagi nazariya va model yaratilgandan keyin bu sohaga oid yana muhim yangi dalillar olindi. Bu dalillarga binoan DNKning polinukleotid zanjirida operator genining yonida promotor deb atalgan nukleotidlar tartibi mavjud. Promotor quyidagi uehta funksiyani bajaradi: 1) DNKning promotor joylashgan joyiga RNK-polimeraza ferrnenti ulanib, shu yeming o'zida struktura genlari joylashgan i-RNK sintezi boshlanishini ta'min etadi. 2) Promotor tarkibidagi nukleotidlar tartibi DNK molekulasidagi ikkita polinukleotid zanjiridan qaysi biri o'ziga RNK-polimerazani ulashligini aniqlaydi. Shunday qilib, DNKning qaysi polinukleotid zanjiri i-RNKning sintezi uehun andozalik vazifasini bajarishligi promotorga bog'liq. 211 3) Transkripsiya, translatsiya jarayonlarining yakunlanganligini UAA, UAG, UGA tripletlari belgilaydi. Bu ma'lumotlarga asoslanib, kengroq ma'nodagi operon tushunchasiga promotor, gen-operator va strukturaviy genlar kiradi. Molekular genetikada transkripsiya natijasida sintezlangan i-RNK ni transkripton, replikatsiya orqali hosil bo'lgan DNK lami replikon, xromosomani esa segregon, ayrim genlami sistron deb ham yuritiladi. Eukariot organizmlarda ham genlar faoliyatining regulatsiyasi haqidagi Jakob - Mono ta'limotida bayon etilgan qonuniyatlaming asosiylari namoyon bo'ladi. Lekin ularda genlar faoliyatining regulatsiyasi prokariotlarnikiga nisbatan juda murakkab kechadi. Bu jarayon eukariotlarda shu vaqtgacha to'liq tadqiq qilib tugatilmagan. Hozirgacha olingan dali11arga binoan eukariot organizmlarda genlar faoliyatining regulatsiyasi prokariotlamikidan quyidagi belgilari bilan tafovutlanadi: 1) Prokariotlarda bitta i-RNK operon ida bitta operator geni va bir nechta strukturaviy genlar kodiga ega bo'ladi. Eukariot organizmlarda esa i-RNK strukturasida kodlangan operon bitta regulator geni bitta strukturaviy gen irsiy axborotiga ega bo'ladi. 2) Eukariotlarda prokariotlardagi kabi ayrim hujayra doirasidagi genlar faoliyati regulatsiyasidan tashqari, but un organizm doirasida faoliyat ko'rsatuvchi genlar majmuasi faoliyatining regulatsiyasi ham mavjud. 3) Prokariotlarda transkripsiya va translatsiya jarayonlari ketmaket amalga oshadi. Eukariotlarda esa transkripsiya va translatsiya jarayonlaridan tashqari ulaming orasida uehinchi jarayon splaysing va protsessing hodisasi kechadi. Buning natijasida oldin yadroda pre-i-RNK sintezlanadi. 4) Eukariotlarda to'qima hujayralarining differensiatsiyasi va organlaming rivojlanishini ta'minlovchi genlar faoliyatining regulatsiyasiga gormonlar ta'siri kuchli bo'ladi. Sutemizuvchilarda esa bu jarayonga jinsiy gormonlar ham o'z ta'sirini ko'rsatadi. 5) Molekular genetika dali11arining ko' rsatishicha, eukariotlardagi genlar faoliyatining regulatsiyasiga xromosoma tarkibidagi 212 giston va giston bo'lmagan oqsillar ham ta'sir ko'rsatadi. Gistonlar, ayniqsa, HI gistoni genlar faoliyatini to'xtatishligi, giston bo'lmagan oqsillar esa, aksincha, gcnlar faoliyatining namoyon bo'lishiga ta'sir etadi. Kelgusi avlodga zigota hosil bo'lishi orqali berilgan gcnetik axbo~ rotning organizmlar ontogcnezi davomida belgi va xususiyatlar fenotip shaklida namoyon bo'lish qonuniyatlari mukammal «Ontogenezning genetik asoslari» bobida bayon ctiladi.
II.BOB.NOALLEL GENLAR TASIRI
2.1.Komplimentar tasir asoslari
Organizmlardagi belgilar G. Mendel qonunida ko’rsatilganidek faqat bitta
gen ta’sirida emas, balki bir necha juft noallel genlarning o’zaro ta’sirida ham
irsiylanadi. Noallel genlar xromosomalarning har xil lokuslarida joylashgan va har
xil oqsillar sintezini ta’minlovchi genlardir. Noallel genlarning o’zaro ta’siriga:
epistaz, komplementarlik, polimeriya misol bo’ladi.
Komplementar ta’sir. Komplementariya so’zi inglizcha “complement”–
to’ldirish degan ma’noni anglatadi. Noallel genlar birbirini to’ldirishi natijasida
yangi belgi rivojlanadi. Belgining rivojlanishiga ta’sir etuvchi noallel genlarning
ta’siri tufayli F2 avlodida belgilarning ajralishi 9:7; 9:6:1; 9:3:4; 9:3:3:1 nisbatda
bo’ladi. Masalan, noallel genning har biri mustaqil ravishda yangi belgini yuzaga
chiqarsa, F2 da ajralish 9:3:3:1 nisbatda bo’ladi.
Komplementar irsiylanishga misol qilib qush boquvchi havaskorlarga tanish
bo’lgan avstraliya xoldor to’tilarining pat rangining irsiylanishini olish mumkin.
Xoldor to’tilarning pat rangi oq, sariq, havorang, yashil bo’ladi. Agar havorang
patli to’ti oq patli to’ti bilan chatishtirilsa, birinchi avlodda patning havorang
belgisi dominantlik qiladi. Birinchi avloddagi erkak va urg’ochi havorang to’tilar
o’zaro chatishtirilsa, olingan F2 avlod to’tilari orasida esa 75 % havorang, 25 % oq
rangli bo’ladi. Xuddi shunday holatni biz sariq patli to’tilar bilan oq patli to’tilarni
chatishtirganda ham ko’ramiz. Bu tajribada birinchi avlod to’tilari sariq patli
bo’lib, ularning erkak, urg’ochilari birbirlari bilan chatishtirilsa, hosil bo’lgan
76 ikkinchi avlodda 75% to’tilar sariq, 25 % to’tilar oq patli bo’ladi. Har ikki tajriba
tafsilotini tahlil qilib, xoldor to’tilarda pat rangi bittadan gen ta’sirida rivojlanadi
degan xulosaga kelish mumkin. Ammo mazkur xulosa havorang patli to’tilar bilan
sariq patli to’tilarni chatishtirishda o’z tasdig’ini topmaydi. Chunki keyingi
chatishtirishdan olingan birinchi avlod to’tilarining pati yashil rangda bo’ladi.
Ularning erkak va urg’ochilarini chatishtirib olingan ikkinchi avlodda esa xuddi
diduragay chatishtirishga o’xshash 4 ta fenotipik sinf (8-jadval) hosil kelib
chiqadi. Ya’ni 9 ta yashil, 3 ta havorang, 3 ta sariq, 1 ta oq patli to’tilar rivojlanadi.
(Genlarning o’zaro 9:3:3:1 nisbatda komplementar ta’siri)
Dominant allel bo’lmagan genlar alohida-alohida mustaqil ravishda belgiga
ta’sir ko’rsata olmasa, F2 da 9:7 nisbatda (19-rasm) ajralish beradi. Xushbo’y
no’xat o’simligining fenotip jihatdan o’xshash oq gulli, lekin genotip bo’yicha farq
qiluvchi navlari chatishtirilganda shunday natija olingan.
Komplementar genlar mustaqil ravishda u yoki bu belgini yuzaga chiqarsa F2 da fenotip bo’yicha 9:6:1 nisbatda ajralish (20-rasm) kuzatiladi.
Genlarning o’zaro 9:7 nisbatda . Genlarning o’zaro 9:6:1 nisbatda
komplementar ta’siri. Komplimentar tasiri
Komplementarlik. Tabiatda keng tarqalgan ikki yoki undaortiq allelmas (odatda dominant bo‘lgan) genlarning o‘zaro ta’siri natijasida yangi belgi yuzaga chiqadi. Bu allellarning har biri genotipda alohida uchraganda muayyan o‘ziga taalluqli belgini yuzaga chiqaradi. Masalan, odamning normal eshitish qobiliyati D va E allelmas dominant genlarning o‘zaro ta’siri bilan belgilanadi (D — chig‘anoq rivojlanishi, E — eshitish nervi rivojlanishi belgilaydi). Har ikkala genlar bo‘yicha dominant gomozigotalar (DDEE) yoki geterozigotalar (DdEe) da eshitish qobiliyati normal rivojlanadi. Agar ikkita allelmas genlarning bittasi retsessiv gomozigota holida kelsa (DDee va ddEE) karlik kasalligini kuzatiladi. Quyidagi rasmda komplementarlik irsiylanish berilgan (11-rasm). Interferon oqsili, gemoglobin polipeptidlari sintezlanishi, sochning pigmentatsiyasi ham komplementarlik xususiyatiga bog‘- liq. Komplementarlikda belgilar ajralishi 9 : 7; 9 : 6 : 1; 9 : 3 : 4 nisbatda kuzatiladi.
|
| |
