Biotexnologiya, gen mühəndisliyi və hüceyrə mühəndisliyi
Biotexnologiyanın tərifi və istifadə sahələri, gen mühəndisliyinin əsas mərhələləri (müvafiq genin ayrılması, vektor, plazmid, transformasiya), rekombinant DNT və transfogen orqanizmlər, hüceyrə mühəndisliyi (protoplast birləşməsi, in vitro kulturası), klonlaşma
Biotexnologiya canlı orqanizmlərdən və ya onların hissələrindən (hüceyrə, ferment, gen) praktiki məqsədlər üçün istifadə etmə elmdir; tarixən çörəkbişirmə, pivəbişirmə, pendir istehsalında mikroblardan istifadə biotexnologiyanın ən qədim formasıdır. Müasir gen mühəndisliyinin məqsədi müəyyən zülalı (hormon, ferment) kodlaşdıran geni bir orqanizmdən ayırıb digər orqanizmin genofouna köçürməkdir. Əsas mərhələlər: (1) rəstriktazalar (kəsmə fermentlər) istənilən geni DNT-dən ayırır; (2) gen vektor — adətən bakteriyanın plazmidini (həlqəvi DNT) — daxilinə yerləşdirilir (rekombinant plazmid); (3) plazmid bakteriyaya daxil edilir (transformasiya); (4) bakteriya çoxalır və rekombinant zülalı (məs., insan insulini) istehsal edir. Belə üsulla hazırlanmış orqanizmə transgen orqanizm deyilir. Hüceyrə mühəndisliyi hüceyrə səviyyəsində (iki növün protoplastlarını birləşdirmə, toxuma kulturası) aparılan müdaxilələri əhatə edir; toxuma kulturasında hər bir somatik hüceyrədən tam orqanizm (bitki) böyütmək mümkündür — bu hüceyrənin totipotentliyi xüsusiyyətinə əsaslanır. Klonlaşma (somatik hüceyrənin nüvəsini yumurta hüceyrəsinə köçürmə) isə genetik cəhətdən eyni fərdlər toplusu — klon yaradır.
Məsələn: şəkərli diabet xəstələri üçün insan insulini artıq gen mühəndisliyi yolu ilə bakteriyalarda (E. coli) sintez olunur — insan insulinini kodlaşdıran gen plazmidə daxil edilir, transformasiyadan keçmiş bakteriya fermentatorlarda çoxalır və insan insulinini istehsal edir; bu üsul heyvan insulinindən daha saf və uyğundur.
Əsas terminlər
| Üsul | Əsas alət/prinsip |
|---|---|
| Gen mühəndisliyi | Rəstriktaza + plazmid + transformasiya |
| Klonlaşma | Somatik nüvənin yumurta hüceyrəsinə köçürülməsi |
| Toxuma kulturası (in vitro) | Totipotentlik |
| Protoplast birləşməsi | Somatik hibridizasiya (iki növün genomu) |
Hər üsulu öz əsas aləti və ya prinsipi ilə uyğunlaşdır.
| Sıra | Mərhələ | İcraçı/nəticə |
|---|---|---|
| 1 | Genin ayrılması | Rəstriktaza geni DNT-dən kəsir |
| 2 | Rekombinant plazmid | Gen plazmidə (vektora) daxil edilir |
| 3 | Transformasiya | Plazmid bakteriyaya daxil edilir |
| 4 | Çoxalma + sintez | Bakteriya fermentatorda hədəf zülalı istehsal edir |
İnsan insulini bu ardıcıllıqla E. coli-də sintez olunur.
- 1Verilən: Kodlaşdıran zəncir 450 nukleotid; başlanğıc və son kodonlar hesaba alınmır.
- 2Qayda: Hər kodon = 3 nukleotid; bir kodon bir amin turşusu kodlayır.
- 3Hesablama: 450 ÷ 3 = 150.
- 4Nəticə: Rekombinant zülal 150 amin turşusundan ibarət olar.
- 11: Lazımlı geni rəstriktaza ilə ayır.
- 22: Geni Agrobacterium Ti plazmidinə daxil et.
- 33: Rekombinant Agrobacterium ilə bitki hüceyrəsini infeksiya et.
- 44: Transformant hüceyrəni toxuma kulturasında tam bitkiyə çevir.
Plazmid ferment deyil, kiçik həlqəvi DNT-dir; geni kəsən rəstriktaza, geni daşıyan isə plazmiddir.
Transgen orqanizm mutasiyaya uğramış orqanizmlə eyni deyil: mutasiya öz geninin dəyişməsi, transgen isə xarici genin daxil edilməsidir.
Klonun nüvəsi somatik hüceyrədən gəlir, ona görə klon donorla genetik cəhətdən eynidir.
Xətti DNT üçün n kəsim n+1 fraqment verir: 4 tanıma yeri → 4 kəsim → 5 fraqment.
Çörəkbişirmə və pendir istehsalı biotexnologiyanın ən qədim formasıdır; insulin sintezi, klonlaşma, transgen orqanizm isə müasir üsullardır.
Qaydalar
- 1Biotexnologiya canlı orqanizmlərdən (hüceyrə, ferment, gen) praktiki məqsədlər üçün istifadə edir; müasir forması gen mühəndisliyini əhatə edir.
- 2Gen mühəndisliyinin əsas mərhələləri: rəstriktazalarla istənilən genin ayrılması → plazmidə (vektora) köçürülməsi (rekombinant DNT) → bakteriyaya transformasiyası → çoxalma + hədəf zülalın sintezi.
- 3Plazmid bakteriyanın kiçik həlqəvi DNT-sidir və gen mühəndisliyində vektor (daşıyıcı) kimi istifadə edilir; transformasiyadan keçmiş orqanizm transgen orqanizm adlanır.
- 4Hüceyrə mühəndisliyi: protoplast birləşməsi (somatic hibridizasiya) iki növün xüsusiyyətlərini birləşdirir; toxuma kulturasında hüceyrənin totipotentliyi sayəsində tək hüceyrədən tam orqanizm böyütmək mümkündür.
- 5Klonlaşmada somatik hüceyrənin nüvəsi nüvəsi çıxarılmış yumurta hüceyrəsinə köçürülür — nəticədə donor ilə genetik cəhətdən eyni fərd (klon) alınır.
Məşq
15 asan · 15 orta · 15 çətin
Hər testdə təsadüfi 10 sual seçilir