If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Agar veb-filtrlardan foydalanayotgan boʻlsangiz *.kastatic.org va *.kasandbox.org domenlariga ruxsat berilganligini tekshirib koʻring.

Asosiy kontent

Prokariot organizmlarda genetik xilmaxillik

Prokariot organizmlar populyatsiyasida xilmaxillikni keltirib chiqaruvchi mexanizmlar. Transduksiya, transformatsiya, konyugatsiya, transpozon elementlar.

Asosiy tushunchalar:

  • Transformatsiyada bakteriya hujayrasi muhitdagi (hujayra atrofidagi) DNKni oʻzlashtiradi.
  • Transduksiyada virus ishtirokida DNK bir bakteriya hujayrasidan boshqa bakteriya hujayrasiga tasodifan oʻtkaziladi.
  • Konyugatsiyada bakteriya hujayralaridagi teshikchalar (naychalar) orqali DNK tashilishi amalga oshadi.
  • Transpozon elementlar yirik DNK boʻlaklari boʻlib, bir joydan ikkinchi joyga “koʻchib” yuradi. Ular bakteriyalarning antibiotikka rezistentlik yoki kasallik keltirib chiqarish (patogenlik) xususiyatlarini yuzaga chiqaradi.

Kirish

“Klon” soʻzini eshitganingizda qanday fikrga kelasiz? Ehtimol, Dolli qoʻylari yoki molekulyar biologiya laboratoriyalarida oʻtkaziladigan tajribalar koʻz oʻngingizga kelar. Lekin atrofdagi bakteriyalar – teridagi, ichak yoʻllaridagi, oshxona joʻmragi atrofida oʻsayotgan bakteriyalar ham har doim oʻz-oʻzini klonlaydi!
Bakteriyalar ikkiga boʻlinish orqali koʻpayadi. Ikkiga boʻlinish orqali klonlar yoki ona hujayra bilan genetik bir xil boʻlgan hujayralar hosil boʻladi. Hosil boʻlgan yangi “qiz” hujayra bilan ona hujayra genetik bir xil boʻlgani uchun ikkiga boʻlish orqali koʻpayishdan hech qanday genetik rekombinatsiya yoki genetik xilmaxillik yuzaga kelmaydi (tasodifiy mutatsiyalar bundan mustasno). Bu jinsiy koʻpayishga qarama-qarshi holat hisoblanadi.
Genetik xilmaxillik organizmlar yashab qolishining asosiy omili hisoblanadi, u tabiiy tanlanish orqali organizmlarning atrof-muhitdagi oʻzgarishlarga moslanishini taʼminlaydi. Bu bakteriya, shu bilan birga, oʻsimlik va hayvonlarga ham mos keladi. Prokariot organizmlarning quyidagi uchta usul orqali oʻzaro genlar almashinishi ajablanarli emas, albatta: konyugatsiya, transformatsiya va transduksiya.

Transformatsiya

Transformatsiya – bakteriya hujayrasining atrof-muhitdan DNK oʻzlashtirishi, bunda DNK asosan boshqa bakteriya hujayrasidan ajralgan boʻladi. Laboratoriyada DNK olimlar tomonidan tajribalari davomida kiritilishi mumkin (biotexnologiya maqolasi bilan tanishib chiqing). Agar DNK plazmid deb ataladigan halqa DNK shakliga ega boʻlsa, plazmidni oʻzlashtirayotgan hujayra tomonidan uning nusxasi olinishi va keyingi nasllarga oʻtkazilishi mumkin.
Chapda: transformatsiya jarayoni orqali oʻzlashtirilgan plazmid.
Oʻngda: transformatsiya jarayoni orqali oʻzlashtirilgan va gomologik rekombinatsiya orqali bakteriya xromosomasiga kiritilgan chiziqli DNK fragmenti.
Manba: “Conjugation,” /Adenosine (CC BY-SA 3.0). Oʻzgartirilgan rasm CC BY-SA 3.0 litsenziyasi asosida litsenziyalangan.
Nega bunday boʻlishi muhim? Tasavvur qiling, zararsiz bakteriya patogen bakteriya (kasallik chaqiruvchi)ning toksik (zararli) genini oʻzlashtirdi. Agar oʻzlashtirayotgan hujayra shu yangi DNKni oʻz xromosomasiga kiritadigan boʻlsa (gomologik rekombinatsiya jarayoni orqali), bu hujayra ham patogenga aylanishi mumkin.

Transduksiya

Transduksiyada bakteriya hujayrasini zararlantirgan viruslar bakteriya xromosoma DNKsining kichik boʻlaklarini boshqa bakteriya hujayralariga “tasodifan” oʻtkazishi mumkin.
Ha, hattoki bakteriya ham virus bilan zararlanishi mumkin. Bakteriya hujayrasini zararlantiruvchi viruslar bakteriofag deb ataladi. Boshqa viruslar kabi, bakteriofaglar ham biologik hayotning qaroqchilari hisoblanadi – ular hujayra resurslarini oʻzlashtiradi va yanada koʻproq bakteriofag hosil qilish uchun sarflaydi.
Ammo bu jarayon biroz tartibsiz kechishi mumkin. Ayrim hollarda yangi bakteriya hosil boʻlayotganida xoʻjayin hujayraning DNK boʻlaklari shu bakteriofag tarkibiga qoʻshilib qolishi mumkin. Mana shu nuqsonli bakteriofaglardan biri boshqa hujayrani zararlantirganda, DNK molekulasini oʻzi bilan olib oʻtishi mumkin. Ayrim bakteriofaglar xoʻjayin hujayra DNKsini boʻlaklarga boʻlib yuboradi va DNK boʻlaklarini olib oʻtish ehtimolini oshiradi1.
Oʻz DNKsini kiritish orqali virus hujayrani zararlantiradi. Bakteriya DNKsi fragmentlarga ajratiladi va virus DNKsining replikatsiyasi amalga oshadi. Yangi virus zarrachalari hosil boʻladi va hujayradan tashqariga chiqadi. Shulardan birortasi virus DNKsi oʻrniga bakteriya DNKsini oʻzida tutadi. Mana shu virus yangi hujayrani zararlantiradi, unga bakteriya DNKsini kiritadi va mana shu DNK yangi hujayra xromosomasi bilan rekombinatsiya boʻladi.
Manba: “Conjugation,” /Adenosine (CC BY-SA 3.0). Oʻzgartirilgan rasm CC BY-SA 3.0 litsenziyasi asosida litsenziyalangan.
Bakteriyalardan tashqari, prokariot organizmlarning yana bir guruhi arxeylar boʻlib, ular bakteriofag tomonidan zararlantirilmaydi. Ammo ularning genetik maʼlumotini bir hujayradan boshqasiga olib oʻtuvchi maxsus viruslar mavjud.

Konyugatsiya

Konyugatsiya – DNKning bir bakteriya hujayrasidan boshqasiga oʻtkazilishi. Donor hujayra hujayra yuzasidagi kiprikchalar yordamida retsepiyent hujayraga yaqinlashganida, ular oʻrtasida DNK almashinishi yuz beradi. Koʻp hollarda DNK plazmid koʻrinishida oʻtkaziladi.
  1. F+ donor hujayra oʻz xromosoma DNKsiga va F plazmidga ega. Unda tayoqchasimon kiprikcha mavjud. Retsipiyent F- hujayra esa faqatgina xromosoma DNKsiga ega, ammo unda F plazmid mavjud emas.
  2. Donor hujayra oʻzidagi kiprikchalari yordamida retsipiyent hujayraga yopishadi va ikkita hujayra oʻzaro tortilib qoladi.
  3. Ikkita hujayra sitoplazmasi oʻrtasida kanal hosil boʻladi va bir zanjirli F plazmid undan oʻta boshlaydi.
  4. Ikkala hujayra ham F plazmidga ega va F+ boʻlib qoladi. Dastlab retsipiyent vazifasini bajarayotgan hujayra endi yangi donor hujayra hisoblanadi va u ham kiprikcha hosil qilishi mumkin.
Manba: “Conjugation,” /Adenosine (CC BY-SA 3.0). Oʻzgartirilgan rasm CC BY-SA 3.0 litsenziyasi asosida litsenziyalangan.
Donor hujayralar donorlik vazifasini bajaradi, chunki ularda fertillik faktori (yoki F faktor) deb ataluvchi DNK boʻlagi mavjud. Mana shu DNK boʻlagi jinsiy kiprikchalarni hosil qiluvchi oqsillarni kodlaydi. Bundan tashqari, unda konyugatsiya paytida DNK oʻtkazilishini boshlab beruvchi maxsus sayt ham mavjud2.
Agar konyugatsiya paytida F faktor oʻtkazilishi amalga oshsa, qabul qiluvchi (retsipiyent) hujayra kiprikcha hosil qiluvchi va boshqa hujayralarga ham DNK oʻtkazuvchi F+donor hujayraga aylanadi. Shunga mos bitta analog: bu jarayon xuddi bir vampir boshqa odamni tishlash orqali qanday qilib uni vampirga aylantirishiga oʻxshaydi.

Transpozon elementlar

Bakteriya genetikasida transpozon elementlar ham muhim ahamiyatga ega3. Bu DNK boʻlaklari genomning bir joyidan ikkinchisiga “koʻchib” yuradi. Ular oʻz-oʻzini kesishi va boshqa joyga oʻtkazishi yoki oʻzining yangi nusxalarini yangi nuqtalarga kiritishi mumkin. Transpozon elementlar faqatgina bakteriyalarda emas, koʻplab organizmlarda mavjud (siz va menda ham!).
Bakteriyadagi transpozon elementlar ayrim hollarda antibiotikka rezistentlik va patogenlik genlarini (bakteriyaning kasallik chaqiruvchi xususiyatga ega boʻlishiga olib keluvchi genlar) tashiydi4,5,6. Shu transpozon elementlardan birortasi xromosomadan plazmidga koʻchib oʻtishi natijasida bakteriya tarkibidagi genlar transformatsiya yoki konyugatsiya orqali osongina boshqa bakteriya hujayralariga oʻtkazilishi mumkin. Bu genning populyatsiya boʻylab tezda tarqala olishini bildiradi.
Transpozonning genom boʻylab harakatlanish usuli bu oʻz nusxasini yaratish va mana shu nusxani yangi nuqtaga kiritishdan iborat. Bu chizmada bakteriya xromosomasidagi transpozon oʻz nusxasini yaratadi va uni plazmid tarkibiga kiritadi.
Reeceʼdagi oʻxshash rasmga asoslangan surat. 7

Xulosa

Bakteriya koʻpayishi juda ham tez kechadi, uning ayrim turlarida yangi avlod hosil boʻlishi uchun bir necha daqiqa sarflanadi, xolos. Qisqa generatsiya vaqti (nasl qoldirish uchun sarflangan vaqt), tasodifiy mutatsiyalarning mavjudligi va biz maqolada tanishib chiqqan genetik rekombinatsiya usullari hisobiga bakteriya (va boshqa prokariotlar) shakllanishi juda ham tez kechadi.
Bu yaxshimi? Bu sizning dunyoqarashingizga bogʻliq. Jadal shakllanish bakteriya hujayrasining atrof-muhit sharoitlariga, masalan, antibiotiklar kiritilishiga nisbatan tez moslashishiga olib keladi. Bu bakteriyalar uchun yaxshi, ammo zararlanuvchi oʻzimiz boʻlganimizda bu biz uchun yomon!

Mavzu boʻyicha bilimingizni sinab koʻring

  1. Har bir gen uzatish (oʻtkazish) usulini uning taʼrifi bilan moslashtiring.
    1