Asosiy kontent
Biologiya
Prokariot organizmlar koʻpayishi va biotexnologiya
Prokariot hujayralar ikkiga boʻlinish yoʻli bilan qanday qilib koʻpayishi. E.coli bakteriyasining molekulyar biologiyada ishlatilishi.
Asosiy tushunchalar:
- Prokariotlar (bakteriyalar va arxeylar) ikkiga boʻlinish orqali jinssiz yoʻl bilan koʻpayadi. Aksariyat prokariotlar shu yoʻl bilan tez koʻpayadi.
- Tez oʻsishi va genetik jihatdan sodda tuzilgani tufayli E. coli bakteriyasi molekulyar biologiyada keng qoʻllanadi.
- Laboratoriya sharoitida E.coli bakteriyasiga koʻchirib oʻtkazish mumkin boʻlgan kichik, halqasimon DNK molekulasini tutuvchi gen plazmid deyiladi. Plazmidlar transformatsiya jarayoni orqali bakteriya tomonidan tutib qolinadi.
- Transformatsiyaga uchragan E. coli bakteriyasidan koʻplab nusxadagi plazmidlarni tayyorlash uchun foydalanish mumkin. Ayrim hollarda bakteriyalar plazmid genlari ekspressiyasi orqali oqsil sintezlashi mumkin.
Kirish
Aytaylik, sizda bitta bakteriya bor. Siz qanday qilib xuddi shunga oʻxshash koʻproq bakteriyalarni olishingiz mumkin. Va eng muhimi, siz nima maqsadda bir uyum bir xil bakteriyalar olishni xohlayapsiz?
Keling, oxirgi savolga qaytamiz: ayrim bakteriyalar, asosan Escherichia coli (E.coli) bakteriyasi, molekulyar biologiya laboratoriyalarida keng qoʻllanadi. U yerda ular maʼlum bir DNK molekulasining koʻplab nusxalari yoki kerakli oqsilning (masalan, diabet insonlarda qondagi qand miqdorini normaga keltiruvchi) koʻplab molekulalarini ishlab chiqaradigan kichik “zavodlar” vazifasini bajaradi. Bakteriya qancha koʻp boʻlsa, ishlab chiqariladigan DNK yoki oqsil mahsuloti ham shuncha koʻp boʻladi.
E. coli ning ikki xususiyati uning laboratoriyada qoʻllanishini qulaylashtiradi: uning tez koʻpayishi va klonlar yoki genetik bir xil boʻlgan bakteriyalar hosil qilishi. Keling, E. coli va boshqa prokariotlar qanday koʻpayishini qisqacha koʻrib chiqamiz. Keyin ularning biotexnologiyada qoʻllanishini tahlil qilamiz.
Prokariotlar qanday koʻpayadi?
Prokariotlar binar (ikkiga) boʻlinish yoʻli orqali koʻpayadi. Eukariot hujayralardagi mitoz jarayoni kabi, bu jarayon ham xromosomadan nusxa koʻchirilishi va bir hujayraning ikkiga ajralishi bosqichlarini oʻz ichiga oladi.
Ikkiga boʻlinish jinssiz koʻpayish shakli boʻlib, bunda tuxum hujayra va spermatozoid ishlab chiqarilishi yoki ikkita individning genetik materiallari almashinuvi jarayonlari yuz bermaydi. Kam uchraydigan mutatsiyalar yoki DNK zanjiridagi oʻzgarishlarni hisobga olmaganda, ikkiga boʻlinishda ona hujayraga genetik jihatdan oʻxshash qiz hujayralar hosil boʻladi.
Ikkiga boʻlinishning bosqichlari haqida hujayra boʻlinishi boʻlimining ikkiga boʻlinish mavzusida batafsil maʼlumot olishingiz mumkin.
Prokariotlar tez koʻpayadi!
Umuman olganda, prokariotlar koʻp hujayrali eukariotlarga nisbatan ancha tez koʻpayadi. Bu generatsiya vaqti yoki bir avlod hosil boʻlganidan to keyingi avlod hosil boʻlguniga qadar vaqt davomiyligi bilan oʻlchanadi.
Odamlarda oʻrtacha generatsiya vaqti 20 yil atrofida boʻladi. Tipik bakteriya uchun esa bu raqam 20 daqiqaga yaqin! Umuman olganda, sizning ichagingizda yashaydigan va laboratoriya tadqiqotlarida keng foydalaniladigan E. coli bakteriyasi har 17 daqiqada yoki shunga yaqin vaqt mobaynida yangi avlod hosil qila oladistart superscript, 1, end superscript.
Hamma bakteriyalar ham juda tez koʻpaya olmaydi va ayrim patogen bakteriyalar, masalan, Mycobacterium tuberculosis bakteriyasi har 12 soatda yangi avlod hosil qiladistart superscript, 1, end superscript. Biroq prokariotlar, umuman olganda, tez koʻpayuvchilar boʻlib, ularning populyatsiyalari turli tabiiy sharoitlarda yoki baʼzi bir holatlarda laboratoriya sinama probirkalarida ham juda tez koʻpaya oladi.
Bakteriyalar molekulyar biologiyada
Tez koʻpayadigan va oson oʻsadigan bakteriyalar laboratoriyalarda koʻpgina ilmiy tadqiqotlar uchun yaxshi model organizmlar boʻladi. Masalan, E. coli biologik tadqiqotlarda eng keng foydalaniladigan organizmlardan biri hisoblanadi.
Siz E. coli ni oziq-ovqatlarni zararlovchi bakteriya deb eshitgan boʻlsangiz ham, E. coli ning zararsiz shtammlari butun jahon biologiya laboratoriyalarida qoʻllanadi. Zero, DNK replikatsiyasi mexanizmlari kabi koʻpgina asosiy biologik jarayonlar dastlab E. coli da aniqlangan.
E. coli DNK va oqsil zavodlari sifatida
Bugungi kunda E. coli DNK yoki oqsillar sintezlaydigan kichik “zavodchalar” sifatida qoʻllanadi. Tadqiqotchilar tanlangan genni E. coli hujayrasiga prokariotlarning genetik variatsiyasi maqolasida kengroq yoritilgan transformatsiya (DNKni atrof-muhitdan tutib olish) deb ataladigan jarayon orqali kiritadilar. Bunday tadqiqotlarda halqasimon DNK boʻlagiga koʻchirish uchun tanlab olingan gen plazmid deb ataladi. Bakteriya bu gendan nusxa olib, uni keyingi avlodlarga oʻtkazishi mumkin.
Tanlangan genni tutuvchi plazmidni tarkibiga olganidan soʻng, E. coli hujayralari uni replikatsiyalaydi va plazmidning DNKsidan koʻplab nusxa koʻchirib, har bir boʻlinganda uni keyingi avlodga oʻtkazadi. Agar plazmid toʻgʻri nazorat ketma-ketligiga ega boʻlsa, u E. coli bakteriyasini tanlangan oqsil sintezlovchi genni transkripsiya va translyatsiya qilishga majbur qilishi mumkin. Misol uchun, qandli diabeti bor bemorlar keng foydalanadigan insulinning asosiy qismi shu usul bilan E. coli da ishlab chiqariladi.
Transformatsiya bosqichlari
Odatiy transformatsiya tadqiqotida nishon gen (yuqoridagi koʻk DNK) oldin plazmidga kiritiladi. Nishon genga qoʻshimcha ravishda plazmidlar antibiotikka chidamlilikni taʼminlovchi maʼlum genlarni ham (yuqoridagi qizil DNK) oʻzida saqlashi mumkin. Agar bakteriyadan foydalanishdan maqsad gendan oqsil sintez qilish boʻlsa, unda plazmid promoter yoki bakteriyadagi nishon genni oʻqishga imkon beruvchi nazorat ketma-ketligini (yuqoridagi yashil DNK) saqlashi kerak.
Plazmid nusxalari E. coli hujayralari bilan aralashtirilganda va ushbu hujayralarga issiqlik shoki (qisqa vaqt ichida yuqori temperatura ostida tutib olish) taʼsir ettirilganda, plazmidlarning kichik qismi tutib olinadi. Shundan soʻng, E. coli antibiotik saqlovchi oziqli idishchaga tarqatiladi. Antibiotik qoʻshishdan maqsad faqat plazmidga ega boʻlgan bakteriyalarning tirik qolishi va oʻsishini taʼminlashdir.
Plazmidga ega boʻlmagan E. coli bakteriyalari antibiotik taʼsirida nobud boʻladi. Ammo plazmid saqlovchi E. coli bakeriyalari tirik qoladi va koʻpayadi (plazmiddagi antibiotikka rezistentlik geni hisobiga). Har bir rezistent hujayra agarli likopchada kichik nuqta koʻrinishidagi, genetik jihatdan bir xil boʻlgan bakteriyalar koloniyasini shakllantiradi. Antibiotikka rezistent koloniya tekshirib koʻriladi (toʻgʻri plazmid saqlashini tasdiqlash uchun boshqa usullar orqali tekshiriladi), soʻngra genetik bir xil boʻlgan, plazmid tashuvchi bakteriyalarning katta kulturasini olish uchun oʻstiriladi.
Plazmid saqlovchi bakteriyalarning katta koloniyasidan nima maqsadda foydalaniladi? Baʼzan tadqiqotchilar boshqa tadqiqotlarda ishlatish uchun plazmid DNKsining koʻp miqdordagi nusxalariga ehtiyoj sezadi va ular ushbu DNKni kulturadan ajratib olishadi. Bundan tashqari, agar plazmid toʻgʻri promoter saqlasa, bakteriya genni oʻqishi va oqsil sintezlashi uchun induksiyalanishi (shu toʻgʻrisida buyruq olishi) mumkin. Ushbu usul insulin va odam oʻsish gormoni kabi baʼzi juda muhim tibbiy oqsillarni ishlab chiqarishda qoʻllanishi mumkin.
Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?
Hozircha izohlar yoʻq.