4-mavzu: Psixogenetikaning irsiyat mexanizmlari haqidagi zamonaviy tasavvurlari. Irsiy kasalliklar va psixogenetika

3. Xromosomalar
Inson organizmi shakllanishi va rivojlanishi jarayoniga jalb etilgan juda ko‘p miqdordagi genlar qanday qilib saqlanadi va nasldan naslga o‘tadi? Xujayraning yadrosida genlar “to‘da bo‘lib turmaydi”, balki ular cho‘zinchoq tana ko‘rinishidagi xromosomalarning bir chiziqli tuzilmasidan iborat bo‘ladi . O‘z tuzilishiga ko‘ra insonning barcha xromosomalari uch a’zoli, ya’ni kalta yelka, uzun yelka va sentrometraga ega bo‘ladi (1.2-rasm). Inson genlari qat’iy universal tartibda 22 ta juft xromosomalarga taqsimlangan; birtta juftlikni tashkil qiluvchi xromosomalar gomologik xromosomalar deb ataladi. Juftlikdagi har bir xromosoma ota-onalardan biridan olingan bo‘ladi, boshqacha aytganda, inson organizmiga xromosomalardan biri otadan, ikkinchisi esa onadan o‘tadi. 22 juft xromosomalar autosomalar deb nomlanadi, ularning jamlanmasi erkaklar va ayollarda bir xil bo‘ladi. Yigirma uchinich juftlik – jinsni belgilab beradi, shu bois u erkaklarda va ayollarda tuzilishiga ko‘ra farq qiladi: ayollarda ikkita Xxromosoma bo‘lsa, erkaklarda bittadan X hamda Y xromosomalar bo‘ladi. Insonning tana xujayralaridagi xromosomalar soni uningn jinsiy xujayralari – gametlardagi xromosomalar sonidan ikki marta ko‘p bo‘ladi. Demak, gametda har bir gen bitta nus’hadan iborat bo‘ladi; boshqacha aytganda, har bir gameta mazkur genning bittagina alleliga ega bo‘ladi. Gametlar shakllanishi jarayonida xromosomalar to‘plami tasodifiy tartibda ikkiga bo‘linadi, har bir juftlik xromosomalari turli jinsiy xujayralarga o‘tib ketadi, hamda shunday qilib, har bir gameta xromosomalarning, shunga mos ravishda genlarning tasodifiy to‘plamiga ega bo‘ladi. Gametalar birlashishidan zigota – urug‘langan tuxum xujayrasi hosil bo‘ladi. Unda har bir turdagi ikkitadan xromosoma bo‘ladi, hamda ular erkaklar va ayollar gametalaridan bittadan gomologik xromosomalar juftligini hosil qiladi. Organizmdagi aksariyat xujayralar singari urug‘langan tuxum diploid bo‘ladi, hamda unga (xujayrali bo‘linish yoki mitoz yo‘li bilan) ibtido beriladi; keyinchalik gametalar hosil qiladigan xujayralar ham diploidli bo‘ladi. Gameta hosil qiluvchi ushbu xujayralarning har biri o‘ziga xos bo‘linishni - meyozni boshdan kechiradi. Meyoz jarayonida gomologik xromosomalar uchastka almashadi (krossingover), shu bois ajdod-xujayradan yuzaga keladigan to‘rtta gameta bir xil kombinatsiyadagi genlarga ega bo‘lishi mumkin. Ushbu almashuv – tabiat tomonidan o‘ynaladigan nasldan naslga o‘tishning ko‘plab “lotereyalari”dan biridir. Yana bir “lotereya”, masalan, erkak va ayol xujayralari uchrashgan vaqtda o‘ynaladi. Agar krossingover inobatga olinmaydigan bo‘lsa, nazariy jihatdan 2²³, boshqacha aytganda, xromosomalarning taxminan 8 millionta bir xil extimoldagi kombinatsiyalari yuzaga kelishi mumkin. Shunga mos ravishda urug‘lanishda teng extimoldagi kombinatsiyalar soni 8٠10⁶x8٠10⁶ =64٠01⁰¹(64 trillionta kombinatsiya). Kim ana shunday sonni tasavvur qila oladi? Bizning betakrorligimizni ta’minlovchi tabiatning yana bir “usuli” ana shunday: bizning har birimiz ota-onamiz, bobo-momomiz, ularning ajdodlari singari o‘ziga xos genetik kombinatsiya mahsuli hisoblanamiz. Mitoz (yunoncha mitos so‘zidan olingan bo‘lib ip degan ma’noni anglatadi) quyidagicha sodir bo‘ladi: bo‘linish jarayonida xujayralar ikkita “sho‘ba xujayra”ga bo‘linadi, ularning har biri o‘z navbatida yana bir marta ikkita xujayraga bo‘linadi va xokazo. Mitozning biologik mazmuni reduplitsiyalangan (aniq nusxa olingan) xromosomalarning sho‘ba xujayralar o‘rtasida qat’iyan bir xilda taqsimlanishini anglatadi. Bu esa genetik jihatdan bir xil qiymatga ega xujayralar hosil bo‘lishini ta’minlaydi va xujayralar avlodi qatorida nasldan naslga o‘tishni saqlab qoladi. Bizning organizmimizdagi aksariyat xujayralar o‘rtacha taxminan 24 soat davom etadigan tipik xujayraviy davrni boshdan kechiradi (shundan taxminan 8 soatini xujayralarning boshlang‘ich o‘sishi, taxminan 6 soatini DNKning faol sintezlashuvi bilan kechadigan xromosomalar replikatsiyasi, taxminan 5 soatni xujayraning qaytadan o‘sishi va nihoyat ikkita sho‘ba xujayraning hosil bo‘lishi jarayoni taxminan 1 soat vaqtni oladi). Boshqa xujayralar esa faqat cheklangan vaqt oralig‘ida (masalan, asab xujayralarining o‘tmishdoshi bo‘lgan neyroblastlar) yoki zarar yetishi oqibatida (masalan, jigar xujayralari) bo‘linadi.
Meyoz (yunoncha so‘z bo‘lib, meiosis – kichraytirish degan ma’noni bildiradi) xujayralar bo‘linishining o‘ziga xos usuli bo‘lib, u xromosomalar sonining reduksiyasiga hamda xujayralarning diploid holatidan gaploid holatiga o‘tishiga sabab bo‘ladi. Meyoz natijasida jinsiy xujayralar – gametlar hosil bo‘ladi. Xuddi mitozda bo‘lgani kabi bu o‘rinda ham jarayon xromosomalar soni ikkiga ko‘payishidan boshlanadi, ammo meyozda har bir xujayra ikki marta bo‘linadi, shu bois birlamchi diploid (ya’ni juft xromosomalar hosil qiluvchi) xujayra 4 ta gameta hosil qiladi. Gametalarning har birida giploid miqdordagi (har bir juftlikdan bittadan) xromosoma bo‘ladi. Har bir gomologik xromosoma juftligining bitta a’zosi ishlab chiqarilayotgan gameta xujayralaridan biriga tushadi. Insondagi xromosomalar to‘plami (soni, o‘lchami, shakli) uning kariotipi deb ataladi. Odatda xromosoma to‘plamining tavsifi mitozning ma’lum bir bosqichlarida amalga oshiriladi. Bu paytda ularni qayd etishadi, bo‘yashadi, shunda har bir xromosoma yaqqol ko‘rinadigan bo‘ladi. 1.3-rasmda inson (erkak kishi) xromosomalarining mikrosurati berilgan: ularning soni 46 ta, yoki 23 juft, bu miqdorga bir juft jinsiy xromosoma (X va Y xromosomalar) ham kiradi. Meyoz va mitoz o‘ta aniq jarayonlar bo‘lishiga qaramay, xujayraning bo‘linishi jarayonida xatolar bo‘lishi mumkin. Xromosoma xatolari xromosoma aberratsiyalari deb ataladi (yoki xromosoma qayta qurilishi), ular insonning normal kariotipi buzib ko‘rsatilishiga olib keladi. Bunday xatolar o‘z o‘zidan yuz beradi, ammo ko‘p holllarda ma’lum bir muhit omillari (mutagenlar) ta’sirida yuzaga keladi. Xromosoma qayta qurilishining ikkita turi farqlanadi: a) bitta xromosomaga taalluqli qayta qurilishlar, bu– delesiyalar, defishenslar (oxirida xromosomalar yetishmovchiligi), duplikatsiyalar, inversiyalar; b) ikkita xromosomaga taalluqli bo‘lgan qayta qurilishlar – translokatsiyalar, ularning asosida gomologik bo‘lmagan xromosomalar o‘rtasida uchastkalar almashinuvi yotadi.
Ayrim holatlarda moyez jarayonida xromosomalar tarqalib ketmaydi, hamda gametlardan biri bitta xromosomaning ikkita nusxasini oladi, boshqasiga esa bitta ham nasib yetmaydi.
Ortiqcha xromosomaga ega bo‘lgan gametaning normal gameta bilan qo‘shilishida bitta xromosomaning uchta nusxasiga ega bo‘lgan organizm rivojlanadi. Bu hodisa trisomiya degan nom bilan ma’lum. 1.4-rasmda 15-xromosomaning trisomiyasiga ega bo‘lgan insonning kariotipi mikrosurati berilgan. Normal gametaning meyozda xromosomalardan birini yo‘qotgan gameta bilan qo‘shilishida esa ushbu xromosomaning faqat bitta nusxasiga ega bo‘lgan organizm rivojlanadi. Bu hodisa monosomiya deb ataladi.
Xromosomalar juda murakkab tuzilishga ega bo‘ladi, ammo 1924 yildayoq ularning murakkabliklarini bilmay turib, biolog olim R. Felgen ularda DNK mavjud bo‘lishini ko‘rsatib bergan edi. Ammo olimlar DNKni “nasldan naslga o‘tish birliklari”ga nisbat berishlari va DNK uyushgan va genlar (DNK tuzilmasidagi) xromosomada chiziqli tartibda joylashishi haqidagi xulosaga kelishlari uchun bir necha o‘n yilliklar zarur bo‘ldi. Genlar xromosomalar bo‘yicha bir tekisda taqsimlanmaydi: ayrim xromosoma uchastkalarida genlarning yig‘indisi yuqori bo‘lsa, boshqalarida nisbatan kam bo‘ladi.
Har bir genning o‘z xromosoma koordinatalari bo‘ladi. Ushbu koordinatalarni belgilash qulay bo‘lishi uchun xromosomalar lokus deb nomlanadigan maxsus birliklarga bo‘linadi. O‘z uzunligiga ko‘ra lokuslar bir xil bo‘lmaydi, ammo shunga qaramay, ular xromosoma bo‘ylab o‘tilgan masofani aks ettirish uchun maxsus “yo‘l ustunlari” vazifasini bajaradi. Agar inson genomidagi barcha xromosomalar uzunligini 100 foiz deb oladigan bo‘lsak, oqsillar sintezini nazorat qiluvchi genlar (tarkibiy genlar) butun xromosoma materialining taxminan 5 foizini tashkil qiladi. Qolgan 95 foiz orasida u qadar katta bo‘lmagan qismi tartibga soluvchi genlarga, ya’ni boshqa genlarning faolligini boshqaruvchi genlarga mansub bo‘ladi. Bugungi kunda ma’lum bo‘lishicha, xromosomalarning katta qismi umuman hech narsani kodlamaydigan nukleotidlarning ketma ketligidan iborat bo‘lar ekan.