I bob. Rekombinatsiya

Rekombinatsiya va sog'liq
Biz allaqachon DNKni tiklash mumkinligini ko'rdik, ammo unga zarar etkazadigan narsa emas. Darhaqiqat, deyarli har bir narsa DNKga zarar etkazishi mumkin, bu tuzatilmaydigan noto'g'ri replikatsiya bilan boshlanadi.
Ammo bundan tashqari DNK ultrabinafsha nurlari, ionlashtiruvchi nurlanish, uyali nafas olish natijasida hosil bo'ladigan erkin kislorod radikallari va biz nima iste'mol qilsak, chekamiz, nafas olsak, yutsak yoki tegsak, zarar etkazishi mumkin.
Baxtimizga, DNKni himoya qilish uchun hayotdan voz kechishingiz shart emas. Siz ba'zi narsalardan voz kechishingiz kerak, ammo katta ishni hujayraning o'zi amalga oshiradi. DNKning zararlanishini aniqlash va uni tiklash mexanizmlari genetik asosga ega va ularning etishmasligi juda katta oqibatlarga olib keladi.
Gomologik rekombinatsiya nuqsonlari bilan bog'liq kasalliklar, masalan, Bloom va Verner sindromlari, oilaviy ko'krak va tuxumdon saratoni va boshqalarni o'z ichiga oladi.


Xromosomalararo mutatsiyalar , yoki qayta tashkil etish mutatsiyalari- gomologik bo'lmagan xromosomalar orasidagi bo'laklar almashinuvi. Bunday mutatsiyalar deyiladi translokatsiyalar (lotincha "trans" - uchun, orqali + "locus" - joy) (34-rasm).
- "markaziy" birlashish (Robertson translokatsiyasi) - ikkita akrosentrik xromosomalarning ularning sentromeralari hududida qisqa qo'llarning yo'qolishi bilan bog'lanishi (36-rasm). Bunday mutatsiyalar bilan nafaqat yangi morfologiyaga ega bo'lgan xromosomalar paydo bo'ladi, balki ularning karyotipdagi soni ham o'zgaradi.
Tsentromeralar orqali xromatidlarning ko'ndalang yorilishi bilan "singil" xromatidlar bir xil genlar to'plamini o'z ichiga olgan ikki xil xromosomaning "oyna" qo'llariga aylanadi. Bunday xromosomalar deyiladi izoxromosomalar.
Xromosoma ichidagi (deletsiya, inversiya va dublikatsiya) ham, xromosomalararo (translokatsiyalar) ham aberratsiyalar va izoxromosomalar xromosomalar tuzilishidagi fizik o'zgarishlar, shu jumladan mexanik uzilishlar bilan bog'liq.
Xromosomalardagi tavsiflangan tarkibiy o'zgarishlar, qoida tariqasida, ona hujayraning bo'linishidan keyin yangi avlod hujayralari tomonidan olingan genetik dasturning o'zgarishi bilan birga keladi.
1) genlarning miqdoriy nisbati o'zgaradi (o'chirish va dublikatsiyalar bilan),
2) xromosomadagi nisbiy pozitsiyaning o'zgarishi (inversiya va transpozitsiya bilan) yoki boshqa bog'lanish guruhiga o'tish (translokatsiya bilan) tufayli ularning ishlash xarakteri o'zgaradi.
Ko'pincha xromosomalardagi bunday strukturaviy o'zgarishlar tananing individual somatik hujayralarining hayotiyligiga salbiy ta'sir qiladi, ammo gametalarning prekursorlarida yuzaga keladigan xromosomalarning qayta tuzilishi ayniqsa jiddiy oqibatlarga olib keladi.
Xromosoma aberratsiyasining ma'nosi . Biroq, xromosoma mutatsiyalarining odatda noqulay oqibatlariga qaramay, ba'zida ular hujayra va organizmning hayotiga mos keladi va biologik evolyutsiya asosidagi xromosoma tuzilishining evolyutsiyasi imkoniyatini beradi.
Shunday qilib, kichik o'chirishlar bir necha avlodlar uchun geterozigotli holatda saqlanishi mumkin. Ko'paytirishlar o'chirishdan ko'ra kamroq zararli, garchi ortib borayotgan dozada (genomning 10% dan ko'prog'i) katta miqdordagi material organizmning o'limiga olib keladi.
Ko'pincha Robertson translokatsiyasi hayotiy bo'lib, ko'pincha irsiy material miqdorining o'zgarishi bilan bog'liq emas. Bu yaqin turlarning organizmlari hujayralaridagi xromosomalar sonining o'zgarishini tushuntirishi mumkin. Masalan, Drosophilaning turli turlarida gaploid to'plamdagi xromosomalar soni 3 dan 6 gacha bo'lib, bu xromosomalarning birlashishi va ajralish jarayonlari bilan izohlanadi.
Ehtimol, Homo sapiens turlarining paydo bo'lishining muhim momenti uning maymunga o'xshash ajdodidagi xromosomalardagi tarkibiy o'zgarishlar bo'lgan. Aniqlanishicha, odamning ikkinchi yirik xromosomasining ikki qoʻli zamonaviy maymunlarning ikki xil xromosomalariga (shimpanzelar 12 va 13, gorillalar va orangutanlar 13 va 14) mos keladi. Ehtimol, bu inson xromosomasi ikkita maymun xromosomasining Robertson translokatsiyasiga o'xshash markazlashtirilgan sintezi natijasida hosil bo'lgan (37-rasm).
Translokatsiyalar, transpozitsiyalar va inversiyalar xromosomalar morfologiyasining sezilarli o'zgarishiga olib keladi, bu ularning evolyutsiyasi asosida yotadi. Inson xromosomalarini tahlil qilish shuni ko'rsatdiki, uning 4, 5, 12 va 17-xromosomalari mos keladigan shimpanze xromosomalaridan peritsentrik inversiya bilan farqlanadi.
Xromosoma tuzilishining o‘zgarishi to‘rt sinfga bo‘linadi. Bular delesiya, duplikatsiya, inversiya va translokatsiyadir. Delesiya – xromosomaning ayrim qismini uzilishi. Delesiya birinchi marotaba 1917 yili amerikalik olim Bridjes tomonidan X xromosomada genetik taxlil orqali aniqlangan. Delesiya gomozigota holatda odatda letal xossaga ega bo‘ladi. Xromosomaning juda kichik qismini yo‘qolishi letal bo‘lmasligi mumkin. Lekin xromosomaning bir muncha kattaroq bo‘lagini ajrab ketishi ayanchli oqibatlarga sababchi bo‘ladi. Masalan, odamlarda 5 xromosomaning kalta yelkasidagi delesiya oqibatida kalla suyagining kichik bo‘lishi, bolaning rivojlanishining sekinlashishi va aqliy zaif ro‘y beradi. Shuningdek odamlarda 4, 13, 18 xromosomalardagi delesiya ham tanadagi kamomatlikga, masalan, aqli pastlikga sababchi bo‘ladi.
Duplikatsiyada xromosomalarning ba’zi bir qismlari ikki marotaba ortadi. Duplikatsiyaga yo‘liqqan qismlar xromosomalarda yonma-yon joylashadi. Duplikatsiyalar fenotipda namoyon bo‘lishi mumkin. Masalan, drozofila meva pashshasi ko‘zidagi Bar mutatsiya X xromosomadagi duplikatsiya oqibatida paydo bo‘lgan. Bar mutatsiyada ko‘zdagi fasetkalar kamayib ketadi. Bir necha nukleotidlardan iborat DNKning unchalik katta bo‘lmagan qismi gen tarkibiga qo‘shilishi bir necha marotaba takrorlanishi mumkin. Masalan sichqonlar genomining 10% ga yaqini tez takrorlanadigan nukleotidlar izchilligidan tuzilgan. Ularning takrorlanishi 10⁶ martaga teng. Ba’zi strukturali genlar eukariot organizmlar genotipida ikki nusxadan iborat bo‘ladi.
Inversiya ham xromosoma mutatsiyasining bir xili. U sodir bo‘lgan taqdirda xromosomadagi genlar soni ortmaydi hamda kamaymaydi, lekin ayrim qismi xromosomadagi o‘z o‘rnini 180⁰ ga o‘zgartiradi. Inversiya ikki xil bo‘ladi. 180⁰ ga o‘zgargan xromosomaning bir qismida sentromera ham bo‘ladi, ikkinchi qismida esa sentromera bo‘lmaydi. Inversiyaning birinchi xilini peritsentrik inversiya, ikkinchi xili paratsentrik inversiya deyiladi.
Translokatsiya deganda ikkita nogomologik xromosomalarning o‘zaro ayrim bo‘laklari bilan o‘rin almashishi tushuniladi. Translokatsiya hayvon hujayralarida ham o‘simlik hujayralarida ham kuzatiladi. Nogomologik xromosomalari translokatsiyaga uchragan organizmlarda nasl qoldirish kamroq bo‘ladi. Gomozigot resiprok translokatsiyaga uchragan xromosomalarda genlarning birikish guruxi o‘zgaradi. Dastlab xromosomaga birikmagan genlar endilikda xromosomaga birikkan bo‘ladi yoki aksincha hodisa ro‘y beradi.
Transpozitsiya – bu DNK kichik bo‘lagini bir xromosoma yoki boshqa xromosoma bo‘ylab ko‘chib yurishidir. Bu hodisa dastlab 1950 yilda amerika olimasi Barbara Mak Klintok tomonidan makkajo‘xori donida ixtiro qilingan. Transpozitsiya genetik birliklarni xromosoma bo‘ylab xarakatlanishi natijasidir. Bunday genetik birliklar ikki tipga ajratiladi. Ularning birinchisi insersiya deb atalib, u DNK kalta bo‘lagidan iborat, u o‘z-o‘zini tiklash qobiliyatiga ega. Ikkinchi kalta bo‘lagi transpozon deb nomlanadi. U o‘zini tiklash to‘g‘risidagi axborotdan tashqari fenotipik belgilarni ham kodlashda qatnashadi. Ba’zi genetik birliklarni xromosomada mavjudligi DNKdagi genlarning turg‘un bo‘lmasligiga olib keladi. Shunga ko‘ra ular asosiy genetik elementlar ta’sirida turli mutatsiyalarni hosil qiladilar. Mazkur genetik elementlar faqat DNKdagi genlarnigina emas, ayni vaqtda xromosoma tuzilishini ham o‘zgartirishi mumkin.
Aniqlanishicha Mak Klintok tasvirlagan xromosoma bo‘ylab ko‘chib yuruvchi yoki «sakrovchi» genetik bo‘lak birgalikda funksiya bajaruvchi ko‘p genlar birikmasidan iborat bo‘lib makkajo‘xori so‘tasida donlarni antotsian (qizil) pigmentini sintezini ta’minlaydi. Ana shu genlar birikmasidagi genlardan birortasi nofaol bo‘lsa donda antotsian rang kuzatilmaydi.
«Sakrovchi» genetik elementlar keyinchalik ko‘pchilik eukariot va prokariot organizmlarda ham aniqlandi. Hanuzgacha mazkur genetik elementlar organizm uchun foydali funksiyaga egami degan masala hal etilmagan. Ba’zi olimlar «sakrovchi» genetik elementlar «xudbin DNK» bo‘lib, faqat o‘z-o‘zini ko‘paytirish funksiyasini bajaradi, organizm uchun hech qanday foyda keltirmaydi degan fikrni quvvatlaydilar. Bunga qarama-qarshi o‘laroq «sakrovchi» genetik elementlar xromosomada har xil mutatsiyalarni hosil etish qobiliyatiga ega bo‘lib, xromosomalarning ichki tuzilishini o‘zgarishiga olib kelishadi degan mulohazalar bor.
Genom mutatsiyasi genotipning barcha sistemasini qamrab oladi. U poliploidiya geteroplodiyaga ajraladi. Poliploidiya deganda xromosoma to‘plamini karra ortishi, geteroplodiya atamasi ostida esa xromosoma sonini ortishi yoki kamayishi tushuniladi. Dastlab 1889 yilda I.I.Gerasimov spirogira suv o‘tiga yuqori harorat bilan ta’sir etib yadro moddasini ikki hissa ko‘payishiga erishgan. Poliploidiya atamasini birinchi bo‘lib fanga 1916 yilda G.Vinkler kiritgan. U yunoncha poly-ko‘p marotaba va plooseidos-tur degan ma’noni anglatadi. Poliploidiya doimo olimlar diqqat markazida bo‘lgan. Chunki 1909 yili R.Geyts G.de Frizning mutatsion nazariyasi uchun asos bo‘lgan enotera o‘simligi mutant bo‘lib, tabiiy tetraploid (2p=24) ekanligini ma’lum qildi. Poliploidiyalarga qiziqish XX asrning 40 yillarida birmuncha ortdi. Bunga asosiy sabab amerika tadqiqotchilaridan Bleksli va Eyveri o‘simlik urug‘larini kolxitsin alkoloidi bilan ta’sir qilish natijasida ko‘plab poliploid formalarni oldilar. Aniqlanishicha kolxitsin alkoloidi hujayralar bo‘linayotganda bo‘linish urchug‘ini hosil etmaydi va oqibatda mitozning metafazasida xromosomalar ikki qutbga tarqalmay ona hujayra markazida qoladilar.
Poliploidiya tabiatda keng tarqalgan hodisadir. Eukariot organizmlardan zamburug‘larda, suvo‘tlarda, gulli o‘simliklarda poliploid formalar ko‘p uchraydi. Infuzoriyalarning makronukleusi ham yuqori darajada poliploid hisoblanadi. Hayvonlar orasida poliploid organizmlar nihoyatda kam tarqalgan. Lekin ayrim ixtisoslashgan organlar, chunonchi, sutemizuvchi hayvonlar jigar, ichak to‘qimasi, so‘lak bezi poliploid ekanligi aniqlangan.
O‘simliklarda sun’iy ravishda poliploid formalarni hosil etishda kolxitsin alkoloididan tashqari vinblastin, achitqi zamburug‘larida kamfora foydalaniladi. Poliploidiya ikki xil bo‘ladi: avtopoliploidiya va allopoliploidiya. Avtopoliploidiya bir turga mansub organizmlarda xromosomalarning karra ortishi tufayli paydo bo‘ladi. Avtopoliploidlar muvozanatli (4n, 6n, 8n va hokazo) va muvozanatsiz (3n, 5n, 7n va hokazo) ga ajraladi. Muvozanatli avtopoliploidlar xromosomasi diploid bo‘lgan organizmga qaraganda yirik poyali, bargli, gulli, urug‘li bo‘ladi. Poliploid hujayralar hamda yadrolar diploidli hujayralarga, yadrolarga qaraganda yirikdir. Ko‘pgina o‘simliklarda poliploid qatorlar bo‘lib ular xromosoma soni 2n, 10n gacha boradi. Gulli o‘simliklarda ayniqsa ko‘p avlodlar poliploid qatorlardan iborat.