Umumiy genetika asoslari. Режа: 1. Генетика предмети ва текшириш усуллари. 2. Генетиканинг ривожланиш босқичлари. 3. Генетиканинг ўзига хос объекти. 4. Генетиканинг асосий қонуниятлари. 5. Генларнинг ўзаро таъсири. 6. Ирсиятнинг хромасома назарияси • Biologik fanlar orasida eng muhimlaridan biri genetikadir. • Genetika — hayotning asosiy xususiyatlari irsiyat va o‘zgaruvchanlik qonuniyatlarini, bu qoniniyatlardan amaliy maqsadlarda oqilona foydalanish usullarini o‘rganadigan fandir. “Genetika” so‘zi grekcha “genesis” so‘zidan olingan bo‘lib, “kelib chiqish”, “tug‘ilishga taalluqli” degan ma’nolarni beradi. Genetika barcha tirik organizmlarga xos bo‘lgan xususiyat – irsiyat va o‘zgaruvchanlik qonunlarini o‘rganuvchi fandir. Irsiyat — organizmning o‘z belgisi va rivojlanish xususiyatlarini kelgusi avlodlariga o‘tkazish xossasidir. Irsiyat tufayli tur doirasidagi individlar o‘xshash bo‘ladi. O‘zgaruvchanlik — organizmlarning individual rivojlanish jarayonida yangi belgilarni kashf etish xossasidir. Генетиканинг текшириш усуллари Усул- лар Дурагайлаш Цитогенетик Молекуляр генетик Генетик инжененерия Соматик хужайралар генетикаси Популяцион статистик Онтогенетик • Дурагайлаш энг кўп қўлланиладиган усул бўлиб, у ёрдамида организмларни ўзаро чатиштириб олинган биринчи ва ундан кейинги бўғинларда белгиларнинг юзага чиқиш қонуниятлари ўрганилади. Дурагайлаш бўйича тадқиқотларни фақат организмлар даражасидагина эмас, балки ҳужайралар даражасида ҳам олиб бориш мумкин. • Цитогенетик усулдан ҳужайрадаги хромосомаларни ўрганишда фойдаланилади. Бу усул цитологик ва генетик усулларнинг ҳамкорлигига асосланган. Хромосомаларни суяк кўмиги ҳужайраларида ва лейкоцитларда ўрганиш жуда қулай. Тиббиёт амалиётида хромосомаларни ўрганишда асосан лейкоцитлардан фойдаланилади. Цитогенетик усул ёрдамида кариотип, жинсий хроматин, хромосома мутациялари, хромосома ҳариталарини тузиш, геномнинг келиб чиқиши ва бошқа кўпгина масалаларни ҳал қилиш мумкин. • Онтогенетик усул ёрдамида организмларнинг индивидуал ривожланиш даврида генларнинг белгиларни юзага чиқариши ўрганилади. Уруғланган тухум ҳужайрада, келгуси организм учун хос бўлган барча генлар бўлади. Лекин бу генларнинг ҳаммаси ҳам бараварига бир вақтда белгиларини юзага чиқаравермайди. Индивидуал ривожланишнинг эмбрионал даврида маълум бир генларнинг белгиси юзага чиққан бўлса, ундан кейинги даврларда эса, бошқа генларнинг таъсири юзага чиқади. Организм ривожланишининг қайси даврида қайси генлар таъсири юзага чиқишини билиш одам ирсиятини ўрганишда муҳим аҳамиятга эга. Популацион-статистик усул ёрдамида маълум генларнинг популяцияларда учраши ва тарқалиши ўрганилади. Тоза популяцияларда генлар бир хил нисбатда тарқалган бўлиб, бу нисбатан узоқ йиллар давомида ўзгармасдан сақланади. Шунинг учун бундай популяцияларда генетик мувозанат сақланади. Лекин табиатда идеал ҳолда тоза бўлган популяциялар йўқ. Чунки популяциялардаги генетик жараёнларга доимо ички ва ташқи омиллар таъсир қилиб, унинг мувозанат ҳолатини ўзгартиради. Популяцияларни кузатишдан олинган натижалар математик усуллар билан ҳисобланиб, популяцияларнинг генетик структураси тўғрисида маълум хулосалар чиқарилади. • Соматик ҳужайралар генетик усули ёрдамида ҳар хил организмларга мансуб бўлган соматик ҳужайраларни чатиштирилиб,улардаги хромосомаларнинг генетик ҳариталари тузилади. Бунинг учун маълум бир тур соматик ҳужайраларни организмдан ажратилган ҳолда кўпайтирилиб, бир хил генотипга эга бўлган ҳужайралар тўплами (клонлар) олинади. Шундай бир хил генотипли ҳужайраларга мутаген таъсир эттириб ирсияти ўзгарганларини ажратилади ва уларни биохимик усулларда текширилади. Ирсияти ўзгарган ҳужайраларни тўлиқ ўрганиб бўлингач уларни ўрганилиши керак бўлган ҳужайра билан чатиштирилиб янги белгини юзага чиқарган геннинг хромосомадаги ўрни аниқланилади. Генетиканинг текшириш усуллари Дурагайлаш усули Цитогенетик усул Онтогенетик усул Популяцион-статистик усул Соматик ҳужайралар генетикаси усули Молекуляр генетик усул Генетик инженерия усули Классик (1900-1930 йй) Неоклассик (1930-1953 йй) Синтетик (1953 йилдан ҳозиргача) Генетикнинг ривожланиш босқичлари Генетикнинг ривожланиш босқичлари Классик 1900 - 1930 Г.де-Фриз, К.Корренс, К.Чермак, В.Иoгансен, Т.Х.Морган Неоклассик 1930 - 1953 Э.Чаргоф, Дж. Уотсон, Ф.Крик, Синтетик 1953 йилдан хозирга ча С.Бензер, А.Коренберг, Ф.Жакоб, Ж.Мано Х,Темин, Д.Балтимор Генетиканинг классик даври 1900-йили бир-биридан бехабар ҳолда учта олимнинг уч хил давлатда, яъни Г. де Фриз (Голландия), К.Корренс (Германия) ва К.Чермак (Австрия) ҳар хил организмларда ирсият қонуниятларини қайтадан кашф қилишлари билан бошланади. Ирсият қонуниятларини биринчи бўлиб чех олими Г. Мендел (1865) кашф этган эди. Лекин Мендел қонуниятлари қайтадан кашф қилинган 1900- йил генетиканинг юзага келган йили ҳисобланади. Бу даврнинг дастлабки йилларида генетиканинг ривожланишида кўп кийинчиликлар бўлди. Шунга қарамасдан ирсият қонуниятларини ўрганиш бўйича йиғилган маълумотлар асосида ген назарияси яратилди. Ўша даврнинг йирик олимларидан В.Бетcон, Г.Мендел қонунлари фақат ўсимликларгагина хос бўлмасдан, микроорганизмларга, ҳайвонларга ва одамга ҳам оид эканлигини кўрсатди. 1903-йили В. Иоганнсен ирсияти бир хил бўлган, яъни генетик жиҳатдан тоза организмларда ирсий белгиларнинг наслдан наслга ўтиш қонуниятларини, 1909-1911-йиллари америкалик олим Т.Х.Морган ирсиятнинг хромосома назариясини яратди. Морган назариясига кўра ирсий белгиларни юзага чиқарувчи генлар хромосомаларда жойлашган бўлиб, шу хромосомалар орқали наслдан-наслга ўтади. • Генетиканинг неоклассицизм даври бошларига келиб, ирсиятни ўрганишнинг молекулар асослари яратила бошланди. Ирсий ахборотни ўзида сақловчи, ва уни юзага чиқарувчи омил аниқланди. Ирсиятни молекулар даражада ўрганишга биринчи бўлиб асос солган олим Н.К.Колцовдир. Колцов фикрича, ирсий ахборотни ўзида сакловчи ва уни юзага чиқарувчи омил оқсилдан иборат. Лекин ҳозирда бизга ирсий омил (ген) оқсилдан эмас, балки ДНК дан тузилгани маълум бўлди. Шунга қарамасдан Н.К.Колцовнинг фикри жуда катта аҳамиятга эга. Бу даврда ген бўлинмас деган тушунча ҳукм сурар эди. Бу масала билан қизиқкан А.С.Серебровский (1929) дрозофила пашшасига рентген нурини таъсир эттириб босқичли аллелизм ҳодисасини кузатди ва геннинг майда қисмлардан иборатлигини, яъни геннинг бўлиниши мумкинлигини исботлади. • 1940-йилларга келиб Г.Бидл ва Е.Татум ген иштирокида ферментнинг синтез қилинишини, фермент таъсирида эса белгининг юзага чиқишини (битта ген - битта фермент) кўрсатдилар. 1944-йили америкалик микробиолог олим О. Эвери Рокфеллер институтида ирсиятнинг моддий асоси оқсил бўлмасдан ДНК молекуласи эканлигини исботлаб берди. 1952-йили Херши ва Чейз бактерияга вирус тушганда вируснинг фақат ДНК молекуласи бактерия ҳужайрасига киришини аниқладилар. Россияда тиббиёт генетикасининг ривожига С.Н.Давиденко ХХ асрнинг 30-йилларда асос солиб, нейрогенетикани ривожлантирди ва ирсий касалликларнинг гетерогенлигини аниқлади. • Генетиканинг синтетик даври бошланишида барча генетикларнинг диққат-эътибори ирсий ахборотни ўзида сақловчи ва келгуси наслга ўтказувчи ДНК га қаратилди ҳамда унинг кимёвий таркиби ҳамда структураси ўрганила бошланди. Колумбия университетининг биокимёвий олими Э.Чаргофф ДНК таркибида азотли асослардан А (аденин) миқдори Т (тимин) миқдорига, Г (гуанин) миқдори Ц (цитозин) миқдорига айнан тўғри келишини аниқлади. 1953-йили Дж.Уотсон ва Ф.Крик ДНК молекуласининг структураси иккита параллел занжирдан иборат эканлигини исбот қилдилар. 1955-йили С.Бензер ген бир чизиқ бўйлаб жойлашган нуклеотидлардан ташкил топган ДНК нинг бир бўлаги эканлигини кашф этди. Белгиларнинг ирсийланиш қонуниятлари Ирсиятнинг асосий қонуниятлари Биринчи авлод дурагайларининг бир хиллилик қонуни Иккинчи авлод дурагайларида белгиларнинг ажралиш қонуни Ирсий омилларнинг (генларнинг) мустақил тақсимланиш қонуни Белгиларнинг ирсий омиллар (генлар) орқали юзага чиқиш қонунияти Ирсий омилнинг (генларнинг) жуфт (аллел) ҳолатда бўлиши қонунияти Ирсий омилнинг (генларнинг) нисбатан доимий бўлишлиги қонунияти Ирсиятнинг асосий конуниятлари Белгиларнинг ирсий омиллар(ген- лар) оркали юзага чикиш конунияти Ирсий омилнинг(ген- ларнинг)жуфт (аллел) холатда булиш конунияти Ирсий омилнинг(ген- ларнинг) нисбатан доимий булишлиги конунияти Белгиларнинг ирсийланиш конуниятлари Биринчи авлод дурагайлари- нинг бир хиллилик конуни Иккинчи авлод дурагайларида белгиларнинг ажралиш конуни Ирсий омилларнинг (генларнинг) мустакил таксимланиш конуни Монодурагай чатиштириш Р ♀АА х ♂аа G А А а а Ғ1 Аа Аа Аа Аа Фенотип буйича: Бир хил Генотип буйича: Бир хил, гетерозиготали Р ♀Аа х ♂АА G А а А а Ғ2 АА Аа Аа аа Фенотип буйича: 3 : 1 нисбатда ажралиш Генотип буйича: 1 : 2 : 1 нисбатда ажралиш Монодурагай чатиштиришнинг цитологик асослари Р ♀ ●● х ♂▌▌ G ● ● ▌ ▌ Ғ1 ▌● ▌● ▌● ▌● Фенотип буйича: Бир хил Генотип буйича: Бир хил, гетерозиготали Р ♀▌● х ♂▌● G ▌ ● ▌ ● Ғ1 ▌▌ ▌● ▌● ●● Фенотип буйича: 3 : 1 нисбатда ажралиш Генотип буйича: 1 : 2 : 1 нисбатда ажрали Таҳлил қилувчи чатиштириш. Белгиларнинг мустақил ҳолда наслдан-наслга ўтишини дидурагай чатиштиришдан чиққан натижани таҳлил қилиш Полудурагай чатиштириш Генлар тўлиқ доминантлик хусусиятига эга бўлган организмларни чатиштиришда кузатиладиган фенотип, генотип, гаметалар сони Генларнинг ўзаро таъсири хиллари Аллел генларнинг ўзаро таъсири Аллел бўлмаган генларнинг ўзаро таъсири Тўлиқ доминантлик Чала доминантлик Ўта доминантлик Кодоминант-лик Комплемен- тарлик Эпистаз Полимерия Чала доминантлик • Цистинурия касаллигининг юзага чиқишида ҳам чала доминантлик ҳодисасини кузатиш мумкин. Рецессив гени бўйича гомозиготали (аа) одамнинг буйрагида тош ҳосил бўлиши мумкин, гетерозиготали (Аа) организмда тош ҳосил бўлмайди, лекин сийдикда цистиннинг миқдори ошиб кетади. Доминант гени бўйича гомозиготали организмда эса тош ҳосил бўлмайди. • Масалан: одам гемоглобини жуда кўп хилма хил вариантларга эга. Гемоглобин иккита занжирдан ташкил топган: L- занжир 141 та, в-занжир эса 146 та аминокислота қолтиқларидан иборат. Агар бу аминокислота кетма- кетлигидан бирортаси ўзгарса, гемоглобин функцияси ўзгаради. Кўп ҳолларда НВА ва мутант шаклидаги НВС ва НВS учрайди. НВА олтинчи ҳолатида глутамин кислотага эга, НВS да эса глутамин кислота ўрнида валин, НВС да -лизин бўлади. Гомозигот ҳолатдаги НВS ва НВС оғир камқонликка олиб келади, НВА/ НВS ҳолатда эса ўроқсимон камқонлик ривожланади. Организмда икки хил аллелнинг иштироки икки хил вариантдаги гемоглобин полипептиди ҳосил бўлишига олиб келади. КЎП АЛЛЕЛЛИК Агар аллелларнинг сони иккитадан ортиқ бўлса, кўп аллеллик дейилади. Бундай аллел генлар битта доминант геннинг бир неча маротаба мутацияга учраши натижасида келиб чиқади КОДОМИНАНТЛИК • Одамдаги тўрт хил қон гуруҳи битта геннинг учта аллели IА, IB, I0 иштирокида юзага чиқади. Аллел I0 (i) рецессив аллел бўлиб, унга нисбатан IА (II гуруҳ) IB (III гуруҳ) аллеллари доминант ҳисобланади. IА ва IB аллеллар биргаликда (IА ва IB) IV гуруҳ қонини белгилайди, яъни бу генларнинг таъсири кодоминантлик билан юзага чиқади. Демак , I гуруҳ қонининг генотипли I0I0 (ii), II гуруҳники IАIА ёки IАI0 (IАi), III гуруҳники IBIB ёки IBI0 (IBi), IV гуруҳ генотипи эса IAIB. • Ўта доминантлик–Гетерозигота ҳолатида (Аа) доминант геннинг таъсири кучлироқ намоён бўлади Комплементарлик • Одамларда ретинобластома ва нефробластомаларнинг пайдо бўлиши иккита аллел бўлмаган геннинг комплементар таъсири билан тушунтирилади. Нормада эшитиш қобилияти ҳам иккита аллел бўлмаган доминант ген иштирокида (АB,аb) юзага чиқади. Бу генлардан биттаси ички қулоқдаги чиғаноқнинг, иккинчиси эса эшитув нервининг нормада ривожланишини таъминлаб туради. Доминант генли гомозиготалар ва гетерозиготалар нормада эшитиш қобилятига эга бўлади. Битта ёки иккала генлар бўйича рецессив гомозиготалар эшитиш қобилятига эга бўлмасдан кар бўлиб туғилади. AABB, AAbb, aaBB, aabb • Сут эмизувчиларнинг ҳужайраларида вирусга қарши махсус оқсил, яъни интерферон ишлаб чиқарилади. Интерфероннинг ҳосил бўлиши иккита аллел бўлмаган геннинг комплементар таъсирига боғлиқ. Бу генларнинг бири иккинчи хромосомада, иккинчиси эса бешинчи хромосомада жойлашган. Вояга етган кишиларнинг гемоглобинида ҳар бири алоҳида ген билан бошқариладиган тўртта полипептид занжири бўлади. Демак, гемоглобин молекуласининг синтезида тўртта компелементар генлар қатнашади. Эпистаз • Ўзига аллел бўлмаган биронта геннинг таъсирини йўқотиб, ўзининг белгисини юзага чиқарувчи генга - эпистатик, белгисини юзага чиқара олмайдиган генга гипостатик ген дейилади. • Генларнинг эпистаз таъсири одамларда унча яхши ўрганилган эмас. Лекин мисол тариқасида қон гуруҳларининг наслдан- наслга ўтишини ўрганишда хиндларнинг бир оиласида топилган "Бомбей феномени" деган ҳолатни олиш мумкин . Бу оиладаги отанинг қон гуруҳи биринчи - 0, онаники учинчи - В бўлиб, улардан биринчи - 0 қон гуруҳли қиз туғилган. Шу киз иккинчи - А қон гуруҳли йигитга турмушга чиққан ва улардан иккита қиз туғилиб, биттасининг қон гуруҳи - АВ, иккинчисиники эса 0 эди. Кизчаларнинг бирида тўртинчи қон гуруҳи - АВ бўлишлигини қандай тушунтириш мумкин? Шу оила аъзоларининг айримлари биринчи қон гуруҳига эга бўлсаларда, учинчи (B) ёки иккинчи (А) қон гуруҳларини белгиловчи генларни ўзларида сақлаши мумкин ва бу оила аъзолари жуда кам учрайдиган рецессив эпистатик (супрессор) гени бўйича гомозиготали деб тахмин килинади. «Бомбей феномини» кузатилган оила шажараси Шулардан иккитаси қизлар бўлиб бирининг қон гуруҳи - АB (IAIBCc), иккинчисиники эса - 0 (iiCc). Тўртинчи қон гуруҳли кизнинг генотипида рецессив эпистатик геннинг (c) доминант аллели бўлиб (C), c геннинг эпистатик таъсирини йўкотади. Натижада IА ва IB аллеллар биргаликда тўртинчи гуруҳли қонни(IAIBCc), яъни ўз белгисини юзага чиқаради. Полимерия. Плейотропия Бирламчи Иккиламчи Ген Оқсил фермент Кимёвий реакциялар кетма-кетлиги А-белги B-белги C-белги Ген Оқсил фермент Кимёвий реакциялар кетма-кетлиги А-белги B-белги C-белги • Генларнинг экспрессивлиги ва пенетрантлиги. "Экспрессив" ва "пенетрант" тушунчаларини биринчи бўлиб фанга 1927-йили рус олими Н.В. Тимофеев-Ресовский киритган. Экспрессивлик. Ген иштирокида фенотипда юзага чиқадиган белгининг ҳар хил даражада пайдо бўлишига шу геннинг экспрессивлиги дейилади. • Масалан, одамда битта ген таъсирида юзага чиқадиган бирор фенотипик белги худди шундай гени бўлган бошқа одамда, бундай юзага чиқмайди. Бу белги айрим одамларда сезиларсиз даражада пайдо бўлса, айримларда ўртача ва бошқаларда жуда яққол ифодаланиб организмнинг морфологик ва физиологик жиҳатдан бузилишига олиб келиши мумкин. Ҳосил бўлган белги агар нормадан озгина фарқ қилса, шу белгини ривожлантирувчи ген паст даражали экспрессивликка эга эканлигини кўрсатади. Агар белги нор- мадан жуда катта фарқ қилса геннинг юқори даражали экспрессивлигини билдиради. Геннинг экспрессивлиги ген белгисини юзага чиқаришда унинг ўзгарувчанлигини кўрсатади Пенетрантлик. Ген юзага чиқарган фенотипик белгининг сон жиҳатидан ифодаланишига пенетрантлик дейилади. • Бу кўрсаткич фоиз билан белгиланади. Маълум бир ген ўз белгисини шу генга эга бўлган организм- ларнинг ҳаммасида ҳам юзага чиқаравермайди, яъни айрим организмларда шу геннинг белгиси фенотипда юзага чиқса, бошқаларида эса чиқмаслиги мумкин. Агар геннинг пенетрантлиги 100% дейиладиган бўлса, бу ген рецессив ҳолда - гомозиготали (аа), доминант ҳолда гомозиготали (АА) ва гетерозиготали (Аа) организмларнинг барчасида ўз белгисини юзага чиқаради. Агар геннинг пенетрантлиги 50 % дейилса, шу белги фақат 50% организмлардагина пайдо бўлади.