Ген

Мавод аз Википедиа — донишномаи озод
Jump to navigation Jump to search

Ген (юн.-қад. γένος — мабдаи насл, пайдоиш) — воҳиди одитарини ирсият. Ген як қисми молекулаи кислотаи дезоксирибонуклеат – КДН (дар баъзе вирусҳо кислотаи рибонуклеат – КРН) аст.

Таърих[вироиш]

Аз насл ба насл гузаштани нишонаҳои волидайн ба донишмандони қадим Демокрит, Буқрот ва дигарон маълум буд. Бо вуҷуди ин, мавҷудияти омилҳои одитарини ирсиро соли 1865 табиатшиноси чех ген Мендел исбот кардааст. Мендел генҳоро ба ду гурӯҳ ҷудо намуд: генҳои ошкор (доминантӣ; падидаҳояшон ба генҳои дигар вобастагӣ надоранд) ва генҳои нуҳуфта (ретсессивӣ; онҳоро генҳои афзалиятдошта (доминантӣ) фурӯ менишонанд). Солҳои 1910–13 биологи амрикоӣ Т. Морган ҳамроҳи шогирдонаш дар таркиби хромосомаҳо ба тарзи дарозрӯя ҷой гирифтани генҳоро исбот намуд. Соли 1899 олими рус С. И. Коржинский ва соли 1900 олими ҳолландӣ де Фриз ҳолати дар шароити табиӣ тағйир ёфтани генҳои ҷудогона – мутатсияҳоро шарҳ доданд. Солҳои 1925–28 олимон зери таъсири радиатсия ва маводди кимиёӣ мутатсияҳои сунъиро ба вуҷуд оварданд, ки барои таҳқиқи тағйирпазирии ген мусоидат кард. Ҳамзамон ошкор гардид, ки баъзе генҳо дучори таҳаввул мешаванд.

Бо вуҷуди комёбиҳои назарраси генетика сохти кимиёӣ ва табиати физикии ген маълум набуд. Соли 1944 олими амрикоӣ Т. Эйвери муқаррар кард, ки дар бактерияҳо аломатҳои ирсиро молекулаҳои кислотаи дезоксирибонуклеат (КДН) интиқол медиҳанд. Қатъи назар аз ин, то охири солҳои 40 асри 20 чӣ будани маводди ирсиятро олимон ошкор сохта натавонистанд. Соли 1953 баъди аз ҷониби биологи амрикоӣ Д. Уотсон ва физики англис Ф. Крик кашф шудани сохту хусусияти КДН маълум гашт, ки генҳо дар молекулаи худи КДН қарор доранд. То ин замон ақидае роиҷ буд, ки дар генҳо оид ба сохти дурусти сафедаҳои ферментие, ки таассури мавҷудоти зиндаро идора мекунанд, нишонае мавҷуд аст ва ҳар ген як қисми молекулаи КДН-ро ишғол карда, тартиби дар занҷирҳои полипептидии сафедаҳои ферментӣ ҷойгир шудани аминокислотаҳоро ба рамз медарорад. Ба ҳар аминокислота се нуклеотид, ки дар КДН пасопеш қарор доранд (триплет ё кодон), мувофиқ меояд. Ген зери таъсири радиатсияи ионҳо, нейтронҳо, пайвастҳои кимиёӣ (мутагенҳо) тағйир меёбад, ки ин дар шароити табиӣ ба ҳар 100 ҳазор ё 1 млн одам як нафар рост меояд. Мутантзо (мутаген)-ҳои кимиёӣ ва шуоӣ суръати тағйирот (мутатсия)-ро даҳҳо ва садҳо маротиба меафзоянд. Барои он ки аломатҳои ирсӣ дар насл маҳфуз монанд, бояд дар ген мавқеи пайиҳами нуклеотидҳо бетағйир бошад. Дар акси ҳол, зери таъсири гени тағйирёбанда сафедае ташаккул меёбад, ки сохту фаъолияти нодуруст дорад. Солҳои 60 асри 20 ба туфайли комёбиҳои генетикаи молекулавӣ таркиби нуклеотидҳои сегона, ки 20 аминокислотаи асосиро ба рамз медароранд, муқаррар гашт. Дар натиҷа маълум шуд, ки ҳуҷайра метавонад молекулаҳои КДН-ро чун ноқили аломатҳои ирсӣ афзун гардонад (репликатсия). Соли 1961 олимони фаронсавӣ Ф. Яакоб ва Ж. Моно генҳоро ба ду гурӯҳ ҷудо карданд: генҳои таркибӣ (сохторӣ), ки тавлиди сафедаҳои хос, яъне ферментҳоро идора мекунанд ва генҳои муназзим, ки фаъолияти генҳои таркибиро назорат менамоянд.

Асоси молекулярӣ[вироиш]

Мавҷудоти зинда аз рӯйи нишонаҳои сохти ҳастаи ҳуҷайра ба ду гурӯҳ – эукариотҳо ва прокариотҳо тақсим мешаванд. Дар эукариотҳо, аз ҷумла инсон, ҳар хромосома як молекулаи дарози КДН дорад, ки мумкин аст ноқили чандин ҳазор ген бошад. Дар прокариотҳо мушобеҳи хромосома молекулаи ягонаи КДН аст. Он дорои садҳо ген мебошад, ки ба дарозии молекула пасопеш ҷой гирифтаанд. Дар эукариотҳо ва прокариотҳо ғайр аз гени хромосомаҳо, ҳамчунин генҳои дигаре мавҷуданд, ки дар молекулаҳои кӯтоҳтари КДН (митохондрия, хлоропласт ва ғ.) ва плазмидаҳо (омилҳои ҷинсии бактерияҳо, муқобилат ба антибиотикҳо ва ғ., ки дар ситоплазмаи ҳуҷайра ҷойгиранд) қарор доранд (генҳои ситоплазмавӣ). Маҷмӯи генҳои хромосомаи ҳуҷайраи эукариотҳо (ё хромосомаи ягонаи прокариотҳо), сарфи назар аз генҳои протоплазмавӣ, геноми ҳуҷайра ном гирифтааст. Маҷмӯи генҳои ситоплазмавӣ плазмон номида мешавад.

Маҷмӯи аломатҳои ирсии организм, аз ҷумла гени хромосомаҳо ва ситоплазмаро генотипи ҳуҷайра, маҷмӯи нишонаҳои ботинию зоҳирии организмро фенотип меноманд. Ҳуҷайраҳои мавҷудоти олиташаккул ва одам аз маҷмӯи дучандаи хромосомаҳои диплоидӣ иборат буда, ду адад геном доранд. Баъзе ҳуҷайраҳои ҷисми инсон аз маҷмӯи сечандаи хромосомаҳо таркиб ёфтаанд.

Мубодилаи генҳо дар натиҷаи амалиёти гуногуни биологӣ ба амал меояд. Дар ҳуҷайраҳои ҳар организм як ҷуфт хромосома вуҷуд дорад, ки яке аз падар, дигаре аз модар гирифта шудааст. Дар онҳо аксари генҳо яксонанд (фақат генҳои носолим фарқ мекунанд). Дар арафаи балоғати ҳуҷайраҳои ҷинсӣ дар организмҳо тақсимоти махсуси ҳуҷайра (майоз) сурат мегирад. Дар яке аз марҳалаҳои тақсимшавӣ хромосомаҳои яксон ба ҳамдигар сахт вобаста гашта, баъзан байни якдигар ҷузъҳои дароз ё кӯтоҳи худро иваз мекунанд. Микроорганизмҳо дорои тарзҳои дигари табдили аломатҳои ирсӣ низ мебошанд. Олимон саъй доранд, ки онҳоро дар мавҷудоти олиташаккул низ татбиқ намоянд. Бо ин роҳ инсон метавонад генҳои заруриро ба ҷисми мавҷудоти дилхоҳ ворид ё баръакс, генҳои зарарнок (мас., бемориовар)-ро хориҷ созад. Мубодилаи генҳо барои пайдоиши пайвастҳои нави генҳои баҳинҷор (муътадил) ва тағйирёбанда имкон фароҳам меоварад. Пайвастҳои нав қобилияти баланди ҳаёт дошта, барои интихоби табиӣ созгоранд.

Таҳқиқи мубодилаи генҳо барои ошкор сохтани сабаби бисёр бемориҳо муҳим аст. Дар ҷараёни мубодилаи генҳо мумкин аст аломатҳои ирсии аввала тағйир ёфта, беморӣ пайдо шавад. Ин ҳолат хосси одам низ мебошад. Мас., ошкор шудааст, ки ҳар шахс мабдаи ирсии аломатҳои тағйирёфтаро ҳамл мекунад. Ин мабдаъ (генҳои тағйирёбанда) метавонад дар хромосомаҳои гуногун ҷой гирад, вале бо сабаби дар байни хромосомаҳо ҷуфт-ҷуфт иваз шудани генҳо чунин таркибе ба вуҷуд меояд, ки ҳангоми он дар як хромосома якбора чанд гени носолим пайдо мешавад ва ин, албатта, бемории ирсиро вазнинтар мегардонад. Асосан чаҳор тариқи мубодилаи генҳо маълум аст: кроссинговер (тасолуб), конъюгатсия (муҷомаат), трансдуксия (интиқоли ахбори генетикӣ аз ҳуҷайра ба ҳуҷайра) ва трансформатсия (таҳаввул ё тағйири шакл).

Кроссинговер маънии тасолуб (чалипо, салиб)-ро дорад. Дар сурати пайдоиши ҳуҷайраҳои ҷинсӣ, вақте ки хромосомаҳои яксони дучанд ҷуфт-ҷуфт мепайванданд ва сохти ягонаро, ки аз чаҳор ришта (лиф)-и хромосома иборат аст, ба вуҷуд меоранд, баъзан риштаҳо аз тасолуб гусаста, нӯги онҳо бо тартиби нав пайваст мегардад. Дар натиҷа гени хромосомаҳо аз дигар тақсим мешавад. Ҷузъҳои аз як ё чанд ген иборати хромосома бо қисмҳои дигари он иваз мегарданд. Зимни мушоҳидаи пайвастҳои нави генҳо дар насли мавҷудоте, ки дучори тасолуб гаштаанд, Т. Морган қонунеро кашф намуд, ки барои таҳияи харитаҳои генетикӣ асос гузошт. Ӯ исбот намуд, ки агар генҳо дар хромосома ҳар қадар аз якдигар дур қарор дошта бошанд, гусастану минбаъд бо тартиби нав пайвастани онҳо ҳамон қадар осон мешавад.

Конъюгатсия хосси бактерияҳост. Он дар инфузорияҳо низ ба мушоҳида мерасад. Ҳангоми конъюгатсия ду ҳуҷайраи бактерия (нарина ва модина) бо якдигар ба воситаи пули ситоплазмавӣ васл мешаванд. Ба воситаи он аз ҳуҷайраи нарина ба ҳуҷайраи модина як қисми молекулаи КДН интиқол ёфта, дар молекулаи КДН-и ҳуҷайраи модина ҷой мегирад ва хосияти ирсии бактерияро тағйир медиҳад.

Тарзи дигари мубодилаи генҳо дар микроорганизмҳо бо ёрии вирус (бактериофаг)-ҳо трансдуксия (интиқол додан) кардани онҳост. Ҳангоми интиқоли номахсус ба даруни пардаи сафедавии заррачаҳои вирусӣ асосан КДН-и бактериявӣ ворид мешавад. Ин гуна заррачаҳо КДН-и худро намебаранд, вале, азбаски имкони ба ҳуҷайраҳои бактериявӣ пайвастанро сафедаи пардаи вирус муқаррар месозад, заррачаҳо қобилияти аз сатҳи ҳуҷайраҳои бактерия ҷабида шуданро маҳфуз медоранд ва баъди ба ҳуҷайраҳо илҳоқ гардидан, ба даруни бактерияҳо порчаҳои молекулаҳои КДН-и қаблан тасарруфшударо ворид месозанд. Аз сабаби он ки КДН-и ин вирус барои афзоиши заррачаҳои вирусии нав кофӣ нест, бемории вирусӣ пайдо намешавад. Аммо дар ҳуҷайраи бактерияҳо қисмҳои КДН-и аз дигар ҳуҷайраи бактериявӣ илҳоқгашта вуҷуд доранд. Онҳо ба КДН дохил шуда, боиси мубодилаи генҳо дар байни бактерияҳои гуногун мегарданд. Дар сурати интиқоли ғайримуқаррарӣ вирусҳо аз ҳар кадом қисми КДН-и бактерияҳо ҷузъеро ишғол карда, бо ин роҳ ба мубодилаи гени онҳо мусоидат менамоянд. Ҳангоми трансдуксияи махсус КДН-и вирус ба қитъаҳои маҳдуди КДН-и бактерияҳо илҳоқ мешавад. Ҳангоми аз таркиби КДН-и бактериявӣ хориҷ шудани КДН-и вирусӣ КДН-и охирӣ генҳои бактериявии муҷовирро ҳамроҳи худ гирифта, ба дигар ҳуҷайраҳои бактериявӣ интиқол медиҳад. Соли 1961 ба олимони амрикоӣ С. Меррил, М. Гейер ва Ҷ. Петриччиани муяссар гашт, ки ин гуна генҳоро ба тавассути бактериофагҳо ба даст оварда, на ба ҳуҷайраи бактерияҳо, балки ба ҳуҷайраҳое, ки аз организми бемори ирсии мубодилаи карбогидратҳо, дар натиҷаи ихтилоли гувориши лактоза пайдо шудааст, ворид созанд. Соли 1973 ҳамин гуна таҷрибаро олимони австралиягӣ С. Дой ва П. Грессҳоф дар ҳуҷайраи рустаниҳое, ки дар муҳити дорои лактоза намесабзиданд, анҷом доданд. Рустаниҳо баъд аз тамос бо бактериофагҳое, ки бо худ генҳои заруриро ҳамроҳ бо ҳуҷайраи бактерияҳо оварда буданд, нашъунамо ёфтанд. Таҷрибаҳои ин муҳаққиқон на фақат амалан мумкин будани трансдуксияро дар ҳуҷайраи организмҳои олиташаккул, инсон ва рустанӣ кашф кард, балки умумияти биокимиёии вокунишҳои ҳуҷайраи бактерияҳо ва ҳайвоноту наботот, инчунин бо ёрии аломатҳои генетикии ғайр (аз ҳуҷайраҳои гуногунзод ҷудо карда шудаанд) имкон доштани муолиҷаи бемориҳои ирсиро исбот намуданд.

Мубодилаи генҳоро бо усули нисбатан одитар ҳам метавон иҷро кард: КДН-ро аз ягон ҳуҷайраи бактерия ҷудо намуда, ба дигар ҳуҷайрае, ки аз ҷиҳати нишонаҳои генетикӣ фарқ дорад, илова мекунанд. Ин амалро трансформатсия меноманд. Дар ибтидо трансформатсия фақат дар пневмококкҳо, қаламчамикроби хасбедагӣ ва бактерияи гемофилис ошкор шуда буд. Он дар намуна (модел)-и ҳуҷайраи организмҳои олиташаккул низ тасвир ёфтааст. Чунин озмоишҳо бори аввал соли 1962 бо ҳуҷайраи одам ва солҳои 70 асри 20 бо ҳуҷайраи рустаниҳо анҷом дода шуданд. Таҳқиқи раванди мубодилаи ахбори ирсӣ дар мадди назари генетикҳо ва биохимикҳо аст. Пажӯҳишҳои онҳо бахши муҳимми равияи нави гени таҷрибӣ гардид, ки мақсади он дарёфти усулҳои тағйир додани ирсият ва бартараф намудани бемориҳои ирсӣ мебошад.

Соли 1969 як гурӯҳ олимон аз КДН-и қаламчамикроби рӯда қисми яке аз генҳоро ҷудо карда, андозаи онро санҷиданд ва зери микроскопи электронӣ аксбардорӣ намуданд. Маълум гашт, ки ҷудо карда гирифтани генҳои фардӣ имкон доштааст ва онҳоро дар оянда метавон барои табобати бемориҳои ирсӣ истифода бурд. Барои ин мақсад дарёфти усулҳои ҳосил кардани гени сунъӣ низ муҳим мебошад. Дар бобати бо роҳи сунъӣ зиёд кардани молекулаҳои ҷудогонаи КДН пажӯҳишҳо идома доранд. Ба олимон муяссар гардид, ки дар сурати мавҷуд набудани ҳуҷайраҳо молекулаи холиси КДН-и яке аз бактериофагҳоро парварида, қобили ҳаёт будани ин гуна нусхаҳои сунъии молекулаҳои КДН-ро исбот намоянд. Бо ёрии чунин молекулаҳо зарраҳои вирусии сироятовар дарёфт карда шуданд. Минбаъд ферменте низ ошкор карда шуд, ки КДН-ро дар молекулаҳои худи КДН ҳосил мекунад. Соли 1972 ҳамзамон дар се лаборатория бо ёрии ферменти мазкур дар организми беҳуҷайра қисмҳои таркибии генҳое, ки сафедаҳои гемоглобинии ҳайвону инсонро ба рамз медароранд, ба даст оварда шуд. Бино ба ақидаи олимон ҳар ген нишонаи фардии муайянро идора менамояд; зуҳуроти ген ба таъсири берунӣ ва дар кадом қисми хромосома қарор гирифтани он вобаста нест. Барои И. Мендел масъалаи «муҷовирҳо»-и ин ё он ген дар хромосома фаҳмо набуд, чунки ӯ дар бораи ҷойгирӣ ва хосияти генҳо маълумот надошт. Соли 1913 дар бораи таъсири ҳамаҷонибаи ген (плейотропия), яъне, дар бораи он ки ҳамон як ген метавонад якбора ба чанд аломат асар гузорад, тасаввурот ба миён омад. Маълум шуд, ки дар натиҷаи тағйир ёфтани фаъолияти ферменте раванди ҳосил гаштани пайвастҳои кимиёие, ки дар вокунишҳои пайдарҳам иштирок мекунанд, халал меёбад. Сабабгори ноҷӯриҳои сершумор ҳангоми бемориҳои ирсии одам, ки бинобар иллати ягон ген падид меоянд, маҳз плейотропия аст.

Генетикаи муосир[вироиш]

Генетикаи муосир дар кулли организмҳо вуҷуд доштани генро исбот намуд ва ошкор сохт, ки тамоми аломатҳои морфологӣ, таассури физиологӣ ва биокимиёӣ зери назорати генҳо сурат мегиранд. Ҳоло тарзи ниҳонии кори генҳо муфассал омӯхта шудааст, барои ҷудо ва ба таври сунъӣ ҳосил кардани генҳои фардӣ имкон фароҳам омад, роҳҳои амалӣ гаштани барномаи генетикӣ ҳангоми рушди ҳайвонот таҳқиқ гашт. Ошкор намудани амалиёти молекулавии генҳо ва таъсири доруҳои гуногун ба онҳо барои та-ҳияи усулҳои самарабахши муолиҷаи бисёр бемориҳо заминаи мусоид фароҳам овард.

Эзоҳ[вироиш]

Адабиёт[вироиш]

  • Уотсон Д. Д. Молекулярная биология гена (тарҷ. аз англ.). М., 1967;
  • Сойфер В. Н. Очерки истории молекулярной генетикӣ. М., 1970;
  • Клаг Уильям С., Каммингс Майк Р. Основы генетики. М., 2007;
  • Пухальский В. А. Введение в генетику. М., 2007.

.

Сарчашма[вироиш]