Genomikaning metodlari - Pedagogika - Kurs ishlari

Dokument ma'lumotlari

Narxi	30000UZS
Hajmi	523.5KB
Xaridlar	0
Yuklab olingan sana	11 Mart 2025
Kengaytma	doc
Bo'lim	Kurs ishlari
Fan	Pedagogika

Sotuvchi

G'ayrat Ziyayev

Ro'yxatga olish sanasi 14 Fevral 2025

80 Sotish

Genomikaning metodlari

Sotib olish

Mundarija:
Kirish……………………………………………………………………….…..….3
I BOB. GENOMIKA VA BIOINFORMATIKA USULLARI
1.1. Bugungi kunda genomika va bioinformatikaning bo’limlari……..…..7
1.2.Genomika ning fanlararo sohasi……………………………...………..……13
II BOB. GENOMIKANING METODLARI
2.1. Genom loyihasi umumiy ko’rinishi………………………………………..18
2.2. Prokaryotik genom……………………………………………….………..33
XULOSA……………………………………………………………...……….…39
Ilovalar ……………………………………………………………………..…….40
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR………………………………..………42

1

KIRISH
Ta lim-tarbiya – bu bizning kelajagimiz, ʼ
hayot-mamot masalasi. Shu bois, bu sohadagi
islohotlarni kechiktirishga haqqimiz yo q.
ʻ
Sh.M.Mirziyoyev.
Mavzuni dolzarbligi: O’zbekiston Respublikasi FA Genetika va o’simliklar
eksperimental biologiyasi institutining Genom texnologiyalari markazi asosida
O’zbekiston Respublikasi Fanlar akademiyasi, O’zbekiston Respublikasi Qishloq
va suv xo’jaligi vazirligi, “O’zpaxtasanoat” uyushmasini 2012 yil 18 apreldagi
№10/2, 70, 49-sonli qo’shma buyrug’i va O’zbekiston Respublikasi Vazirlar
Mahkamasining 2012 yil 20 apreldagi 72-sonli bayoni qarori bilan tashkil topgan.
Kurs ishining maqsadi: O’zbekiston Respublikasi Fanlar akademiyasi,
O’zbekiston Respublikasi Qishloq va suv xo’jaligi vazirligi, “O’zpaxtasanoat”
uyushmasini 2015 yil 31 dekabrdagi №14/2, 20, 11-sonli qo’shma buyrug’i bilan
Markaz faqat O’zbekiston Respublikasi Fanlar akademiyasi tarkibiga kiradi.
Markaz faoliyatini qayta tashkil etish va genomika va bioinformatikani
O’zbekistonda yanada rivojlantirish bo’yicha O’zbekiston Respublikasi
Prezidentining «Genomika va bioinformatika sohasida fundamental va amaliy
tadqiqotlar hamda innovatsion ishlarni rivojlantirish bo’yicha qo’shimcha chora-
tadbirlar to’g’risida» 2017 yil 10 fevraldagi PQ-2769-son qaror chiqdi.
Asosiy faoliyat
- genomika va bioinformatika;
- proteomika va metabolomika;
- gen muhandisligi;
- o’simliklarning markerlarga asoslangan seleksiyasi.
Ilmiy natijalar:
- Dunyoda birinchi marta paxta genomiga oid tadqiqotlarda keng foydalanilgan
310 mikrosatellit paxta markerlari yaratildi.
2

-Dunyo ilmida birinchi marta genomning rekombinat bloklari yordamida paxta
genlarini xaritalash nazariyasi va paxta genomida rekombinatsiya bloklarining
uzunligi taxmin qilindi.
- Dunyoda birinchi marta paxta genlarini xaritalashtirish uchun "birlashtiruvchi
xaritalash" usuli ishlab chiqildi. Tolaning sifati, kasalliklarga chidamliligi va erta
pisharligi bilan bog’liq 1000 ga yaqin yangi gen, marker lokus va paxta
mikroRNAlari klonlashtirilib xalqaro genebankda ro’yxatdan o’tkazildi.
- Paxta tolasini uzaytirishda fitoxrom genlarining ta’siri natijasida yangi fenomen
aniqlandi, bu RNK aniqlash usuli bilan isbotlandi.
- Birinchi marta kichik RNK molekulalari paxta tolasining rivojlanishini tartibga
solinishi mumkinligini ko’rsatdi.
Mavzuning o’rganilgan darajasi : Birinchi marta paxta uchun gen (gen-
nokaut) faoliyatini pasaytirish texnologiyasi ishlab chiqildi. Ushbu texnologiya
150 dan ortiq mamlakatda patentlar bilan himoyalangan, 2014 yilda
O’zbekistonning ilm tarixida ilk marotaba Nature Communications nufuzli xalqaro
jurnali ushbu texnologiya tafsilotlari bilan maqola chop etdi. Ushbu
texnologiyadan orqali tashqi genlardan foydalanmasdan "Porloq-1", "Porloq-2",
"Porloq-3" va "Porloq-4" yuqori sifatli tola navlari yaratildi. Porloq navlari 60
ming gektardan ortiq maydonda ekildi. Shuningdek, dunyodagi birinchi marta
DNK marker texnologiyasidan foydalanilgan holda yaratilgan tolaning sifati
yaxshilangan Ravnaq-1 va Ravnaq-2 yangi navlari sinovdan o’tkazildi.
Adabiyotlar taxlili Gen-nokaut texnologiyasidan foydalangan holda, yuqori hosil
beruvchi kartoshka navlari hamda sovuq va qurg’oqchilikka chidamli paxta
liniyalari yaratildi.
- Shunindek paxtaning viltga yuqori chidamli biotexnologik genotiplari olingan.
Markazda 200 dan ortiq ilmiy maqolalar, jumladan, 80 dan ortiq xorijiy nashrlarda
chop etilgan. 8 ta monografiya chet elda chop etildi.
2017-yilda AQSh patent va tovar belgilari idorasi gen-nokaut texnologiyasiga
patent e’lon qilib, uni boshqa 20 mamlakatda himoya qiladi.
3

Markazda ishlab chiqilgan yangi "Ravnaq-1", "Ravnaq-2", "Baraka", "Saxovat" va
"Tafakkur" paxta navlarini davlat nav sinovlariga taqdim etildi va patentga
talabnomalar topshirildi.
2010 yilda Markaz direktori Abdurahmonov I.Yu. Jahon ilmiy fanlar
akademiyasining (TWAS) qishloq xo’jaligi fan sohasida erishgan ulkan yutuqlari
uchun "TWAS-2010" mukofotiga sazovor bo’ldi. 2013-yilda Paxta bo’yicha
xalqaro maslahat qo’mitasining "ICAC 2013 yil tadqiqotchisi" mukofotga loyiq
deb topildi.
Genomika 1980-1990-yillarda tirik organizmlarning ayrim turlarining genomlarini
ketma-ketlashtirish bo’yicha birinchi loyihalarning paydo bo’lishi bilan birga
maxsus yo’nalish sifatida paydo bo’ldi. Birinchisi, P-X179 bakteriofagining
genomi tomonidan to’liq ketma-ketlikda; (5368 nukleotid) 1977 yil. Keyingi
muhim bosqich Haemophilus influenzae bakteriyasi genomining ketma-ketligi
bo’ldi (1,8 MB; 1995). Shundan so ng yana bir qancha turlarning genomlari to liqʻ ʻ
ketma-ketlashtirildi, jumladan, inson genomi (2001 yil – birinchi loyiha, 2003 yil –
loyihaning yakunlanishi). Uning rivojlanishi nafaqat biokimyoviy texnikani
takomillashtirish, balki katta hajmdagi ma’lumotlar bilan ishlash imkonini
beradigan yanada kuchli hisoblash texnologiyasining paydo bo’lishi tufayli ham
mumkin bo’ldi. Tirik organizmlardagi genomlarning uzunligi ba’zan milliardlab
asosiy juftliklar bilan o’lchanadi. Masalan, inson genomi taxminan 3 milliard
tayanch juftlikdan iborat. Eng katta ma’lum (2010 yil boshida) genom o’pka
baliqlarining turlaridan biriga tegishli (taxminan 110 milliard juft).
90-yillarda genomika fani paydo bo’la boshladi. Hozirgi kunga kelib bir qancha
organizmlar, jumladan odam, sichqon, tovuq, qurbaqa, bir qancha baliq turlari,
chuvalchanglar, yuzlab viruslar va bakteriyalar hamda yuzlab o’simlik turlarining
genom ketma-ketliklari aniqlandi. Bakteriya genomining o’qilishi – bu 2-3
tadqiqotchidan tashkil topgan guruhning vaqt hisobida taxminan 1 yildan kam
muddatga to’g’ri keladigan vazifasidir. Odam genomi qariyb 3 mlrd.ga teng
xarflardan iborat bo’lib bu esa 15000 kitob tomlariga to’g’ri keladi. Uni “o’qib
chiqish” esa biologlar uchun Mendeleyevning ximiklar uchun yaratilgan davriylik
4

qonunini ochish bilan tenglashtiriladi.
Shu boisdan ham bunday hajmdagi biologik ma’lumotlarni tahlil qilishda
kompyuter texnologiyasidan foydalanila boshlandi. Gen ketma-ketliklarini
tenglashtirish bo’yicha birinchi algoritm 1970-yilda yaratildi. Kompyuterlar
axborotlarni virtual ma’lumotlar bazasida saqlash va ular ustida yuqori tezlikda
operatsiyalar o’tkazish imkonini berdi. Bioinformatika ham boshqa zamonaviy
fanlar singari bir qancha fanlar, ya’ni molekulyar biologiya, genetika, matematika
va kompyuter texnologiyalari fanlari birlashuvi asosida vujudga keldi.
5

I BOB. GENOMIKA VA BIOINFORMATIKA USULLARI
1.2. Bugungi kunda genomika va bioinformatikaning bo’limlari
Bioinformatikaning yaralish tarixi XIII asrlarga borib taqaladi. Matematika tarixiga
Fibonachchi (Fibonacci) nomi bilan kirib kelgan yosh italyan Pizalik Leonardo
(Leonardo of Pisa) biologik jarayonning birinchi matematik modelini tuzgan holda
quyonlarnig ko’payishi to’g’risidagi masalani tavsiflab bergan. XX asrning 20-
yillariga kelib esa yana bir italyan olimi Vito Volterra (Vito Volterra) “yirtqich-
o’lja” ko’rinishidagi ikki biologik turning o’zaro harakati modelini yaratdi. 40-
yillar oxirida biologiyaga fizik va matematiklar kirib kela boshladi. Biologiyaning
zamonaviya tarixi 1953-yildan, amerika olimlari Jeyms Uotson (James Watson)
hamda Frensis Krik (Francis Crick) tomonidan DNK ning qo’sh spiralligi kashf
qilingan davrdan boshlandi. Agarda birinchi shaxsiy kompyuter 1981-yilda va
internet (World Wide Web) – 1991-yilda, ya’ni yaqindagina yaratilganligi hisobga
olinadigan bo’lsa, bioinformatika jadallik bilan rivojlanayotganiga guvoh bo’lish
mumkin. Bugungi kunga qadar bioinformatikaga turlicha ta’riflar beriladi, biroq
asosan bioinformatika deganda turli biologik axborotlarni tahlil qilishda
kompyuterdan foydalanish tushuniladi. Shuningdek «bioinformatika» termini
maydoni ham juda kengaydi va biologic obektlar bilan bog’liq barcha matematik
algoritmlardan hamda biologic tadqiqotlarda qo’llaniladigan axborot-
kommunikatsiya texnologiyalaridan foydalanadi. Bioinformatikada informatikdagi
singari amaliy matematik, statistika va boshqa aniq fanlar usullari qo’llaniladi.
Bioinformatika shuningdek biokimyo, biofizika, ekologiya, genetika va qator
tabiiy fanlar sohalarida faydalaniladi.
Bioinformatika o’z ichiga quyidagilarni oladi:
1) qiyosiy genomikada kompyuter tahlilining matematik usullari (genom
bioinformatikasi);
2) oqsil strukturalarini bashorat qilish uchun algoritm va dasturlarni ishlab
chiqish(strukturaviy bioinformatika);
3) muvofiq hisoblash uslubiyatlari strategiyasi tadqiqoti hamda informatsion
murakkablikning biologik tizimlar tomonidan umumiy boshqarilishi.
6

Genomika va bioinformatika biologiya sohasining quyidagi yo’nalishlarida
qo’llaniladi:
– genomika, transkriptomika va proteomika;
– rivojlanish biologiyasida kompyuter modellashtirish;
– gen tarmoqlarining kompyuter tahlili;
– populyatsion genetikada modellashtirish.
Bugungi kunda genomika va bioinformatikaning quyidagi bo’limlari
mavjud:
– umumiy bioinformatika;
– klinik bioinformatika;
– strukturaviy genomika;
– funktsional genomika;
– farmakogenomika;
– klinik proteomika;
– funktsional proteomika;
– strukturaviy proteomika
Genomika va bioinformatika usullari yordamida katta hajmdagi biologik
ma’lumotlarni shunchaki tahlil qilish emas, balki har doim ham oddiy tajribalarda
aniqlab bo’lmaydigan qonuniyatlarni isbotlash, genlar va ular kodlaydigan oqsillar
funktsiyalarini bashorat qilish, hujayradagi
genlarning o’zaro ta’siri modelini qurish, dori preparatlarini yaratish mumkin. Phi-
X 174 fagining 1977-yilda sekvenirlanganidan buyon ko’plab organizmlar DNK
ketma-ketliklari aniqlandi va ma’lumotlar bazasiga joylashtirildi. Bu ma’lumotlar
oqsil ketma-ketliklarini va regulyator uchastkalarni aniqlash uchun foydalaniladi.
Ma’lumotlar miqdorining ko’payishi bilan endi ketma-ketliklarni qo’lda
(vruchnuyu) tahlil qilish mumkin bo’lmay qoldi. Hozirgi kunda milliardlab juft
nukleotidlardan tashkil topgan minglab organizmlar genomlari bo’yicha qidiruvlar
olib borish uchun komp ь yuter dasturlaridan foydalaniladi. Genomika kontekstida
anotatsiya – bu DNK ketma-ketligida genlarni va boshqa ob’ektlarni
markirovkalash (nishonlash) jarayonidir. Genomlar annotatsii birinchi dasturiy
7

tizimi Ouen Uayt (Owen White) tomonidan 1955-yildayoq yaratilgan edi.
Evolyutsion biologiya turlarning kelib chiqish va paydo bo’lishini, ularning davrlar
bo’yicha rivojlanishini o’rganadi. Informatika evolyutsiyani o’rganuvchi
biologlarga bir necha jihatlarda yordam beradi:
1) barcha DNKadagi o’zgarishlarni o’rgangan holda ko’p sonli organizmlar
evolyutsiyalarini tadqiq qilishda;
2) yanada kompleks evolyutsion hodisalarni o’rganish imkonini beruvchi
genomlarni bir-biriga taqqoslashda;
3) populyatsiyalar kompyuter modellarini qurishda ;
4) ko’p miqdordagi turlar haqida ma’lumotni o’z ichiga oluvchi nashrlarni kuzatib
borishda.
Hozirgi zamon ilmiy biologik adabiyotida bioinformatika bilan birgalikda
“hisoblash biologiyasi” iborasi ham uchrab turadi. Hisoblash biologiyasi – bu fan
sohasi emas, balki biologik jarayonlarni o’rganish uchun kompyuterlardan
foydalanishga uslubiy yondashuv hisoblanadi. Garchi “hisoblash biologiyasi”
ko’proq algoritmlar va aniq hisoblash usullarini ishlab chiqishlar bilan
shug’ullansada hozircha “bioinformatika” va “hisoblash biologiyasi” iboralaridan
tez-tez ma’nodosh (sinonim) so’zlar sifatida foydalanilmoqda. Hisoblash
biologiyasida foydalaniladigan barcha usullar ya’ni, masalan, garchi biologik
vazifalar bilan bog’liq bo’lsada matematik modellashtirish – bu bioinformatika
hisoblanmaydi. Bundan tashqari matematik biologiya ham mavjud bo’lib, u ham
bioinformatika singari biologik muammolarni yechishda ishlatiladi, biroq unda
qo’llaniladigan usullar natijasi son bilan ifodalanmaydi va ularni amalga oshirishda
dasturiy va jihoz ta’minoti talab etilmaydi. Oqsillar fazoviy tuzilmalarini bashorat
qilishda ishlatiladigan algoritm va dasturlar ishlab chiqish bilan shug’ullanuvchi
srukturaviy bioinformatika boshqalaridan ajralib turadi. Shunday qilib
bioinformatika ham anatomiya, botanika, virusologiya, mikrobiologiya, sitologiya,
paleontologiya, fiziologiya va boshq. kabi biologiya bo’limlari qatoriga
qo’shilmoqda.
Genomika biologiyaning ilmiy tajribalari asosida olingan natijalarni tahlil qiladi.
8

Olingan ma’lumotlarni tadqiqotchi ma’lumotlar bazasida mavjud bo’lgan barcha
to’plamlar bilan solishtiradi. Bordiyu, u o’zi aniqlagan ketma-ketlikni ma’lumotlar
bazasidan topa olmasa bunda u bu ma’lumotni shu joyga kiritib qo’yadi va bu
bilan bazani yanada boyitadi. Ma’lumotlar bazasi funktsiyalariga saqlash,
tizimlashtirish, axborotlarni yangilab turish unga kirish huquqi bilan ta’minlashlar
kiradi. Bu operatsiyalar esa katta qudratlardagi komp ь yuterlarni talab
qiladi.Shuningdek biologik mavzular majmuidagi ilmiy nashriyotlar bazalari ham
mavjud.
Biologiya bo’yicha istalgan ilmiy jurnalning barcha sonlarida chiqadigan har bir
maqola ma’lumotlar bazasiga joylashtiriladi izlanuvchi uni internet tarmog’i orqali
oson topib olishi uchun qisqa ta’rif berib qo’yiladi. Eng katta tibbiy-biologik
nashrlar on-line kutubxonasi PubMed so’nggi 50 yil mobaynida 16 mln. dan
ortiqroq maqolalarni o’z ichiga oladi. Integral ma’lumotlar bazasi va
entsiklopediyalar konkret gen, oqsil, organizm va h.o. haqidagi barcha
ma’lumotlarni o’zida jamlash kabi muhim funktsiyalarni amalga oshiradi. Ular
katta miqdordagi boshqa ma’lumotlar bazalari axborotlarini umumlashtiradi va uni
hamisha yangilab turadi. Har qanday yangidan o’qilgan genom harflarning turli xil
kombinatsiyalarida takrorlanuvchi ulkan ketma-ketliklar ko’rinishida namoyon
bo’ladi. Bioinformatika bunday xilma-xillikdagi matndan genlarni ajratib olish
imkoniyatini beradi. Genomdan genni ajratib olish kabi bunday operatsiya
genomni belgilash deb ataladi.
Bir qancha xorijiy davlatlarda XX va XXI asrlarda genomika jadal suratda
rivojlanayotgan dunyo biotibbiyot fanlari sohasiga aylanib bordi. Bioinformatsion
texnologiyalar iste’molchilari tadqiqotchilar, fundamental ishlanmalar mualliflari
bilan bir qatorda tibbiyot, farmakologiya, biotexnologiya hamda o’quv
muassasalari hisoblanadi. Fanning bu sohasi AQShda va shuningdek boshqa
rivojlangan davlatlarda muhim yo’nalish safatida qaraladi. Yevropa, Osiyo, AQSh
hamda Avstraliya davlatlarida bioinformatika markazlari soni yildan-yilga
ko’payib bormoqda. Bioinformatika bo’yicha davlat, akademik hamda ta’lim
markazlari bilan bir qatorda so’nggi yillarda sohada olingan tadqiqot natijalardan
9

tijorat maqsadida foydalanishga yo’naltirilgan sezilarli darajadagi tashkilot va
loyihalar yuzaga keldi.
Bu eng avvalo genomlarning, shuningdek odam genomining strukturaviy,
funktsional hamda qiyosiy tahlili bo’yicha faoliyat yurituvchi tashkilotlardir.
Genomika sohasi bo’yicha yaratilgan usullarni qo’llash bilan birga amaliy
muammolarni yechish yo’lida, xususan farmokologiyada texnik hamda dasturiy
bazalar jadal suratda rivojlanib bormoqda. Bunday muammolarni bartaraf etishda
dasturiy ta’minot sanoati ham takomillashib bormoqda.
Mamlakatimizda genomika va bioinformatika fanlarining rivojlanishiga
qaratilayotgan alohida e’tibor tufayli dunyo fanida o’z o’rniga ega nufuzli ilmiy
maktab va muhit shakllantirildi, zamonaviy laboratoriyalar tashkil etilib, keng
miqyosda xalqaro ilmiy aloqalar yo’lga qo’yildi.
Xususan O’zbekiston Respublikasi Fanlar akademiyasi Genomika va
bioinformatika markazida sohada anchagina muvaffaqiyatli dasturlar amalga
oshirildi. Markazda yetakchi horijiy ilmiy markaz tajribalariga ega,bioinformatsion
texnologiyalar bo’yicha bilim va ko’nikmalarni puxta egallagan ilmiy
xodimlarning faoliyat olib borishi va shular hisobga olingan holda markazda
bioinformatika laboratoriyasining tashkil etilganligi bunga yaqqol misol bo’la
oladi. Markaz ilmiy jamoasi hanuzgacha noaniq bo’lgan g’o’za genomidagi
rekombinatsion bloklar (ya’ni, avloddanavlodga ko’chib o’tadigan gen allellari
to’plami) o’lchamlarini topib, zamonaviy tezkor “assotsiativ kartalashtirish”
usulini kashf etdi. Natijada g’o’za genomidagi genlardan foydalanishning yangi
imkoniyatlari ochilib, g’o’zada zamonaviy markerlarga asoslangan selektsiya
usullari ishlab chiqildi.
Gen-nokaut yoki RNK interferentsiyasi molekulyar genetika va bioinformatika
usullari mahsuli bo’lib, organizmning belgilangan genlari faolligini to’xtatish
imkonini beradi. Shu tufayli genlari “o’chirilgan” (nokaut qilingan) organizm
vujudga keladi. Bu nukleotid ketma-ketligi ma’lum bo’lgan genlarning
funktsiyasini aniqlashga yordam beradi. Nokaut qilingan va normal organizm
namunalari orasidagi farqlar, o’rganilayotgan gen funktsiyasini ko’rsatib beradi.
10

Qishloq xo’jaligi ekinlarining biologik ko’rsatkichlari – hosildorlik, ertapisharlik,
zararkunanda va hasharotlarga chidamlilikning namoyon bo’lishida ishtirok
etuvchi genning tarkibi va funktsiyasi aniqlangandan so’ng maqsadga muvofiq
ravishda ushbu gen faoliyatini kuchaytirish yoki aksincha uni to’xtatish mumkin.
Markaz olimlari erishgan eng so’nggi yutuqlardan biri – bu ular tomonidan g’o’za
uchun yaratilgan dunyodagi ilk gen-nokaut texnologiyasidir.
11

1.2.Genomika ning fanlararo sohasi
Genomika ning fanlararo sohasi hisoblanadi biologiya tuzilishi, funktsiyasi,
evolyutsiyasi, xaritasi va tahririga e’tibor qaratish genomlar . Genom - bu
organizmning to’liq to’plamidir DNK uning barcha genlarini o’z ichiga oladi.
Aksincha genetika , bu o’rganishni anglatadi individual genlar va ularning meros
olishdagi rollari, genomika kollektiv tavsiflash va miqdorini aniqlashga
qaratilgan barchasi organizm genlari, ularning o’zaro aloqalari va organizmga
ta’siri. [1]
Genlar ishlab chiqarishni boshqarishi mumkin oqsillar fermentlar va
xabarchi molekulalari yordamida. O’z navbatida, oqsillar organlar va to’qimalar
kabi tana tuzilmalarini tashkil qiladi, shuningdek kimyoviy reaktsiyalarni
boshqaradi va hujayralar orasidagi signallarni uzatadi. Genomika shuningdek,
yuqori rentabellikga ega bo’lgan genomlarning ketma-ketligi va tahlilini o’z ichiga
oladi DNKning ketma-ketligi va bioinformatika butun genomlarning vazifasini va
tuzilishini yig’ish va tahlil qilish. [2] [3] [4]
Genomikadagi yutuqlar kashfiyotlarga
asoslangan tadqiqotlarda inqilobni keltirib chiqardi va tizimlar biologiyasi miya
kabi eng murakkab biologik tizimlarni ham tushunishni osonlashtirish. [5]
Ushbu sohaga intragenomik (genom ichida) hodisalarni o’rganish
kiradi epistaz (bir genning boshqasiga ta’siri), pleiotropiya (bir nechta
xususiyatlarga ta’sir qiluvchi bitta gen), heteroz (gibrid kuch) va boshqa o’zaro
ta’sirlar lokuslar va allellar genom ichida. [6]
Yunon tilidan ΓΕΝ [7]
gen , "bo’lish", "yaratish, yaratish, tug’ilish" ma’nosini
anglatuvchi "gen" (gamma, epsilon, nu, epsilon) va undan keyingi variantlar:
nasab, nasab, genetika, genik, genomer, genotip, tur va
boshqalar. genom (dan Nemis Genom , ga tegishli Xans Vinkler ) ishlatilgan Ingliz
tili 1926 yildayoq, atama genomika Tom Roderik tomonidan ishlab chiqilgan ,
a genetik da Jekson laboratoriyasi ( Bar Harbor , Men ), bo ’ lib o ’ tgan uchrashuvda
pivo ustida Merilend 1986 yilda inson genomining xaritasida .
Dastlabki tartiblashtirish harakatlari
Keyingi Rosalind Franklin DNKning spiral tuzilishini tasdiqlash, Jeyms D.
Uotson va Frensis Krik 1953 yilda DNKning tuzilishini nashr etish va Fred
12

Sanger ning nashr etilishi Aminokislota 1955 yilda insulin ketma-ketligi, nuklein
kislota sekvensiyasi erta bosqichda asosiy maqsadga aylandi molekulyar biologlar .
[10]
1964 yilda, Robert V. Xolli va uning hamkasblari birinchi marta aniqlangan
nuklein kislota ketma-ketligini nashr etdilar ribonukleotid ketma-
ketligi alanin transfer RNK . Ushbu ishni kengaytirish, Marshal Nirenberg va Filipp
Leder ning uchlik xususiyatini ochib berdi genetik kod va 64 dan 54 tasining
ketma-ketligini aniqlay oldilar kodonlar ularning tajribalarida. 1972 yilda, Valter
Feyers va uning jamoasi molekulyar biologiya laboratoriyasida Gent
universiteti ( Gent , Belgiya ) birinchi bo’lib genning ketma-ketligini aniqladilar:
uchun gen Bakteriyofag MS2 palto oqsili. [14]
Fyers guruhi MS2 qatlamli oqsil
ishlarini kengaytirib, MS2-RNK bakteriofagining to’liq nukleotidlar ketma-
ketligini aniqladilar (ularning genomi 3569 yilda atigi to’rtta genni
kodlaydi) tayanch juftliklari [bp]) va Simian virusi 40 mos ravishda 1976 va 1978
yillarda. [15] [16]
DNK-sekvensiya texnologiyasi ishlab chiqildi
Frederik Sanger va Valter Gilbert DNK sekvensiyasini mustaqil ravishda ishlab
chiqish usullari uchun 1980 yilda kimyo bo’yicha Nobel mukofotining yarmini
baham ko’rdi.
Insulinning aminokislotalar ketma-ketligi bo’yicha seminal ishlaridan
tashqari, Frederik Sanger va uning hamkasblari genomlarni sekvensiya qilish
bo’yicha keng qamrovli loyihalarni yaratishga imkon beradigan DNK sekvensiyasi
texnikasini ishlab chiqishda muhim rol o’ynadi. [6]
1975 yilda u va Alan Koulson
DNK-polimeraza yordamida radiokanalli nukleotidlar bilan sekvensiya tartibini
e’lon qildi va uni Plus va Minus texnikasi . [17] [18]
Bunda uchta ‘termini bilan qisqa
oligonukleotidlarni hosil qiluvchi bir-biriga chambarchas bog’liq ikkita usul
mavjud. Ular qismlarga bo’linishi mumkin elektroforez a poliakrilamid gel
(poliakrilamidli gel elektroforez deb ataladi) va autoradiografiya yordamida ingl.
Jarayon bir martada 80 ta nukleotidni ketma-ketlikda to’plashi mumkin edi va bu
juda yaxshilandi, ammo baribir juda mashaqqatli edi. Shunga qaramay, 1977 yilda
uning guruhi bitta ipli 5386 ta nukleotidlarning ko’pini ketma-ketlashtirishga
13

muvaffaq bo’ldi bakteriyofag 17X174 , birinchi to’liq ketma-ketlikda DNKga
asoslangan genomni to’ldirish. [19]
Ning yaxshilanishi Plyus va minus usuli
zanjirning tugashiga olib keldi yoki Sanger usuli (qarang quyida ), bu keyingi
chorak asrlik tadqiqotlarda eng ko’p qo’llanilgan DNK sekvensiyasi, genomlarni
xaritalash, ma’lumotlarni saqlash va bioinformatik tahlil usullarining asosini
tashkil etdi. [20] [21]
Xuddi shu yili Valter Gilbert va Allan Maksam ning Garvard
universiteti mustaqil ravishda ishlab chiqilgan Maksam-Gilbert usuli (. nomi bilan
ham tanilgan kimyoviy usul ) ma’lum bo’lgan asoslarda DNKning imtiyozli
bo’linishini o’z ichiga olgan DNK sekvensiyasi, unchalik samarali bo’lmagan usul.
[22] [23]
Nuklein kislotalarni ketma-ketlikda o’zlarining yangi ishlarini bajarish uchun
Gilbert va Sanger 1980 yilning yarmini o’rtoqlashdilar Nobel mukofoti bilan
kimyo Pol Berg ( rekombinant DNK ).
To’liq genomlar
Ushbu texnologiyalarning paydo bo’lishi tezligi va yakunlanish tezligi tez
sur’atlarda kuchayishiga olib keldi genomlarni tartiblashtirish bo’yicha loyihalar .
A ning birinchi to’liq genom ketma-ketligi eukaryotik organelle ,
inson mitoxondriya (16.568 bp, taxminan 16.6 kb [kilobase]), 1981 yilda xabar
qilingan, [24]
va birinchi xloroplast genomlar 1986 yilda kuzatilgan. [25] [26]
1992 yilda
birinchi o’karyotik xromosoma , pivo xamirturushining III
xromosomasi Saccharomyces cerevisiae (315 kb) ketma-ketligi aniqlandi.
[27]
Birinchi navbatda ketma-ket tuzilgan erkin tirik organizm Gemofilus grippi (1,8
Mb [megabaza]) 1995 yilda. [28]
Keyingi yil laboratoriyalarning tadqiqotchilari
konsortsiumi Shimoliy Amerika , Evropa va Yaponiya eukaryotning birinchi to’liq
genom ketma-ketligi tugaganligini e’lon qildi, S. cerevisiae (12.1 Mb), va shu
vaqtdan boshlab genomlar ketma-ketligi jadal o’sib boruvchi tempda davom
ettirilmoqda. [29]
2011 yil oktyabr holatiga ko’ra, to’liq ketma-ketliklar mavjud:
2,719 viruslar , 1,115 arxey va bakteriyalar va 36 eukaryotlar , shundan taxminan
yarmi qo’ziqorinlar . [30] [31]
14

1.1-rasm
Texnologik takomillashtirish ketma-ketlik narxini pasaytirishda davom etar ekan,
genom loyihalari soni ortdi. (A) 1995 yildan beri genomlar ketma-ketligi
ma’lumotlar bazalarining eksponent o’sishi. (B) Bir million bazani ketma-
ketlashtirish uchun AQSh dollaridagi (AQSh dollaridagi) narx. (C) Jurnalning
o’zgargan shkalasi bo’yicha 3000 Mb (odamga teng) genomni ketma-ketlashtirish
uchun AQSh dollaridagi xarajatlar.
Genomlari to’liq sekvensiya qilingan mikroorganizmlarning aksariyati
muammoli patogenlar , kabi Gemofilus grippi mikroorganizmlarning xilma-xilligi
bilan taqqoslaganda ularning filogenetik tarqalishida aniq tanqidga uchradi. [32]
[33]
Boshqa ketma - ket turlarning ko ’ plari tanlangan , chunki ular yaxshi o ’ rganilgan
model organizmlar yoki yaxshi model bo ’ lishga va ’ da berishgan . Xamirturush
( Saccharomyces cerevisiae ) azaldan muhim bo ’ lgan model
organizm uchun eukaryotik hujayra , meva uchib ketganda Drosophila
melanogaster juda muhim vosita bo ’ lgan ( xususan , molekulyargacha bo ’ lgan
davrda ) genetika ). Qurt Caenorhabditis elegans uchun tez-tez ishlatiladigan oddiy
modeldir ko’p hujayrali organizmlar . Zebrafish Brachydanio rerio molekulyar
darajadagi ko’plab rivojlanish tadqiqotlari va o’simlik uchun
ishlatiladi Arabidopsis talianasi gullaydigan o’simliklar uchun namunali
organizmdir. The Yapon pufferfish ( Takifugu rubripes ) va dog’li yashil
puferfish ( Tetraodon nigroviridis ) juda oz bo’lgan kichik va ixcham genomlari
tufayli qiziqarli
15

Ushbu loyihaning yakunlanishi keskin samaraliroq ketma-ketlik texnologiyalarini
ishlab chiqish natijasida amalga oshirildi va juda muhim majburiyatlarni talab
qildi bioinformatika yirik xalqaro hamkorlik manbalari. [39]
Inson genomik
ma’lumotlarini doimiy ravishda tahlil qilish insoniyat jamiyatlari uchun chuqur
siyosiy va ijtimoiy ta’sirga ega. [40]
"Omika" inqilobi
1.2 rasm
Ning munosabatlarini ko’rsatadigan umumiy
sxema genom , transkriptom , proteom va metaboloma ( lipidom ).
Asosiy maqolalar: Omika va Inson proteom loyihasi
Ingliz tili neologizm omika norasmiy ravishda biologiya bilan tugaydigan o’qish
sohasi bilan tugaydi -omika , masalan, genomika, proteomika yoki metabolomika .
Bog’liq qo’shimchasi - bir kabi sohalarni o’rganish ob’ektlariga murojaat qilish
uchun foydalaniladi genom , proteom yoki metaboloma navbati bilan.
Qo’shimcha - bir molekulyar biologiyada ishlatilganidek a jami biron bir tarzda;
xuddi shunday omika odatda keng qamrovli biologik ma’lumotlar to’plamlarini
o’rganishga murojaat qildi. Ushbu atamadan foydalanishning o’sishi ba’zi
olimlarni ( Jonathan Eisen , Boshqalar orasida [41]
) haddan tashqari sotilgan deb
da’vo qilish, [42]
u tizimning barcha tarkibiy qismlarining to’liq yoki deyarli to’liq
assortimentini miqdoriy tahlil qilish yo’nalishidagi o’zgarishni aks ettiradi.
[43]
Tadqiqotda simbiozlar Masalan, bir vaqtlar bitta gen mahsulotini o’rganish
bilan cheklanib qolgan tadqiqotchilar endi bir vaqtning o’zida bir necha turdagi
biologik molekulalarning umumiy komplementini taqqoslashlari mumkin.
16

II BOB.GENOMNI TAHLIL QILISH KETMA-KETLIGI
2.1. Genom loyihasi umumiy ko’rinishi
Organizm tanlanganidan so’ng, genom loyihalari uchta tarkibiy qismni o’z
ichiga oladi: DNKning ketma-ketligi, dastlabki xromosomaning ko’rinishini
yaratish uchun ushbu ketma-ketlikni yig’ish va ushbu vakolatxonani izohlash va
tahlil qilish.

Genom loyihasining umumiy ko’rinishi. Birinchidan, genom tanlanishi kerak, bu
xarajat va dolzarblikni o’z ichiga olgan bir nechta omillarni o’z ichiga oladi.
Ikkinchidan, ketma-ketlik berilgan ketma-ketlik markazida hosil bo’ladi va
yig’iladi (masalan BGI yoki DOE JGI ). Uchinchidan , genomlar ketma - ketligi bir
necha darajada izohlanadi : DNK , oqsil , gen yo ’ llari yoki qiyosiy .
Genomika biologiyaning ilmiy tajribalari asosida olingan natijalarni tahlil qiladi.
Olingan ma lumotlarni tadqiqotchi ma lumotlar bazasida mavjud bo lgan barchaʼ ʼ ʻ
to plamlar bilan solishtiradi.
ʻ
Bordiyu, u o zi aniqlagan ketma-ketlikni ma lumotlar bazasidan topa olmasa
ʻ ʼ
bunda u bu ma lumotni shu joyga kiritib qo yadi va bu bilan bazani yanada
ʼ ʻ
boyitadi. Ma lumotlar bazasi funksiyalariga saqlash, tizimlashtirish, axborotlarni
ʼ
yangilab turish unga kirish huquqi bilan ta minlashlar kiradi. Bu operatsiyalar esa
ʼ
katta qudratlardagi kompyuterlarni talab qiladi.Shuningdek biologik mavzular
majmuidagi ilmiy nashri
ѐXtlar bazalari ham mavjud. Biologiya bo yicha istalgan ʻ
ilmiy jurnalning barcha sonlarida chiqadigan har bir maqola ma lumotlar bazasiga
ʼ
joylashtiriladi izlanuvchi uni internet tarmog i orqali oson topib olishi uchun qisqa
ʻ
ta rif berib qo yiladi (2-rasm). Eng katta tibbiy-biologik nashrlar on-line
ʼ ʻ
kutubxonasi
PubMed so nggi 50 yil mobaynida 16 mln. dan ortiqroq maqolalarni o z ichiga
ʻ ʻ
oladi.Integral ma lumotlar bazasi va ensiklopediyalar konkret gen, oqsil, organim
ʼ
va h.o. haqidagi barcha ma lumotlarni o zida jamlash kabi muhim funksiyalarni
ʼ ʻ
amalga oshiradi. Ular katta miqdordagi boshqa ma lumotlar bazalari axborotlarini
ʼ
umumlashtiradi va uni hamisha yangilab turadi.
17

Har qanday yangidan o qilgan genom harflarning turli xil kombinatsiyalaridaʻ
takrorlanuvchi ulkan ketma-ketliklar ko rinishidanamo
ѐXn bo ladi. Bioinformatika ʻ ʻ
bunday xilma-xillikdagi matndan genlarni ajratib olish imkoniyatini beradi.
Genomdan genni ajratib olish kabi bunday operatsiya genomni belgilash deb
ataladi.
Tibbiy-biologik nashrlar on-line kutubxonasi (PubMed)
Barcha genlar funksiyalarini tajribalar asosida aniqlash yetarli darajada
murakkablikni yuzaga keltiradi. Bu holatda bioinformatika funksiyalari allaqachon
aniqlangan genlar bilan solishtirib ko rishga tayangan holda ularni bashorat
ʻ
qilishda ko maklashadi. Oqsil molekulasida biologik vazifalarning har xil turlariga
ʻ
javob beruvchi uchastkalar mavjud. Bioinformatika usullari
ѐXrdamida ushbu
uchastkalarni aniqlashkonkret bir oqsilning barcha spektr funksiyasini ochib
beradi.
Oqsil strukturalarini tajribalar asosida, ya ni masalan oqsil molekulalaridan tashkil
ʼ
topgan mikroskopik kristalni rentgen nurlari bilan nurlantirish orqali aniqlash
mumkin. Bu esa yetarli darajada uzoq va
qimmatli jara
ѐXn hisoblanadi. Ayrim oqsillar kristall tuzilmalarga ega bo lmaganligi ʻ
sababli ularni tahlil qilishning umuman iloji yo q.
ʻ
Bioinformatika kompyuter modellashtirish
ѐXrdamida hech bo lmaganda ʻ
oqsil strukturasi uzoqroq o xshash ketma-ketligi ma lum bo lgan holatlarda
ʻ ʼ ʻ
oqsilning fazoviy modelini yasashda
ѐXrdam beradi. Genomika metodlari asosida
olingan molekulaning fazoviy strukturasini bilgan holda uning qanday ishlashini
va uning ishlashiga qanday ta sir eta olishni bashorat qilish mumkin.
ʼ
Dori preparatlarini fazoda har xil ximi
ѐXviy bog lanishlar bilan oqsil-nishonlarning ʻ
o zaro ta sirini modellashtirish asosida tay
ѐXrlash mumkin. Bunda katta miqdori ʻ ʼ
bog lanishlarni saralash va eng maqbullarini tanlab olish kerak bo ladi. Biologiya,
ʻ ʻ
kim
ѐX, fizika, matematika hamda informatika fanlarini birlashtirish biologik tizimni
har tomonlama tavsiflash imkonini beradi. Kompyuter resurslaridan foydalanish
tahlil jara
ѐXnini bir necha marotaba tezlashtiradi hamda olinadigan natijalarning
aniqligini va tezligini oshiradi.Bioinformatika texnologiyalaridan foydalanib
18

qilingan biologiya sohasidagi yangi kashfiѐXtlar tez suratda tibbi ѐXt, farmakologiya,
kosmetologiya, biotexnologiya, qishloq xo jaligi, ekologiya va boshqa sohalarda
ʻ
jalb qilinadi.
Genomikaning rivojlanish bochqichlari va yutuqlari. Bir qancha xorijiy
davlatlarda 20-21 asrlarda genomika jadal suratda rivojlana
ѐXtgan dun ѐX biotibbi ѐXt
fanlari sohasiga aylanib bordi. Bioinformatsion texnologiyalar iste molchilari
ʼ
tadqiqotchilar, fundamental ishlanmalar mualliflari bilan bir qatorda tibbi
ѐXt,
farmakologiya, biotexnologiya hamda o quv muassasalari hisoblanadi. Fanning bu
ʻ
sohasi AQSHda va shuningdek boshqa rivojlangan davlatlarda muhim yo nalish
ʻ
safatida qaraladi. Yevropa, Osi
ѐX, AQSH hamda Avstraliya davlatlarida
bioinformatika markazlari soni yildan-yilga ko payib bormoqda. Bioinformatika
ʻ
bo yicha davlat, akademik hamda ta lim markazlari bilan bir qatorda so nggi
ʻ ʼ ʻ
yillarda sohada olingan tadqiqot natijalardan tijorat maqsadida foydalanishga
yo naltirilgan sezilarli darajadagi tashkilot va loyihalar yuzaga keldi
ʻ
Asosiy maqola: DNKning ketma-ketligi
Tarixiy jihatdan ketma-ketlik ketma-ketlik markazlari , markazlashgan ob’ektlar
(kabi yirik mustaqil muassasalardan tortib.) Qo’shma Genom instituti yiliga o’nlab
terabazalar ketma-ketligi, mahalliy molekulyar biologiya asosiy ob’ektlariga), bu
juda qimmatga tushadigan asboblar va texnik yordamga ega ilmiy laboratoriyalarni
o’z ichiga oladi. Sekvensiya texnologiyasi tobora takomillashib borayotganligi
sababli, yangi akademik laboratoriya tezkor o’zgaruvchan tezkor skameyka
sekvensiyalarining yangi avlodi kirib keldi. Umuman olganda, genomlarni
tartiblashtirish yondashuvlari ikkita keng toifaga bo’linadi, ov miltig’i va yuqori
o’tkazuvchanlik (yoki keyingi avlod ) ketma-ketlik. [6]
Miltiqni ketma-ketligi
19

2.1 rasm
ABI PRISM 3100 genetik analizatori. Bunday kapillyar sekvensiyalar dastlabki
yirik genomli sekvensiya ishlarini avtomatlashtirgan.
Asosiy maqola: Miltiqni ketma-ketligi
Miltiq otish sekvensiyasi - bu butun xromosomalarga qadar 1000 taglik juftlikdan
uzunroq bo’lgan DNK sekanslarini tahlil qilish uchun mo’ljallangan sekvensiya
usuli. [48]
U "a" ning tez sur’atlar bilan kengayib borayotgan, kvaziyu tasodifiy otish
sxemasiga o’xshashligi bilan nomlangan ov miltig’i . Jel elektroforez ketma-ketligi
faqat juda qisqa ketma-ketliklar uchun ishlatilishi mumkin bo’lganligi sababli (100
dan 1000 tagacha juftlik), uzunroq DNK sekanslari tasodifiy kichik bo’laklarga
bo’linib, keyinchalik ularni olish uchun ketma-ketlashtirilishi kerak. o’qiydi .
Maqsadli DNK uchun bir nechta takrorlanadigan o’qishlar ushbu parchalanish va
ketma-ketlikning bir necha turlarini bajarish orqali olinadi. Keyinchalik,
kompyuter dasturlari ularni doimiy ketma-ketlikda yig’ish uchun har xil
o’qishlarning bir-birining ustki qismidan foydalanadi. [48] [49]
Ov miltig’ining ketma-
ketligi - bu tasodifiy namuna olish jarayoni, bu berilganlikni ta’minlash uchun
ortiqcha namuna olishni talab qiladi nukleotid qayta tiklangan ketma-ketlikda
ifodalanadi; genom ortiqcha namuna oladigan o’rtacha o’qishlar soni
deyiladi qamrov . [50]
O’z tarixining ko’p qismida ov miltig’ini ketma-ketlikda yotqizish texnologiyasi
klassik zanjirni to’xtatish usuli yoki Sanger usuli ’, bu zanjirni tugatishni tanlab
qo’shilishiga asoslanadi dideoksinukleotidlar tomonidan DNK
polimeraza davomida in vitro DNKning replikatsiyasi . [19] [51]
So’nggi paytlarda ov
miltig’ini ketma-ketligi o’rnini bosdi yuqori o’tkazuvchanlik ketma-ketligi usullar,
20

ayniqsa keng ko’lamli, avtomatlashtirilgan genom tahlil qiladi. Biroq, Sanger
usuli, birinchi navbatda, kichik hajmdagi loyihalar uchun va ayniqsa uzoq davom
etgan DNK ketma-ketligini o’qish uchun (> 500 nukleotid) keng qo’llaniladi.
[52]
Zanjirni to’xtatish usullari uchun DNKning bir zanjirli shablonini, DNKni talab
qiladi astar , a DNK polimeraza , normal dezoksinukleosidetrifosfatlar (dNTPlar) va
DNK zanjirining cho’zilishini tugatadigan modifikatsiyalangan nukleotidlar
(dideoksiNTPlar). Ushbu zanjir bilan tugaydigan nukleotidlarda 3’-
yo’q OH shakllanishi uchun zarur bo’lgan guruh fosfodiester aloqasi ddNTP
qo’shilganda DNK polimeraza DNKning kengayishini to’xtatishiga olib keladigan
ikkita nukleotid o’rtasida bo’ladi. DdNTP radioaktiv yoki bo’lishi
mumkin lyuminestsent tarzda ichida aniqlash uchun belgilangan DNK
sekvensiyalari . [6]
Odatda, ushbu mashinalar kuniga 48 tagacha bitta to’plamda 96 ta
DNK namunalarini ketma-ket ketma-ketlikda to’plashi mumkin. [53]
Yuqori mahsuldorlik ketma-ketligi
Shuningdek qarang: Illumina bo’yoqlarini ketma-ketligi va Ion yarim
Supero’tkazuvchilar ketma-ketligi
Arzon narxlardagi ketma-ketlikka bo’lgan yuqori talab yuqori samaradorlikdagi
ketma-ketlik texnologiyalarini ishlab chiqishga sabab
bo’ldi parallellashtirmoq ketma-ketlik jarayoni, bir vaqtning o’zida minglab yoki
millionlab ketma-ketliklarni ishlab chiqarish. [54] [55]
Yuqori o’tkazuvchanlik ketma-
ketligi DNK sekvensiyasining narxini standart bo’yoq terminatori usullari bilan
mumkin bo’lgan darajadan pastga tushirish uchun mo’ljallangan. Ultra yuqori
o’tkazuvchanlikdagi ketma-ketlikda 500 000 gacha sintez bo’yicha sintez bo’yicha
operatsiyalar parallel ravishda bajarilishi mumkin. [56] [57]
Illumina Genom analizatori II tizimi. Illumina texnologiyalari yuqori
o’tkazuvchanlik massivida parallel ketma-ketlik standartini o’rnatdi. [46]
The Illumina bo’yoqlarini ketma-ketligi usul qaytariladigan bo’yoq
terminatorlariga asoslangan va 1996 yilda Jeneva biomedikal tadqiqot institutida
Paskal Mayer va Loran Farinelli tomonidan ishlab chiqilgan. [58]
Ushbu usulda
DNK molekulalari va primerlari dastlab slaydga biriktiriladi va
21

kuchaytiriladi polimeraza shunday qilib dastlab klonlangan "DNK koloniyalari"
bo’lgan mahalliy klonal koloniyalar hosil bo’ladi. Ketma-ketlikni aniqlash uchun
to’rt turdagi qaytariladigan terminator asoslari (RT-bazalar) qo’shiladi va
qo’shilmagan nukleotidlar yuviladi. Pirosekvensiyadan farqli o’laroq, DNK
zanjirlari bir vaqtning o’zida bitta nukleotidga cho’zilib ketadi va tasvirni olish
kechiktirilgan vaqtda amalga oshirilishi mumkin, bu DNK koloniyalarining juda
katta massivlarini bitta kameradan olingan ketma-ket tasvirlar orqali olish
imkonini beradi. Fermentatik reaktsiyani ajratish va tasvirni olish optimal ishlash
qobiliyatini va nazariy jihatdan cheksiz sekanslash imkoniyatini beradi; tegmaslik
konfiguratsiyaga ega bo’lgan holda, asbobning ishlash samaradorligi faqat
bog’liq A / D konversiyasi kameraning tezligi. Kamera tasvirlarni
oladi lyuminestsent yorliqli nukleotidlar, so’ngra bo’yoq 3 ‘bloker bilan birga
DNKdan kimyoviy yo’l bilan tozalanadi va keyingi tsiklga imkon beradi. [59]
Muqobil yondashuv, ion yarimo’tkazgichlar ketma-ketligi , standart DNK
replikatsiya kimyosiga asoslangan. Ushbu texnologiya har safar bazaga
qo’shilganda vodorod ionining chiqishini o’lchaydi. Shablon DNKni o’z ichiga
olgan mikroto’lqin bitta singdirilgan nukleotid , agar nukleotid shablon zanjiriga
qo’shimcha bo’lsa, u qo’shiladi va vodorod ioni ajralib chiqadi. Ushbu versiya
an ISFET ion sensori. Agar a gomopolimer shablon ketma-ketligida mavjud bo’lib,
bir nechta nukleotidlar bitta toshqin tsikliga kiritiladi va aniqlangan elektr signali
mutanosib ravishda yuqori bo’ladi. [60]
AssambleyaAsosiy maqola: Ketma-ket yig’ish
2.2 rasm
22

Bir-birining ustiga chiqib ketish shakl shakllarini o’qiydi; ma’lum uzunlikdagi
tutashuv va bo’shliqlar iskala hosil qiladi.
2.3 rasm
Birlashtirilgan so’nggi ma’lumot genomga mos keltirilgan keyingi avlod ketma-
ketligini ma’lumotlarni o’qiydi.
Bir nechta, qismlarga bo’lingan ketma-ketlik ko’rsatkichlari bir-birining ustiga
tushgan joylari asosida yig’ilishi kerak.
Ketma-ket yig’ish ga tegishli tekislash va ancha uzunroq bo’laklarni
birlashtirish DNK dastlabki ketma-ketlikni tiklash uchun ketma-ketlik. [6]
Bu
hozirgi kabi kerak DNKning ketma-ketligi texnologiya butun genomlarni doimiy
ketma-ketlik sifatida o’qiy olmaydi, aksincha ishlatilgan texnologiyaga qarab 20
dan 1000 tagacha bo’lgan kichik qismlarni o’qiydi. PacBio yoki Oksford Nanopore
kabi uchinchi avlod sekvensiya texnologiyalari muntazam ravishda> 10 kb
uzunlikdagi ketma-ketlikni o’qiydi; ammo, ular yuqori xato darajasi taxminan 15
foizni tashkil etadi. [61] [62]
Odatda o’qishlar deb nomlangan qisqa qismlar natijadan
kelib chiqadi ov miltig’ini ketma-ketligi genomik DNK yoki genlarning
transkriptlari ( ESTlar ). [6]
Assambleyaga yaqinlashish
Assambleyani keng ma’noda ikkita yondashuvga bo’lish mumkin: de
novo o’tmishda biron bir ketma-ketlikka o’xshash bo’lmagan genomlar uchun va
yig’ilish paytida bir-biriga yaqin bo’lgan organizm mavjud bo’lgan ketma-ketlikni
ishlatadigan taqqoslash assambleyasi. [50]
Qiyosiy majlisga nisbatan, de novo yig’ish
hisoblash qiyin ( Qattiq-qattiq ), bu qisqa o’qiladigan NGS texnologiyalari uchun
23

unchalik qulay emas. Ichida de novo montaj paradigmasi yig’ilish uchun ikkita
asosiy strategiya, Evleriya yo’llari strategiyasi va bir-biriga mos kelish-kelishuv
(OLC) strategiyalari mavjud. OLC strategiyalari oxir-oqibat NP-ning qiyin
muammosi bo’lgan bir-biriga o’xshash grafik orqali Hamilton yo’lini yaratishga
harakat qilmoqda. Eulerian yo’l strategiyalari hisoblash uchun ko’proq traktable,
chunki ular DeBruijn grafigi orqali Eulerian yo’lini topishga harakat qilishadi. [50]
Tugatish
Tugallangan genomlar har birini ifodalaydigan noaniqliklarsiz bitta qo ’ shni ketma -
ketlikka ega deb ta ’ riflanadi replikon .
Izoh
Asosiy maqola: Genom izohi
Faqatgina DNK ketma-ketligi yig’ilishi qo’shimcha tahlillarsiz juda oz ahamiyatga
ega. [6]
Genom izohi biologik ma’lumotni biriktirish jarayonidir ketma-ketliklar va
uchta asosiy bosqichdan iborat: [64]
1. oqsillarni kodlamaydigan genomning qismlarini aniqlash
2. elementlarini aniqlash genom , deb nomlangan jarayon genlarni bashorat
qilish va
3. biologik ma’lumotni ushbu elementlarga biriktirish.
Avtomatik izohlash vositalari ushbu amallarni bajarishga harakat qiladi silikonda ,
inson tajribasi va potentsial eksperimental tekshirishni o’z ichiga olgan qo’lda
izohlashdan (a. a. kuratsiya) farqli o’laroq. [65]
Ideal holda, ushbu yondashuvlar bir
xil izohda mavjud bo’lib, bir-birini to’ldiradi quvur liniyasi (shuningdek
qarang quyida ).
An’anaviy ravishda izohlashning asosiy darajasi
foydalaniladi Portlash o’xshashliklarni topish uchun va keyin gomologlar asosida
genomlarni izohlash uchun. [6]
Yaqinda annotatsiya platformasiga qo’shimcha
ma’lumotlar qo’shildi. Qo’shimcha ma’lumotlar qo’lda izoh beruvchilarga bir xil
izoh berilgan genlar o’rtasidagi kelishmovchiliklarni aniqlashtirishga imkon
beradi.
24

Ba’zi ma’lumotlar bazalarida genom izohlarini o’zlarining quyi tizimlari
yondashuvi bilan ta’minlash uchun genom kontekst ma’lumotlari, o’xshashlik
ballari, eksperimental ma’lumotlar va boshqa resurslarning integratsiyasidan
foydalaniladi. Boshqa ma’lumotlar bazalari (masalan: Ansambl ) o’zlarining
avtomatlashtirilgan genom izohlash liniyasida har ikkala ma’lumot manbalariga va
bir qator dasturiy vositalarga tayanishi kerak. [66]
Strukturaviy izoh birinchi
navbatda, genomik elementlarni aniqlashdan iborat ORFlar va ularning
lokalizatsiyasi yoki gen tuzilishi. Funktsional izoh biologik ma’lumotlarni
genomik elementlarga biriktirishdan iborat.
Quvur liniyalari va ma’lumotlar bazalarini tartiblashtirish
Genom loyihalari bilan bog’liq katta hajmdagi ma’lumotlarni takroriy takrorlash
va samarali boshqarish zarurati shuni anglatadi hisoblash quvurlari genomikada
muhim dasturlarga ega. [67]
Tadqiqot yo’nalishlari
Funktsional genomika
Asosiy maqola: Funktsional genomika
Funktsional genomika maydonidir molekulyar biologiya genomik loyihalar
tomonidan ishlab chiqarilgan juda ko’p ma’lumotlardan foydalanishga urinishlar
(masalan genomlarni tartiblashtirish bo’yicha loyihalar ) tasvirlash gen (va oqsil )
funktsiyalar va o’zaro ta’sirlar. Funktsional genomika gen kabi dinamik jihatlarga
e’tibor beradi transkripsiya , tarjima va oqsil va oqsillarning o’zaro ta’siri kabi
genomik ma’lumotlarning statik jihatlaridan farqli o’laroq DNK ketma-ketligi yoki
inshootlar. Funktsional genomika genlar, RNK transkriptlari va oqsil moddalari
darajasida DNKning faoliyati haqidagi savollarga javob berishga harakat qiladi.
Funktsional genomika tadqiqotlarining asosiy xarakteristikasi ularning ushbu
savollarga genomika bo’yicha yondoshishidir, odatda an’anaviy "genlar bo’yicha
gen" ga emas, balki yuqori samaradorlik usullarini o’z ichiga oladi.
Genomikaning asosiy sohasi hali ham dolzarbdir ketma-ketlik turli xil
organizmlarning genomlari, ammo to’liq genomlar haqidagi bilim maydon uchun
imkoniyat yaratdi funktsional genomika asosan naqshlari bilan bog’liq gen
25

ekspressioni turli sharoitlarda. Bu erda eng muhim
vositalar mikroarraylar va bioinformatika .
Strukturaviy genomika
Asosiy maqola: Strukturaviy genomika
2.4 rasm
O’rta G’arbiy Strukturaviy Genomika Markazi tomonidan aniqlangan oqsil
tuzilishiga misol.
Strukturaviy genomika tasvirlashga intiladi 3 o’lchovli tuzilish berilgan tomonidan
kodlangan har bir oqsildan genom . [68] [69]
Ushbu genomga asoslangan yondoshuv
kombinatsiyalashgan holda strukturani aniqlashning yuqori o’tkazuvchanlik
usuliga imkon beradi eksperimental va modellashtirish yondashuvlari . Strukturaviy
genomika bilan asosiy farq an’anaviy tarkibiy bashorat shundan iboratki,
strukturaviy genomika ma’lum bir oqsilga e’tibor qaratish o’rniga, genom
tomonidan kodlangan har bir oqsilning tuzilishini aniqlashga harakat qiladi. To’liq
genomlar ketma-ketligi mavjud bo’lganda, strukturani bashorat qilish
eksperimental va modellashtirish yondashuvlari yordamida tezroq amalga
oshirilishi mumkin, ayniqsa, ko’p sonli ketma-ket genomlar va ilgari hal qilingan
oqsil tuzilmalari mavjudligi olimlarga oqsil tuzilishini ilgari echilgan tuzilmalar
bo’yicha modellashtirishga imkon beradi. gomologlar. Strukturaviy genomika
strukturani aniqlashga ko’plab yondashuvlarni, shu jumladan genomik ketma-
ketliklardan foydalanadigan eksperimental usullarni yoki ketma-ketlikka
asoslangan modellashtirishga asoslangan yondashuvlarni o’z ichiga oladi. tarkibiy
homologiya ma’lum tuzilishdagi oqsilga yoki biron bir ma’lum tuzilishga
homologiyasi bo’lmagan oqsil uchun kimyoviy va fizikaviy printsiplarga
26

asoslanadi. An’anaviy farqli o’laroq tarkibiy biologiya , a ni aniqlash oqsil
tuzilishi tizimli genomika harakati orqali ko’pincha (lekin har doim ham) oqsil
funktsiyasi haqida hamma narsa ma’lum bo’lishidan oldin keladi. Bu yangi
muammolarni keltirib chiqaradi tarkibiy bioinformatika , ya’ni undan protein
funktsiyasini aniqlash 3D tuzilishi. [70]
Epigenomika
Asosiy maqola: Epigenomika
Epigenomika ning to’liq to’plamini o’rganishdir epigenetik deb nomlanuvchi
hujayraning genetik materialidagi modifikatsiyalar epigenom . [71]
Epigenetik
modifikatsiyalar - bu DNK ketma-ketligini o’zgartirmasdan gen ekspressioniga
ta’sir ko’rsatadigan hujayraning DNKsi yoki gistonlaridagi qaytariladigan
modifikatsiyalar (Russell 2010 p. 475). Eng xarakterli epigenetik
modifikatsiyalardan ikkitasi DNK metilatsiyasi va giston modifikatsiyasi .
Epigenetik modifikatsiyalar genlarning ekspressioni va regulyatsiyasida muhim rol
o’ynaydi va kabi ko’plab uyali jarayonlarda ishtirok etadi farqlash /
rivojlanish va shish paydo bo’lishi . [71]
Epigenetikani global darajada o’rganish
yaqinda genomik yuqori o’tkazuvchanlik tahlillarini moslashtirish orqali amalga
oshirildi. [72]
Metagenomika
2.5 rasm
Atrof-muhitdagi o’qotar qurollarni ketma-ketligi (ESS) metagenomikaning asosiy
usuli hisoblanadi. A) yashash joyidan namuna olish; (B) filtrlovchi zarralar, odatda
27

kattaligi bo’yicha; C) lizis va DNK ekstraktsiyasi; D) klonlashtirish va kutubxona
qurilishi; E) klonlarni ketma-ketligi; (F) ketma-ketlik va iskala ichiga yig’ish.
Asosiy maqola: Metagenomika
Metagenomika o’rganishdir metagenomlar , genetik to’g’ridan-to’g’ri tiklangan
material atrof-muhit namunalar. Keng sohani atrof-muhit genomikasi,
ekogenomika yoki jamoat genomikasi deb ham atash mumkin. An’anaviy bo’lsa
ham mikrobiologiya va mikrobial genomlar ketma-ketligi yetishtiriladigan
narsalarga tayanish klonal madaniyatlar , erta atrof-muhit genlarini sekvensiyalash
klonlangan o’ziga xos genlarni (ko’pincha 16S rRNK gen) hosil qilish xilma-xillik
profili tabiiy namunada. Bunday ishlar shuni ko’rsatdiki, aksariyat
qismi mikroblarning biologik xilma-xilligi tomonidan o’tkazib yuborilgan
edi etishtirishga asoslangan usullari. [73]
So’nggi tadqiqotlarda "ov miltig’i"
ishlatilgan Sanger ketma-ketligi yoki katta darajada
parallel pirosekvensiya namuna olingan jamoalarning barcha a’zolaridan asosan
barcha genlarning xolis namunalarini olish. [74]
Mikroskopik hayotning ilgari
yashiringan xilma-xilligini ochib berishga qodir bo’lganligi sababli, metagenomika
butun tirik dunyoni tushunishda inqilob qilish qobiliyatiga ega bo’lgan mikrob
dunyosini ko’rish uchun kuchli linzalarni taqdim etadi. [75] [76]
Model tizimlari
Viruslar va bakteriofaglar
Bakteriofaglar bakteriyalarda asosiy rol o’ynagan va
o’ynamoqda genetika va molekulyar biologiya . Tarixiy jihatdan, ular aniqlash
uchun ishlatilgan gen tuzilishi va genlarni tartibga solish. Shuningdek,
birinchi genom ketma-ketligi a edi bakteriyofag . Biroq, bakteriofag tadqiqotlari
aniq bakteriyalar genomikasi ustun bo’lgan genomik inqilobga olib kelmadi.
Yaqinda bakteriofag genomlarini o’rganish juda muhim bo’lib qoldi va shu bilan
tadqiqotchilar asosidagi mexanizmlarni tushunishga imkon berdi fag evolyutsiya.
Bakteriofag genomlari ketma-ketligini ajratilgan bakteriofaglarning bevosita
sekvensiyasi orqali olish mumkin, ammo mikrobial genomlarning bir qismi sifatida
ham olinishi mumkin. Bakteriyalar genomlarini tahlil qilish shuni ko’rsatdiki, katta
28

miqdordagi mikrob DNKsi iborat payg’ambarlik ketma-ketliklar va profaga
o’xshash elementlar. [77]
Ushbu ketma-ketliklarni batafsil ma’lumotlar bazasida
qazib olish, bakteriyalar genomini shakllantirishdagi profaglarning o’rni to’g’risida
tushuncha beradi: Umuman olganda, bu usul ko’plab taniqli bakteriyofag
guruhlarini tekshirib ko’rdi, bu esa bakteriyalar genomlaridan profaglarning
aloqalarini bashorat qilish uchun foydali vosita bo’ldi. [78] [79]
Siyanobakteriyalar
Hozirda 24 ta siyanobakteriyalar buning uchun umumiy genom ketma-ketligi
mavjud. Ushbu siyanobakteriyalarning 15 tasi dengiz muhitidan kelib chiqadi.
Bular oltitadir Proxlorokokk shtammlar , etti
dengiz Sinekokok shtammlar , Trichodesmium eritraum IMS 101 va Crocosphaera
watsonii WH 8501 . Ushbu ketma-ketliklar dengiz siyanobakteriyalarining muhim
ekologik va fiziologik xususiyatlarini aniqlash uchun juda muvaffaqiyatli
ishlatilishini bir necha tadqiqotlar namoyish etdi. Shu bilan birga, hozirgi kunda
ko’plab boshqa genom loyihalari mavjud, ular orasida yana davom
etmoqda Proxlorokokk va dengiz Sinekokok ajratib
turadi, Acaryoxloris va Proxloron , N
2 - filamentli siyanobakteriyalarni
tuzatish Nodularia spumigena , Lyngbya aestuarii va Lyngbya majuscula , shu
qatorda; shu bilan birga bakteriofaglar dengiz siyanobakteriyalarini yuqtirish.
Shunday qilib, genom ma’lumotlarining tobora ko’payib borishi, qiyosiy
yondashuvni qo’llash orqali global muammolarni hal qilish uchun umumiyroq
usulda ham qo’llanilishi mumkin. Ushbu sohadagi taraqqiyotning ba’zi yangi va
hayajonli misollari - bu tartibga soluvchi RNKlarning genlarini aniqlash,
evolyutsion kelib chiqishi haqidagi tushunchalar. fotosintez , yoki hissasini
baholash gorizontal genlarning uzatilishi tahlil qilingan genomlarga. [80]
Genomikaning qo’llanilishi
Genomika ko’plab sohalarda, shu jumladan dasturlarni taqdim
etdi Dori , biotexnologiya , antropologiya va boshqalar ijtimoiy fanlar . [40]
Genomik tibbiyot
29

Keyingi avlod genomik texnologiyalari klinisyenlarga va biomedikal
tadqiqotchilarga katta tadqiqot populyatsiyalari bo’yicha to’plangan genomik
ma’lumotlar miqdorini keskin oshirishga imkon beradi. [81]
Kasalliklarni tadqiq
qilishda ko’plab turdagi ma’lumotlarni genomik ma’lumotlar bilan birlashtiradigan
yangi informatika yondashuvlari bilan birlashganda, bu tadqiqotchilarga
giyohvandlik va kasallikning genetik asoslarini yaxshiroq tushunishga imkon
beradi. [82] [83]
Genomni tibbiyotga tatbiq etishning dastlabki harakatlari Stenford
jamoasi boshchiligidagi harakatlarni o’z ichiga olgan Euan Eshli inson genomini
tibbiy talqin qilish uchun birinchi vositalarni ishlab chiqqan. [84] [85]
[86]
Masalan, Hammamiz tadqiqot dasturi aniq tibbiyot tadqiqotlari platformasining
muhim tarkibiy qismiga aylanish uchun 1 million ishtirokchidan genom ketma-
ketligi ma’lumotlarini to’plashga qaratilgan. [87]
Sintetik biologiya va bioinjiniring
Genomik bilimlarning o’sishi tobora takomillashtirilgan dasturlarni yaratishga
imkon berdi sintetik biologiya . [88]
2010 yilda tadqiqotchilar J . Kreyg Venter
instituti ning qisman sintetik turlari yaratilganligini e ’ lon
qildi bakteriya , Mikoplazma laboratoriyasi , dan olingan genom ning Mikoplazma
genitalium .
Tabiatni muhofaza qilish bo’yicha mutaxassislar genomik ketma-ketlik bilan
to’plangan ma’lumotlardan, masalan, turlarni saqlashning genetik omillarini
yaxshiroq baholash uchun foydalanishlari mumkin. genetik xilma-
xillik populyatsiya yoki individual retsessiv irsiy genetik kasallik uchun
heterozigot bo’ladimi. [90]
Effektlarini baholash uchun genomik ma’lumotlardan
foydalanish evolyutsion jarayonlar va ma’lum bir populyatsiyadagi o’zgarishlarni
aniqlash uchun, tabiatni muhofaza qilish bo’yicha mutaxassislar ma’lum bir turga
yordam berish rejalarini tuzishlari mumkin, chunki ular noma’lum bo’lib
qoladiganlar qancha o’zgaruvchisiz qolsa genetik yondashuvlar .
30

2.2. Prokaryotik genom
Prokaryotlarning molekulyar tashkil etilishining asosiy xususiyati ularning
hujayralarida ( yoki virionlarlarda - virus zarralari , viruslar bo ’ lsa ) sitoplazmasida
yadro membranasi bilan o ’ ralgan yadro yo ’ qligi . Yadro yo ’ qligi - bu
prokaryotlarda genomning maxsus tashkil etilishining tashqi ko ’ rinishidir , bu esa
eukaryotik organizmlarda tubdan farq qiladi . Eukaryotlardan farqli o ’ laroq ,
prokaryotik genom juda ixcham tarzda qurilgan . Kodlanmaydigan nukleotidlar
soni minimal , intronlar kam . Bundan tashqari , prokaryotlarda bir xil genli
nukleotidlar ketma - ketligining ikki yoki hamma uchta qayd etish chegarasida
oqsillarni kodlash uchun ishlatiladi , bu ularning hajmini ko ’ paytirmasdan ularning
genomlarini kodlash potentsialini oshiradi . Prokaryotlarda eukaryotlarda
ishlatiladigan gen ekspressiyasini boshqarishning ko ’ plab mexanizmlari hech
qachon topilmaydi . Bu , eukaryotik hujayralarning hujayra ichidagi parazitlari
sifatida , o ’ zlarining genetik potentsialining zaruriy qismini o ’ z ehtiyojlari uchun
ishlatadigan hayvonlar va o ’ simliklarning viruslariga taalluqli emas . Shunday qilib ,
prokaryotik genom tuzilishining soddaligi , birinchi navbatda , ularning
soddalashtirilgan hayot sikli bilan namoyon bo ’ ladi , bu davrda prokaryotik
hujayralar , qoida tariqasida , eukaryotlarning ontogenetik rivojlanishida sodir
bo ’ ladigan , ba ’ zi bir guruh genlaridan boshqalarga global miqyoda almashtirishlari
yoki ularning ifoda darajalarining nozik o ’ zgarishi bilan bog ’ liq emas .
Virus genomlari
H . Frenkel - Konratning so ’ zlariga ko ’ ra , " viruslar bir yoki bir nechta DNK yoki
RNK molekulalaridan tashkil topgan zarrachalar bo ’ lib , odatda ( lekin har doim
ham emas ) oqsil qobig ’ i bilan o ’ ralgan ; viruslar o ’ zlarining nuklein kislotalarini
bitta ho ’ jayin xujayradan boshqasiga o ’ tkazib , undan foydalanishlari mumkin va
hujayra ichidagi replikatsiyani amalga oshiradigan fermentativ uskuna , ho ’ jayin
xujayrasi ma ’ lumotlariga o ’ z ma ’ lumotlarini qo ’ shish orqali , ba ’ zan viruslar
o ’ zlarining genomlarini teskari ravishda ho ’ jayin genomlariga kiritishi
( integratsiya ) mumkin va keyin ular " yashirin mavjudlik " ga olib keladi , yoki
qandaydir tarzda ho ’ jayin hujayraning xususiyatlarini o ’ zgartiradi "2.
31

Viruslar hujayra ichidagi parazitlar bo ’ lib , ko ’ payish uchun ho ’ jayin hujayraning
oqsil sintez qiluvchi apparatlaridan foydalanadilar . Virusning hayot aylanishi
hujayraga kirib borishdan boshlanadi . Buning uchun u uning yuzasidagi maxsus
retseptorlari bilan bog ’ lanadi yoki hujayraga nuklein kislotasini yuboradi , virion
oqsillarini uning yuzasida qoldiradi yoki endotsitoz natijasida butunlay kirib
boradi . Oxirida virus hujayra ichiga kirgandan keyin uni yechish kerak - membrana
oqsillaridan genomik nuklein kislotalarning chiqishi , bu esa hujayrani ferment
tizimlariga virusning gen ifodasini ta ’ minlaydigan virus genomini ochib beradi .
Virus hujayraga kirgandan so ’ ng , uning ko ’ payishi sodir bo ’ lishi mumkin ,
ko ’ pincha hujayraning o ’ zi ( virusning rivojlanish yo ’ li ) nobud bo ’ lishi bilan
xarakterlanadi . Bundan tashqari , virus uzoq vaqt davomida o ’ zini namoyon
qilmasdan ( latent infektsiya ) hujayraning ichida mavjud bo ’ lishi mumkin . Bunday
holda, uning genomi ho’jayin hujayraning genomiga qo’shilib, u bilan ko’payadi
yoki xromosomadan tashqari holatda bo’ladi. Virusli genomli nuklein kislotasi
hujayraga kirgandan so’ng, unda mavjud bo’lgan irsiy ma’lumotlar ho’jayin
genetik tizimlar tomonidan dekodlanishi va virus zarralarining tarkibiy qismlarini
sintez qilish uchun ishlatilishi kerak. Viruslar ko’payish uchun asosan ho’jayin
xujayraning ferment tizimlaridan foydalanganligi sababli, ularning genomlari
nisbatan kichik o’lchamlar bilan ajralib turadi va virionlarning tarkibiy oqsillarini,
shuningdek viruslarning ko’payishi ehtiyojlari uchun hujayra metabolizmini
tartibga soluvchi oqsil va fermentlarni kodlaydi, bu viruslarni ko’paytirish
jarayonini iloji boricha samarali qiladi. Virionlar ichiga o’ralgan virusli genom
bitta zanjirli yoki ikki zanjirli DNK yoki RNK bilan ifodalanishi mumkin. Bundan
tashqari, barcha virusli genlar bir xil xromosomada joylashishi yoki bir nechta
bloklarga (xromosomalarga) bo’linishi mumkin, ular birgalikda bunday
viruslarning genomini tashkil qiladi. Masalan, retroviruslarda genom ikki zanjirli
RNK bilan ifodalangan va o’nta segmentdan iborat. Bir zanjirli RNKni o’z ichiga
olgan viruslarning genomlari ham yaxlit bo’lishi mumkin (masalan, retroviruslar)
yoki segmentlangan (masalan, ortomiksoviruslar yoki adenaviruslar). RNK o’z
ichiga olgan viruslarning genomlari faqat chiziqli RNK molekulalari bilan
32

ifodalanadi. DNKni o’z ichiga olgan barcha ma’lum umurtqali viruslar bitta
xromosomaga, chiziqli yoki dumaloq, bitta yoki juft tarmoqli o’ralgan genomga
ega. Ba’zi viruslarda, masalan, gepatit B virusi, genom halqa shaklida yopiq holda
yopilgan ikki zanjirli DNK molekulasi bo’lib, ikkala zanjirda bitta zanjirli
mintaqalar turli joylarda joylashgan. Bir necha avlodlarda, masalan, adeno bilan
bog’liq viruslar, turli xil virus zarrachalarida DNK to’ldiruvchi qo’shimcha
elementlar mavjud.
Bakterial hujayraning nukleoidi.
Elektron mikroskop yordamida yengil sharoitda bakterial hujayralarni dastlabki
kimyoviy fiksatsiyasiz o’rganish shuni ko’rsatdiki, nukleoidlar ribosomalardan xoli
bo’lgan rangli diffusion joylashgan. Bunday holda, nukleoidlarning tashqi
qismidagi DNKning cho’zilgan bo’laklari atrofdagi sitoplazma tomon
yo’naltiriladi. Maxsus antitanalar yordamida RNK polimeraza, DNK
topoizomeraza I va gistonga o’xshash HU oqsillarining molekulalari nukleoidlar
bilan bog’langanligi aniqlandi. DNKning nukleoid atrofidagi bo’shliqlari odatda
transkripsiyada ishtirok etadigan bakterial xromosoma segmentlari sifatida talqin
etiladi. Ushbu saytlar hujayraning fiziologik holatiga qarab, transkripsiya holatida
bo’lgan yoki transkripsiya bostirilganida nukleoid ichiga tushadigan bakterial
xromosomaning DNK zanjirlaridan iborat deb yuritiladi. A. Reiter va A.
Changning fikriga ko’ra, elektron mikroskop ostida ko’rinadigan nukleoidlar
yuzasining loyqa tuzilishi faol transkriptlangan DNK halqalarining harakatchan
holatini aks ettiradi. Bakterial hujayralarning turli o’sish fazalarida nukleoid
doimiy ravishda shaklini o’zgartiradi va bu ma’lum bakterial genlarning
transkripsiya faoliyati bilan bog’liqdir. Eukaryotik xromosomalarda bo’lgani kabi,
nukleoid DNK bakterial xromosomalarning ishlashiga va ularning hujayra ichidagi
siqilishiga katta ta’sir ko’rsatadigan ko’plab DNKni bog’laydigan oqsillar,
xususan, histonga o’xshash HU, H-NS va IHF oqsillari bilan birlashadi. Biroq,
bakterial DNKning labiyali "kompaktosomalar" paydo bo’lishi (molekulyar
mexanizmlarning barqaror turg’un nukleosomalariga o’xshashligi) hali ham
noma’lum.
33

So’nggi paytlarda protein tarkibiy qismi nisbatan past bo’lganligi bilan ajralib
turadigan LP-xromatin (kam proteinli xromatin) bakteriyalariga qiziqish ortib
bormoqda. Shunga o’xshash LP xromatin viruslarda, mitoxondriyada, plastidlarda
va dinoflagellatlarda (flagellatlar) uchraydi. Shuning uchun, genetik materialning
bunday strukturaviy tashkiloti universal deb ta’kidlanadi va prokaryotik
organizmlarga xos bo’lgan gen ekspressiyasini tartibga solishning ma’lum
shakllari bilan bog’liq. Bir hujayrali organizm bo’lgan bakteriya E. coli
xromosomasi 4,6 × 106 nukleotid juftligi bo’lgan bitta dumaloq DNK
molekulasidan iborat. Ushbu DNK taxminan 4,300 oqsilni kodlaydi, ammo bu
oqsillarning faqat bir qismi hujayrada ma’lum bir vaqtda sintezlanadi.
Archaebakteriyalarning genomlari
Archaebakteriyalar jamiyati - bu prokaryotlarning o’ziga xos va kam
o’rganilgan taksonomik guruhidir. Arxeabakteriyalar ularning morfologiyasida
odatiy eubakteriyalarga o’xshash bo’lishiga qaramay, molekulyar darajada ular
eukariotlarga yaqin. Ushbu mikroorganizmlar ko’pincha eukaryotlarning
prokaryotik evolyutsion ajdodlari deb hisoblanadi, shuning uchun
arxaebakteriyalar genomining tuzilishini batafsil ko’rib chiqish o’rinli bo’ladi.
Archaebacterium Methanococcus jannaschii, birinchi genom tuzilishi 1996 yilda
aniqlangan, dengizning issiq, chuqur dengiz manbalarida topilgan. M. jannaschii
genomi asosiy halqa xromosomasi va o’lchamlari mos ravishda 1700, 58 va 16 kb
bo’lgan ikkita kichik xromosomadan tashqari elementlardan iborat. Shunga
o’xshash genom o’lchamlari arxeo va eubakteriyalar uchun xosdir. Shunisi qiziqki,
ushbu ta’rif qilingan termofilning DNKidagi GC tarkibi past va atigi 31% ni
tashkil qiladi. Genom ixcham tarzda tashkil qilingan: DNKning kodlashning 1700
potentsial hududlari aniqlandi, har 1000 j.n.ga bittadan M. jannaschii-ning
ko’pgina DNK joylari allaqachon ma’lum ketma-ketliklar bilan gomologiyani
ko’rsatmaydi. Shunday qilib, M. Jannaschii boshqa prokaryotlar va eukaryotlardan
o’ziga xos bo’lgan ko’plab genlar va funktsiyalar to’plamida farq qiladi. M.
jannaschii genom tuzilishini tahlil qilish shuni ko’rsatdiki, genetik ma’lumotni
qayta ishlash tizimlarini tashkil etuvchi genlar - transkripsiya, translyatsiya va
34

DNK replikatsiyasi bakteriyalarga qaraganda eukaryotik genlarni ko’proq eslatadi.
Shu bilan birga, translyatsiya tizimining genlari prokaryotlar, eukaryotlar va
arxaebakteriyalarda eng konservativ (eng katta gomologiyaga ega) bo’lib chiqdi.
Ulardan, rRNA genlari, shuningdek ba’zi ribosomal oqsillarning genlari
universaldir. M. Jannaschiining o’ziga xos ribosomal oqsillari eukaryotlarda
gomologga ega, ammo eubakteriyalarda emas. Ushbu arxaebakteriyadagi ma’lum
translyatsiya omillarining aksariyati ham eukaryotik turga mansub bo’lgan. Xuddi
shu narsa, ozroq bo’lsa-da, aminokislotali tRNK sintezlariga taalluqlidir.
Transkripsiya tizimining genlarini qiyosiy tahlil qilish natijasida, M. jannaschii va
eubakteriyalar RNK polimerazalari minimal fermentni tashkil etuvchi sub’ektlar
orasida gomologiyani ko’rsatganligi aniqlandi, ammo arxebakteriyada
eubakteriyalarga xos bo’lmagan kichik qo’shimcha qismlar mavjud va ularning
gomologlari eukaryotik RNK polimerazalarida bo’ladi. M. jannaschii asosiy
transkripsiya omillaridan faqat ikkitasi eukaryotlarga xosdir va bir yoki ikkita omil
tegishli eukaryotik omillarning "odatiy" shakllari deb hisoblanadi. M. jannaschii
genomini DNK polimerazasini kodlovchi Eukaryotik DNK polimerazasiga
o’xshash bittagina gen topildi. Eubakteriyalarda DNKni ko’paytiradigan DNK
polimeraza Pol III, M. jannaschii-da gomologga ega emas. Boshqa arxeakteriya
oqsillari, shuningdek, eukaryotik oqsillar bilan yuqori gomologiyani ko’rsatadi:
gistonlar, hujayralar bo’linishini boshqaruvchi oqsillar, proteasomalar,
translyatsiyani uzaytirish omillari va rekonstruksiya va transport tizimlarining
oqsillari M. jannaschii uchun, shuningdek, eubakteriyalar uchun, operonlar
shaklida genlarning tashkil etilishi xarakterlidir. Biroq, birinchi holda, operonlar
kamdan-kam uchraydi va deyarli har doim protein komplekslarining subbirlik
genlarini birlashtiradi, masalan, RNK polimeraza, ribosomalar yoki metil koenzim
M reduktaza. Shu bilan birga, ketma-ket metabolik reaktsiyalarni boshqarish
printsipiga muvofiq birlashtirilgan genlarni o’z ichiga olgan operonlar juda kam
uchraydi. M. jannaschida bunday genlarni tasodifiy ravishda genomga taqsimlash
mumkin. Shunday qilib, arxaebakteriyalar maxsus jamiyatni tashkil etishiga va bir
qator genetik xususiyatlariga ko’ra eukaryotlarga yaqinlashishiga qaramay,
35

ularning genomlari hajmi va asosiy genlar to’plami mustaqil tirik bakteriyalarga
xos bo’lib qolmoqda.
Eukaryotik genom
Prokaryotlardan farqli o’laroq, eukaryotik genomning asosiy qismi yadro deb
ataladigan maxsus hujayra tarkibiy qismida (organella) joylashgan bo’lib, ancha
kichik qismi mitoxondriyalarda, xloroplastlarda va boshqa plastidalarda
joylashgan. Prokaryotlar singari, eukaryotik genomning ma’lumotli
makromolekulasi DNK bo’lib, u bir nechta xromosoma bo’ylab ko’p sonli
oqsillarga ega komplekslar shaklida taqsimlanmagan. Ushbu eukaryotlarning
DNK-oqsil komplekslariga xromatin deyiladi. Hujayra sikli davomida xromatin
ketma-ket kondensatsiya - dekondensatsiya ko’rinishida yuqori darajada buyurtma
qilingan strukturaviy o’zgarishlarga uchraydi. Mitoz metafazasida maksimal
kondansatsiyaga ega bo’lgan somatik hujayralarda bu o’zgarishlar mikroskopda
ko’rinadigan metafaza xromosomalarining shakllanishi bilan birga keladi.
Xromosoma eukaryotlar to’plamining tashqi belgilar to’plamiga kariotip deyiladi.
Ushbu belgilar biologik sistematikada keng qo’llaniladi. Eukaryotik genom
prokaryotik genomdan bir qator jihatdan sezilarli darajada farq qiladi, shular
qatorida uning ortiqligini ham ta’kidlash kerak. Eukaryotlardagi DNK tarkibi
prokaryotlarga qaraganda o’rtacha kattaroq 2-3 dan kattaroqdir va hayvonlarning
har xil turlarida 168 pg (amfibiyalar) dan 1 pg (ba’zi baliq turlari) gacha o’zgarib
turadi. Bir kishining diploid genomiga ~ 6 pg DNK to’g’ri keladi, ularning
umumiy uzunligi 6 dan 109 bp ga yaqinlashadi. Eukaryotik genomda DNKning
ko’payishi, bu organizmlarning qo’shimcha genetik ma’lumotlarga bo’lgan
ehtiyojining oshishi bilan izohlanmaydi, chunki ularning ko’pgina genom DNKlari
odatda kodlanmagan nukleotidlar qatori bilan ifodalanadi. Evolyutsion
rivojlanishning quyi bosqichlarida organizmlar genomlarining hajmi ko’proq
yuqori darajada tashkil etilgan hayvonlar va o’simliklarning genomlaridan
kattaroqdir. Hozirgi paytda eukaryotik genom DNKning ko’p qismi RNK va
oqsillarni kodlamasligi va uning genetik funktsiyalari yaxshi o’rganilmaganligi
ma’lum.
36

XULOSA:
Eukaryotik genomning o’ziga xos xususiyati bu DNKning ko’payishi bo’lib,
uning miqdori barcha hujayra oqsillarining tuzilishini kodlash uchun zarur bo’lgan
miqdordan oshib ketadi. Ko’paytirishning sabablaridan biri takroriy
nukleotidlarning mavjudligi. Eukaryotlardagi genlarning eksperimentini
boshqarishning asosiy qismi bitta xromosoma darajasida bo’ladi. Eukaryotlarda
genlarning ifoda etilishi qisman har bir xromosomada DNKni bo’shatish va
bo’shatish bilan bog’liq. Eukaryotik DNK xiston deb nomlangan mayda
ixtisoslashgan oqsillarga o’ralgan xromatin tolalari shaklida tashkil topgan. Mitoz
yoki meiozdan oldin, DNK va histonlar bir-biriga buralib, biz xromosoma deb tan
olgan tuzilmalarni hosil qiladi. Eukaryotik genda, targ’ibotchining orqasida ikki xil
segment mavjud: intron va ekson. Intronlar (IN-trahnz) - bu strukturalangan
genning transkripsiya qilingan, ammo tarjima qilinmagan hududlari. Exons (EK-
sahnz) - bu struktura genining ifodalangan va transkripsiya qilingan mintaqalari.
Ammo yaqinda o’tkazilgan tadqiqotlar shuni ko’rsatadiki, kodlanmagan RNK
intronlardan translyatsiya qilingan bo’lsa ham, muhim funktsiyalarni bajaradi.
Ushbu funktsiyalarning ba’zilariga translyatsion RNKni tartibga solish, genlarning
ifoda etilishiga ta’sir qiluvchi ushbu kodlovchi RNK bilan o’zaro ta’sir qilish va
ma’lum bir kimyoviy maqsadlar mavjud bo’lganda oqsil ishlab chiqarilishini
ta’minlaydigan "kalitlar" vazifasi kiradi.
Bakterial genomlarning tarkibiga mustaqil genlar va operonlar kiradi. Mustaqil
genlarning ishi boshqa genlar tomonidan tartibga solinmaydi va ularning ifodasi
tabiatda konstitutsiyaviy (uzluksiz). Mustaqil genlar qo’shni genlardan
kodlanmagan mintaqalar (spacers) tomonidan ajratilgan, ular odatda transkripsiya
qilinmaydi. Mustaqil genlardan farqli o’laroq, operon umumiy tartibga solish
tizimiga ega bo’lgan, qo’shni genlar guruhidir. Odatda, bu genlar biokimyoviy
jarayonning ketma-ket bosqichlarida qatnashadilar. Operonni tartibga solish tizimi
promouter, operator va gen-regulyatorni o’z ichiga oladi.
37

FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR
1. "JSST genetika va genomika ta’riflari" . Jahon Sog’liqni saqlash tashkiloti.
2. Milliy genom tadqiqot instituti (2010 yil 8-noyabr). "Genomika bo’yicha
qisqacha qo’llanma" . Genome.gov. Olingan 2011-12-03.
3. Genetika tushunchalari (10-nashr). San-Fransisko: Pearson ta’limi. 2012
yil. ISBN 978-0-321-72412-0 .
4. Culver KW, Labow MA (2002 yil 8-noyabr). " Genomika " . Robinson R
( tahrir ). Genetika . Macmillan ilmiy kutubxonasi . Macmillan ma ’ lumotnomasi
AQSh . ISBN 978-0-02-865606-9 .
5. Kadakkuzha BM, Puthanveettil SV (2013 yil iyul). "Miyaning murakkabligini
hal qilishda genomika va proteomika" . Molekulyar biosistemalar. 9 (7): 1807–
21. doi : 10.1039 / C3MB25391K . PMC 6425491 . PMID 23615871 .
6. Pevsner J (2009). Bioinformatika va funktsional genomika (2-nashr). Xoboken,
NJ: Uili-Blekuell. ISBN 978-0-470-08585-1 .
7. ^ Liddell HG, Skott R (1889). O’rta yunoncha-inglizcha leksikon . Oksford:
Clarendon Press. ISBN 978-1-61427-397-4 . Arxivlandi asl nusxasi 2018-06-20.
Olingan 2015-05-13.
8. "Genom, n" . Oksford ingliz lug’ati (Uchinchi nashr). Oksford universiteti
matbuoti. 2008 yil. Olingan 2012-12-01. (obuna kerak)
9. Yadav SP (dekabr 2007). "-Omika, -omes va om so’zlari qo’shimchasidagi
yaxlitlik" . Biyomolekulyar usullar jurnali. 18 (5):
277. PMC 2392988 . PMID 18166670 .
10. Ankeny RA (iyun 2003). "Genomni nematodadan odamgacha tartiblashtirish:
usullarni o’zgartirish, fanni o’zgartirish". Harakat qiling. 27 (2): 87–
92. doi : 10.1016 / S0160-9327 (03) 00061-9 . PMID 12798815 .
11. Xolli RW, Everett GA, Medison JT, Zamir A (may 1965). "Xamirturushli
alaninni o’tkazish ribonuklein kislotasidagi nukleotidlar ketma-
ketligi" (PDF). Biologik kimyo jurnali. 240 (5): 2122–8. PMID 14299636 .
40

Genomikaning metodlari

Sotib olish