Генетика және селекция

3. Егіздерді салыстыру  әдісі. Бұл әдісті бір жұмыртқалы егіздердің (бір жұмыртқадан дамығандықтан) генотипі бірдей болғандықтан әр түрлі белгілердің қалыптасуна сыртқы ортаның әсерін зеріттелінеді.

4. Цитогенетикалық  әдіс. Бұл әдісте кариотип, яғни  хромосомалардың саны, пішіні және мөлшері зеріттелінеді. Адамда пайда болған хромосомдық және геномдық мутацияларды байқауға мүмкіндік туғызады. Мұндай өзгерістер түрлі аурулардың тууына себепкер болады. Сондықтан цитогенетикалық әдісті медицинада диагностикалық мақсатта қолданады.

5. Биохимиялық әдіс. Адамда болатын зат алмасудың  бұзылуы түрлі тұқым қуалайтын  өзгерістермен тікелей байланысты. Бұл әдіспен гендік мутацияны анықтауға болады. Биохимиялық әдістің практикалық та үлкен маңызы бар. Мысалы, ДНҚ-ға талдау жасау арқылы баланың ата-анасын дәл анықтап табуға болады.

6. Популяциялық  әдіс. Бұл әдіспен гендердің және  генотиптердің популяцияда кездесу  жиілігін зеріттейді. әдіс арқылы популяция генофондында түрлі аурулардың қаншасы гетерозиготалық және гомозиготалық күйде таралғаны жайлы ақпарат береді.

2. Өзгергіштік

Өзгергіштік деп ағзаларда жаңа белгілердің пайда болуы үрдісін айтамыз. Фенотиптің өзгеруінің себебі сыртқы ортаның геннің экспрессиясына әсері немесе генетикалық затта болған өзгерітер болуы мүмкін. Осыған байланысты тұқым қуаламайтын (модификациялық) өзгергіштік және тұқым қуалайтын (генетикалық) өзгергіштікті ажратады.

Модификациялық  өзгергіштік

Модификациялық  өзгергіштік:

- Тек фенотипке  әсер етеді, генотиппен байланысы  жоқ

- Тұқым қуаламайды

- Ағзаның сыртқы  ортаға бейімделуі үшін маңызы зор

Модификациялық  өзгергіштіктің негізінде белгінің өзі емес, белгінің қалыптасуы шегінің тұқым қуалауы жатыр. Сыртқы ортаның жағдайына байланысты белгі әр түрлі дәрежеде қалыптасады. Белгінің өзгергіштік шегі реокция мөлшері деп аталады.

Белгінің өзгергіштігін анықтау үшін көптеген дараларды зеріттеу қажет. Бұл үшін вариация қатарын құрып, белгінің орташа көрсеткіші анықталады. Белгі орташа дәреже қалыптасқан даралардың саны ең көп кездеседі. Белгі қаншалықты орташа көрсеткіштен ауытқитын болса, оны таситын даралар саны да аз болады.

Тұқым қуалайтын  өзгергіштік

Тұқым қуалайтын  өзгергіштік:

- Генотипке әсер  етеді

- Тұқым қуалайды

Мұндай генотиптік өзгергіштік табиғаттағы тірі организмдердің алуан түрлілігінің негізі болып табылады. Тұқым қуалайтын өзгергіштіктің екі типін ажратады: комбинативтік және мутациялық өзгергіштік. 
1.Комбинативтік өзгергіштік. Жынысты көбею нәтижесінде генотиптері сан алун организмдер түзіледі. Организм генотиптерінің әр түрлі болуы олардағы гендердің түрлі комбинациялар немесе үйлесімдер құруына байланысты.

Оның  себебі:

а) бірінші мейоздық бөліну кезінде гамологтық хромосомалардың бір-біріне тәуелсіз ажырауы;

ә) гамета қарама-қарсы жынысты гаметамен ұрықтанғанда белгілі тәртіппен емес, кездейсоқ ұрықтанады.

б) кроссинговер (хромосома  бөліктерінің өзара ауысуы) кезінде гендердің рекомбинациясы (екі үзіндінің қосылып жалғасуы); 
тұқым қуалаушылық фактор (ген) бұл кезде өзгермейді, тек өзара жаңа үйлесімдер пайда болып, ол организмнің жаңа фенотипінің пайда болуына әкеп соғады.

2. Мутациялық өзгергіштік мутацияның нәтижесінде пайда болады.

Мутация дегеніміз ағзаның генотипінің, яғни хромосомалар мен олардың гендерінің өзгеруі. Бұл кездейсоқ пайда болатын, тұқым қуалайтын өзгерісі.

Генотип өзгеруіне  байланысты мутациялар гендік,хромосомдық және геном-дық деп бөлінеді.

1. Геномдық мутация  хромосомалар санының өзгеруіне  байланысты болатын өзгергіштік. Геномдық мутацияның келесі типтерін айырады:

а)полиплоидия- хромосома санының гаплоидты жиынтыққа еселеніп көбеюі (3n- триплоидия, 4n – тетраплоидия және т.с.с.). Полиполидияның себептері әр түрлі болады: мейоз кезінде хромосомалардың саны екі есе азайған гаметалардың түзілуі; сомалық жасушалардың немесе олардың ядроларының қосылуы; хромосомалардың екі еселеніп,бірақ жасушаның бөлінбеуі. Полиполидия өсімдіктерде жиі, жануарларда аз кездеседі.

ә)гетероплойдия  хромосомалар санының гаплоидті  жиынтыққа еселеніп артуы емес, белгілі хромосомалар санының артуын немесе кемуін айтады (2n +1,2,3 немесе 2 n -1,2,3 және т.с.с.).

Трисомия (2n+1) мысалы – Даун ауруы. Мұндай ауру адамда 21-жұп хромосомадан үш, яғни тағы бір хромосома артық болады. Оларда барлығы 46-ның орнына 47 хромосома болады, сондықтан адамда ақыл кемістігі, дене мүшелерінде түрлі кемістіктер байқалады. Клайнфельтера синдромымен ауыратын адамда бір жыныс хромосомасы артық (ХХҮ).

2. Хромосомалық  мутацияда хромосомалар құрамы  өзгеріске ұшырайды. Ондай өзгерістер  бір хромосоманың ішінде немесе хромосомааралық болып келеді. Бір хромосома ішінде болатын мутацияға мыналар жатады: 
- Делеция (жетіспеушілік) – хромосоманың бір бөлігінің үзіліп, түсіп қалуы; хромосоманың үлкен бөлігінің жетіспеушілігі ағза үшін өте қауіпті.

- Инверсия –хромосома бөлігінің 180°-қа бұрылуына байланысты гендердің орналасу ретінің өзгеруі;

- Дупликация –хромосоманың бір бөлігінің екі еселенуі;

- Транслокация- хромосомалық өзгерістерге жатады. хромосоманың оған гомологиялық емес басқабір хромосомамен хромосома бөлігімен алмасуы. Сол сияқты бұған хромосомалар арасында көпірлердің пайда болуын да жатқызуға болады.

3. Гендік мутация. Мутацияның мұндай түрі жекелеген гендерде болады және жиі кездеседі. Гендік мутация ДНҚ молекуласындағы нуклеотидтердің орналасуы ретінің өзгеруіне байланысты болады. Мысалы, ДНҚ құрамындағы қатар тұрған екі нуклеотидтің орын алмастыруы немесе бір нуклеотидтің түсіп қалуы мүмкін. 
Мұндай мутацияны селекцияда, өсімдіктердің жаңа сорттарын, жануарлардың тұқымдарын және микроорганизмдердің жаңа түрлерін алу үшін қажетті материял ретінде пайдаланылады.

Мутогендік  факторлар

Мутация барлық тірі организмдерге тән қасиет. Ол пайдалы да, зиянды да болуы мүмкін. Бірақ көбінесе жануарлар мен адамдар үшін зиянды болып келеді. Себебі ораганизмде қалыптасқан үйлесімділік бұзылады. Мутация сыртқы орта факторларының әсерінен пайда болады, оларды мутогендер деп атайды. Мутагендер табиғи және жасанды болады. Табиғи мутациялар ДНҚ-ның репликация, репарация, рекомбинация сияқты үрдістерде болған қателіктердің нәтижесінде пайда болады. Жасанды мутагендер сыртқы мутагендердің әсерінен пайда болады. Олардың үш түрі кездеседі: физикалық, химиялық және биология-лық мутагендер.

Физикалық мутагендер радиоактивті сәулелер, ультракүлгін сәулелер, лазер сәулелер, гамма  сәулелер,жоғары немесе төмен температура және т.б. жатады.

Химиялық мутагендерге колхицин, этиленамин, никотин қышқылдары т.б. химиялық қосылыстар жатады. өте  жоғары концентрациядағы кейбір гербицидтер мен пестицидтер де мутация тудыра алады. 
Биологиялық мутогендерге геномда мутация тудыратын вирустар мен қарапайымдар жатады. 
Мутацияның басым бөлігі өте зиян, яғни түрлі ауруға және өлімге шалықтырады.

3. Сұрыптау

Сұрыптау (селекция) дегеніміз өсімдіктердің жаңа іріктемелері мен жануарлардың тұқымдарын және микроағзалардың халықшаруашылығына қажетті штаммдарын алу. Селекцияның теориялық негізі болып генетика табылады.

Селекцияның негізгі әдістері

Селекцияның негізгі  әдістеріне сұрыптау, будандастыру, полиплоидия, мутагенез, жасушалық және гендік инженерия жатады.

Сұрыптау. Сұрыптау табиғи және қолдан сұрыптау болып  екіге бөлінеді. Қолдан сұрыптау мақсатқа сай және мақсатсыз болады. Адамның белгілі мақсатсыз ең жақсы дараларды көбеюге қалдырып, нашар дараларды қорекке қолданып бағалы іріктемелер және тұқымдарды дамытуын мақсатсыз сұрыптау дейміз. Іріктемелер мен қолтұқымдардың құнды бір немесе бірнеше белгілерін барынша дамытуға мақсатқа сай сұрыптау деп аталады. Сұрыптау үрдісінде қолдан сұрыптау мен қатар ағзалардың қоршаған орта жағдайларына бейімділігін арттыратын табиғи сұрыптаудың да әсері бар.

Сұрыптау жаппай және жеке болып екіге бөлінеді. Жаппай сұрыптау дегеніміз бастапқы материялдардан сұрыптаушыға пайдалы, тиімді белгілері бар даралар  топтарын бөліп алу. Жеке сұрыптау адамның назарын аударатын белгілері бар және олардан ұрпақ алуға болатын жекелеген дараларды бөліп алуға негізделген.

Будандастыру (гибритизация). Сұрыптау әдістерімен жаңа генотиптер түзілмейді. Жаңа пайдалы белгілердің  комбинациясы түзілуі үшін гибритизация жүргізіледі. Гибритизацияны түріші және түраралық деп бөледі.

Түріші гибритизациясы кезінде бір түрге жататын дараларды будандастыра-ды. Туыстас ағзаларды және туыс емес ағзаларға гибритизация жүргізуге болады.

Туыс ағзаларды будандастыру инбридинг деп аталады. Мысалы, өсімдіктердің өздігінен тозаңдануын инбридингке жатқызуға болады.

Туыс емес ағзаларды будандастыру аутбридинг деп аталады. Аутбридингтің нәтижесінде гетеозисті гибридтерді шығаруға болады. Бірінші ұрпақ гибридтердің ата-енелік ағзалармен салыстырғанда тіршілік қабілетінің жоғары болып, түсімділігінің артуы гетерозис деп аталады. өйткені бұл жағдайда зиянды рецесивті мутациялар гетерозиготалы күйге көшеді. Бірақ екінші ұрпақта гетерозис қабілеті бірден жоғалады.

Түрарасы гибритизация (әріден будандастыру) кезінде басқа түрге жататын даралар будандастырылады. Мұндай будандар көп жағдайда тұқым бермейді, өйткені олардың ата-енесінің хромосома санындағы айырмашылығы соншалықты оларда мейоз үрдісі бұзылған.

Полиплоидия деп  хромосом санының толық жиынтығының  еселеніп көбею-ін айтамыз. Полиплоидия негізінен үш себептен туындауы мүмкін: бөлінбейтін жасушадағы хромосома санының екі еселенуі, сомалық жасушалардың немесе олардың ядроларының қосылуы, дұрыс жүрмеген мейоз барысында хромосомалар саны екі есеге азаймаған гаметалардың түзілуі. 
Мутагенез. Табиғи орта жағдайында мутацияның пайда болу жиілігі салыс-тырмалы түрде аз болады. Сондықтан селекцияда жасанды мутагенез қолданыла-ды. Жасанды мутагенез дегеніміз тәжрибеде ағзада мутацияны тудыру үшін мутагендік фактормен өңделуі.

Биотехнология және оның негізгі бағыттары. Биотехнология-тірі ағзалар мен олардың биологиялық әрекеттері адам өз пайдасына өндірісте пайдалану. Биотехнология сұрыптауда жаңа мүмкіндіктер береді. Оның басты бағыттары: микробиологиялық синтез, гендік және жасушалық инженерия.

Микробиологиялық  синтез дегеніміз микроағзалардың  ақуыз, ферменттер, органикалық қышқылдар, дәрілік препараттар алу мақсатында өндірісте пайдаланылуы. Микроағзалардан жануарлардың ағзасында түзілетін лизин амин қышқылы, сірке қышқылы, лимон қышқылы, сүт қышқылы, витаминдер, антибиотиктер алынады.

Жасушалық инженерия  арқылы жасушаларды ағзадан тыс, арнайы жасанды ортада өсіріп, ұлпа культурасын алады. Жануарлар жасушаларынан бүтін ағзаны өсіріп шығару мүмкін емес, бірақ өсімдік жасушуларынан болады. Жасушалық инженерияның арқасында жыныс жасушаларының, сонымен қатар сомалық жасу-шаларының гибритизациясын жасауға болады. Сомалық жасушалардың гибрити-зациясы арқылы қолайсыз жағдайларға төзімді өсімдік іріктемелерін алу мүмкін. 
Гендік инженерия дегніміз геномның жасанды жолмен өзгертілуі. Бұл әдіспен бір ағзаның геномына басқа түрге жататын ағзаның гендерін енгізуге болады. Осы жолмен ішек таяқшасы бактериясының генотипіне адам генін енгізіп, инсулин гормоны алынады.

Өсімдіктер, жануарлар және микроорганизмдер селекциясы

Өсімдіктерді  сұрыптау.

Сұрыптаушы үшін сұрыптауға қолданылатын бастапқы материялдың қасиеттерін бөлу өте маңызды. Осы алаңда орыс генетигі Н.И.Вавиловтың (1887-1943) ашқан екі жаңалығы өте маңызды болды.

1) Тұқым қуалайтын  өзгергіштегі гомологиялық қатарлар  заңы.: бір- біріне генетикалық тұрғыдан жақын (шығу тегі бір) түрлер және туыстардың тұқым қуалайтын өзгергіштігі ұқсас болады. Түрлермен туыстар бір-біріне неғұр-лым жақын болса белшілерінің өзгергіштігід есоғұрлым жақын болады. Бұл заңды Н.И.Вавилов өсімдіктерге байланысты тұжырымдады, кейін жануарлар мен микроағзалар үшін де дәлелденді.

2) Мәдени өсімдіктердің  шығу орталықтарын анықтауға  Н.И.Вавилов зор еңбек сіңірді. Ол дүние жүзі бойынша экспедициялар ұйымдастырып, мәдени өсімдіктердің алуан түрлері мен олардың географиялық таралу аймақтарын зеріт-теді. Н.И.Вавилов мәдени өсімдіктердің барлық географиялық аймақтарға бірдей тарамайтынын және әр дақылдың өзінің шығу орталығы болатынын анықтады.

1. Оңтүстік азиялық орталықтан (Тропиктік Үндістан, Үндіқытай, Оңт. Қытай, Оңт.-Шығ. Азия аралдары) күріш, қант қамыс, цитрусты жемістер шыққан.

2. Шығыс Азия  орталығы (Орталық және Шығыс  Қытай, Жапония, Корея) күріш, тары, соя отаны.

3. Оңтүстік – Батыс Азия орталығы (Кіші Азия, Орта Азия, Иран, Ауған-ыстан, Солт.-Батыс Үндістан) бидай, қарабидай, бұршақтұқымдастар және жүзім-нің отаны.

4. Жерорта теңізі  орталығы зәйтун ағашы,орманжапырақ, көптеген көкөністер мен мал азықтық дақылдарының орталығы.

6. Орталық Америка  орталығы (Мексика) жүгері, мақта,  темекі, үрмебұршақ, какао, бірқатар асқабақ тұқымдастарының отаны.

7. Анд (Оңтүстік Америка) орталығы картоп, кокайын бұталары, хина ағашы, жержаңғақ, қызан, анасан отаны. 
Өсімдік селексиясында жаппай сұрыптау, инбридинг, аутбридинг, әріден будандастыру, полиплоидия кеңінен қолданылады.