Треатогенез.Комутагендерге десмутагендерге антимутагендерге жалпы сипаттама.Мутагендік факторлар.

Жасушаның негізгі компоненттерінің молекулалық құрылымы мен қызметі.

Треатогенез.Комутагендерге десмутагендерге антимутагендерге жалпы сипаттама.Мутагендік факторлар.

ератогенез (Теrаtоgеnеsis - құбыжық; даму) - Даму ауытқуларының пайда болу механизмі. Комутаген - өзіндік мутагенді әсері болмайды, бірақта басқа факторлардың мутагенді эффектісін күшейтіп отырады. Комутагендерге органикалық емес (кадмий, никель хлориді, калий, селен т.б. жатады), органикалық табиғатқа (верапамиль) және биогенді түріне (никотин, темекі түтіні конденсаттары, кофеин) жатады. Десмутагендер дегеніміз – бұл факторлар клеткаға дейін мутагендер әсерін төмендетіп мутация саны мен жиілігін төмендетеді. Десмутагендерге витаминдер, несеп қышқылы, сутегі пероксиді – мутагені, ферменттер, жоғары молекулалы өнімдер, мысалы: капуста экстрактісі, көк бұрыш, лапух жатады. Антимутагендер бұл заттар клеткада мутагендер әсерін төмендедетін өнімдер. Оларға кейбір тұздар, кобальт хлориді, витаминдер (аскорбин қышқылы), және репарация жүйесінің ферменттері, яғни қайта қалпына келу жатады. Мутаген (латын тілінде mutatіo – өзгерту және ген) – клетканың генетикалық материалын бұзатын және мутациялық өзгерістердің пайда болуына ықпал ететін әр түрлі факторлар. Басқаша аитқанда мутагендер — мутацияның жүруіне әсер ететін заттар. Олар химиялық, физикалық және биологиялық болып бөлінеді.Физикалық мутагендерге иондық сәулелердіқ барлық түрлері (гамма және рентген сәулесі, протон, нейтрон, т.б.) ультракүлгін сәулелер, лазер сәулелері, радиоактивті сәулелер, жоғарғы және төменгі температуралар жатады.Химиялық мутагендер — көптеген алкилдеуші қосылыстар, нуклеин қышқылдарының азотты туындылары, алколоидтар колхицин, этиленимин, никотин қышқылы және көптеген алкилдеуші қосылыстар, т.б. химиялық қосылыстар жатады. Олардың саны қазір 400-ден асады. Өте жоғары концентрациядағы кейбір гербицидтер мен пестицидтер де мутация тудыра алады. Сондықтан гербицидтер мен пестицидтерді шамадан тыс мөлшерде пайдаланбау қажет.Биологиялық мутагендер адамзат баласының қартаю процесі биологиялық мутагендердің ең бастысы болып есептелінеді. Бұл құбылысты тежеуге немесе тездетуге әбден болады. Белгілі үйреншікті әдеттен басқа заттарды жасамау керек. Қартаю процесінің өзі ауру ғой оныда емдеу керек екенін ғалымдар дәлелдеп келеді.

5.2.Прокариот гендерінің экспрессиялы реттелуі.Оперон құрылысы. 1961 жылы Жакоб және Моно оперон моделін ұсынған болатын. Олар ішек таяқшасындағы лактоза метаболизмін зерттеген болатын. Ол үш ферментпен іске асады және ұш құрылымды гендермен кодталынады. Құрылымды гендердің тізбектелініп орналасқан және физикалы өзара байланысқан.Гендердің тізбектелініп орналасуы бір ғана реттеуші орталықтың көмегімен, барлық үш құрылымды гендерді экспрессиялы реттеуге көмектеседі, үш құрылымды гендер туралы хабар РНҚ-ның бір молекуласында жазылынған. Бұл процесс полицистронды м-РНҚ деп аталынады. Полицистронды м-РНҚ тек прокариоттарға ғана тән.Реттеуші орталықтың құрылысы. Реттеуші орталық құрамына ген кіреді және әруақытта жұмыс халінде болады және экспрессия спецификалық реттелуге ұшырамайды, сондықтан конститутивті деп аталынады. Бұл геннің өнімі – ақуыз - репрессор. Ақуыз - репрессор 4 субьбірлікті молекула.Конститутивті геном және құрылымды гендер арасында оперативті локус немесе оператор және промотор болады.

Оператор – бұл ДНҚ бөлігі, ұзындығы 27 жұп негізді. Промотор, оператор және құрылымды гендер қосындысы оперон деп аталады.

Прокариоттарда гендердің реттелуінің 2-і типі белгілі: позитивті және негативті.Негативті бір ізділікті реттелу: конститутивті ген әруақытта белок – репрессорды түзіп отырады. Бұл репрессор лактоза жоқ кещде операторға отырып РНҚ-а полимеразаның промоторға қосылуына кедергі жасайды. Бұл кезде полицистронды м-РНҚ- ның синтезі жүрмейді.Егер клеткаға индуктор (лактоза) енсе, ол репрессормен қосылып, оның конформациясын өзгертіп, операторды босатады.Бос оператор – бұл сигнал, яғни РНҚ полимеразаның промоторға қосылуына көмектеседі, және полицистронды м-РНҚ транскрипциясы басталады. РНҚ полимеразаның промотормен қосылуының міндетті жағдайын қолдаушы, циклді АМФ және катаболитті гендердің белсенді ақуыздарының болуы. Прокариоттарда м-РНҚ- синтезі аяқталынбай жатып, ақуыз синтезі басталынады, және лактоза өзіндік ыдырайды. Лактоза концентрациясы төмендегенде репрессор босаңсып, оператормен қосылып м-РНҚ синтезіне бөгет жасайды. Мұндай оперон типі индуцибельді деп аталады.Оперонның басқа варианты – соңғы өнімдер реакциясының реттелуі (эффектор) болып табылады. Бұл кезде реттеуші-ген белсенсіз ақуыз-репрессор синтезін анықтайды.

5.3.Ақуыздардың құрылысы және қызметтері, ақуыз фолдинтінің жалпы көрінуі. Ақуыз — молекулалары өте күрделі болатын аминқышқылдарынан құралған органикалық зат; тірі организмдерге тән азотты күрделі органикалық қосылыс. Аминқышқылдары қалдықтарынан құралған жоғары молекуларлық органикалық түзілістер. Ақуыз организмдер тіршілігінде олардың құрылысы дамуы мен зат алмасуына қатысуы арқылы әртүрлі және өте маңызды қызмет атқарады. Ақуызды зат - құрамында міндетті түрде азоты бар күрделі органикалық қосылыс.

Нәруыз жасуша тіршілігіне аса маңызды қызметтер атқарады.

Өршіткі қызметін атқаратын нәруыздар организмдегі химиялық реакцияларды жүзеге асырады. Ферменттің катализдік белсенділігі өте жоғары болады. Олар реакцияның жүруін ондаған, жүздеген мың есе тездетеді. Мысалы, қарын сөлінен бөлінетін пепсин ферменті нәруыздарды протеидтерге дейін гидролиздейді.

Нәруыздардың келесі маңызды қызметі – тасымалдау. Нәруыздардың бұл тобы әртүрлі маңызды заттарды жасуша ішінде және бүкіл организм бойынша бір жерден екінші жерге тасымалдау қызметін жүзеге асырады.Мысалы, қан нәруызы гемоглобин оттекті қосып алып, оны дененің бүкіл ұлпалары мен мүшелеріне таратады. Ал Альбумин жасушаның энергетикалық шикізаты- май қышқылын тасымалдайды.

Бұлшықеттің маңызды нәруыздары – актин және миозин. Нәруыздардың бұл тобы жасуша мен организмдегі түрлі қозғалыс процестерін жүзеге асырады. Мысалы, хромосоманың, талшықтардың қозғалуы.

Бұл топқа көптеген нәруыздар жатады.Мысалға, тасбақа сауыты, құс тұмсығы, тырнақ, шаш, тері, ішек пен қантамырларлың қабырғасы осы нәруыздардан құралған. Құрылымдық нәруыздар – микрофибрилдер де осы топқа жатады.

Қорғаныштық қызмет атқаратын нәруыздарға, мысалы, денеге түскен бөгде заттарды зарарсыздандыратын антиденелер- Иммуноглобулиндер жатады. Фибриноген нәруызы қан ұюына қатысады. Бұл жарақаттанғанда қан кетуден сақтайды.

Қабылдағыш қызмет атқаратын нәруыздар әртүрлі сигналдарды қабылдап, оларды өңдеуде үлкен рөл атқарады. Мысалы, родопсин нәруызы жарық сигналдарын қабылдап алып таратады. Тілде болатын әртүрлі қабылдағыштар заттардың дәмін анықтайды.

Организмді коректік заттармен қамтамасыз ететін нәруыздар, мысалы, сүт нәруызы – казеин жасушада аминқышқылына дейін ыдырайды. 1г нәруыз толық ыдырағанда 17,6 кДЖ энергия бөлінеді.

6.1.Хромосомалар.Хромосомалардың жіктелуі.Кариотип туралы түсінік. Хромосомалар (хромо… және грек. soma — дене) [1] — жасуша ядросында болатын, гендерді тасымалдайтын және организмдер мен жасушалардың тұқым қуалау қасиеттерін анықтайтын органоидтар. Хромосомалар өздігінен көбейе алады, өзіндік атқаратын қызметі мен арнайы құрылымы бар және оны келесі ұрпақта сақтай алады. Хромосомалар терминін алғаш рет неміс ғалымы В.Вальдейер ашты (1888). Ол хромосомаларды негізгі бояғыштармен қарқынды боялатын тығыз денешік деп атады. Бірақ хромосомалардың сыртқы пішіні жасуша циклінің әр түрлі сатыларында өзгеріп отырады. Митоз және мейоз процестерінің метафаза кезеңінде хромосомалардың морфологиясы жарық микроскопының көмегімен анық көрінетін құрылымға енеді. Көптеген өсімдіктер мен жануарлардың дене жасушаларындағы хромосомалар ұрықтану процесі біреуін аналықтан, ал екіншісін аталықтан алған екі хроматидтерден (ұзынша жіпшелер) тұрады. Мұндай хромосомалар гомологты деп аталады. Мейоз процесінен өткен жыныс жасушаларында гомологты хромосомалардың тек біреуі ғана болады. Клеткадағы хромосомалардың толық жиынтығы кариотип деп аталады. Прокариоттар мен вирустарда хромосомалар болмайды. Оларда тұқым қуалау негізі ретінде әдетте бір жіпшелі немесе сақина тәрізді дезоксирибонуклеин қышқылы немесе рибонуклеин қышқылы болады және олар цитоплазмадан ядро қабықшасы арқылы оқшауланбайды. Клеткалық және тіршілік циклдері барысында хромосомалардың сыртқы көрінісінің өзгеріп отыруы олардың қызметінің ерекшеліктеріне байланысты. Ал хромосомалардың жалпы құ-рылымдық негіздері, биологиялық түрге байланысты әр түрлі болуы және ұрпаққа үздіксіз беріліп отыруы өзгеріске ұшырамайды. Бұған әр түрлі организмдердің хромосомаларын генетикалық, цитол. және биохимиялық зерттеулердің нәтижелері дәлел бола алады және олар тұқымқуалаушылықтың хромосомдық теориясының негізін құрайды. 1928 ж. хромосомалардың ең алғашқы молек. түрдегі үлгісін орыс ғалымы Н.К. Кольцов (1872 — 1940) ұсынды. Эукариоттардың хромосомалардағы ДНҚ молекуласы гистондық және гистондық емес белоктармен байланысып, кешен құрайды. Аталған белоктар ДНҚ-ның хромосомаларда жинақталып, оралған күйде болуын және жасушадағы РНҚ-ын синтездеу қабілетінің реттеліп отыруын қамтамасыз етеді (қара Транскрипция). хромосомаларға тұқым қуалау ақпаратының жазылуы ДНҚ молекуласының құрылымымен іске асырылады.

Кариотип (грекше karyon – жаңғақ, жаңғақ ядросы және typos – үлгі, пішін) – жануарлар мен өсімдіктердің жүйеленімдік (систематикалық) тобының бір сипаттамасы, олардың дене клеткаларындағы хромосомалардың диплоидты жиынтығы.Әр түрдің өздеріне тән кариотиптері болады және олар сол типтегі хромосомалардың саны, пішіні, центромераларының (хромосоманың механикалық ортасы, одан айырылған хромосома қозғалуға қабілетсіз болғандықтан көп кешікпей жойылады) орналасуы, көлемі, екінші реттік тартылулары және тағы басқа белгілерімен сипатталады.

6.2.Тұқым қуалайтын ауруларды емдеудің негізгі принциптері. Генотерапия. Тұқым қуалайтын аурулар - ата-аналарынан ұрпақтарына берілетін аурулар. Тұқым қуалайтын аурулар гендік, хромосомалық және геногеномдық мутациялардың әсерінен генетикалық материалдың өзгеруіне байланысты қалыптасады.Генетикалық жіктеу бойынша тұқым қуалайтын аурулар:

моногендік;

хромосомалық;

мультифакторлық (полигендік) болып бөлінеді.

Моногенді аурулар генетикалық ақпарат жазылған құрылымдық гендердің мутацияға ұшырауынан туындайды. Бұл аурулардың ұрпақтарға берілуі Г.Мендельдің тұқым қуалау заңдылықтарына сәйкес жүретіндіктен мендельденуші тұқым қуалайтын ауру деп аталады. Моногенді түрі аутосом.-доминантты (арахнодактилия, брахидактилия, полидактилия, т.б. дерттер), аутосом.-рецессивті (екі, кейде үш немере ағайынды некелескен адамдар арасында жиі кездеседі; агаммаглобулинемия, алкаптонурия, т.б. дерттер) және жыныстық Х- және У-хромосомалармен тіркескен (генге байланысты еркек ауырады, ал ауруды әйел адам тасымалдайды; гемофилия, т.б. дерттер) тұқым қуалайтын аурулар болып бөлінеді.

Хромосомалық аурулар геномдық (хромосомалар санының өзгеруі) және хромосомалық (хромосомалар құрылысының өзгеруі) мутацияларға байланысты қалыптасады. Жиі кездесетін хромосома ауруларының қатарына трисомиялар жатады. Бұл кезде хромосома жұптарының бірінде қосымша 3-хросома пайда болады. Мысалы, Даун ауруында аутосом. 21-жұп бойынша трисомия болса, Патау синдромында 13-жұпта, Эдварс синдромында 18-жұбында болады. Гаметогенезде мейоздық бөлінудің бұзылуына байланысты әйелдерде жыныстық Х – хромосомалардың біреуі болмаса, Шерешевский-Тернер синдромы, керісінше бір хромосом артық болса – трипло-Х (ер адамдарда Клайнфельтер) синдромының қалыптасуына әкеледі. Жасы 35-тен асқан әйелдердің бала көтеруінде нәрестелердің хромосом. аурумен туу қауіптілігі жоғары болады.

Мультифакторлық аурулар бірнеше геннің мутацияға ұшырауы мен өзара әрекеттесу нәтижесінде, ауруға бейімделуі артқан кезде және қоршаған орта факторларының әсеріне байланысты туындайды.

Мұндай ауруларға подагра;қант диабеті;гипертония;асқазан және ішектің ойық жарасы;атеросклероз;жүректің ишемия ауруы, т.б. жатады.

Тұқым қуалайтын аурулардың бұл түрінің пайда болу себебі әлі толықтай анықталған жоқ. Тұқым қуалайтын ауруларды клиникалық жіктеу патологиялық өзгерістерге ұшыраған органдар мен жүйелер бойынша жүргізіледі. Мысалы, жүйке және эндокриндік жүйенің, қан айналым жүйесінің, бауырдың, бүйректің, терінің, т.б. органдардың тұқым қуалайтын аурулары деп жіктеледі. Республикада тұқым қуалайтын ауруларды анықтау, емдеу жұмыстарымен неврология, терапия, хирургия клиникалар мен ауруханалар айналысады.

6.3. Жасушаның негізгі компоненттерінің молекулалық құрылымы мен қызметі.

7.1.Биологиялық мембрананың биологиялық құрылысы.Сингер никелсоның модельі. Биологиялық мембрана мынандай қызметтер атқарады:

- Механикалық, бұл арқылы жасуша өзін қоршаған ортадан оқшауланады, оның дербес болуына және тиісті қызмет етуіне мүмкіндік береді;

- Тосқауылдық, бұл арқылы жасуша өзін қоршаған ортамен талғампаздық (селективті) түрде пассивті және активті зат тасымалдауға қол жеткізеді;

- Матрицалық, бұл арқылы биологиялық мембранада ақуыздар мен ферменттердің болуы қамтамасыз етіледі,

- Энергетикалық, бұл арқылы биолгиялық мембранада АТФ синтезделуі, биопотенциалдардың пайда болуына мүмкіндік алады.,

- Рецепторлық, мұндай қызмет арқылы мембрана басқа жасушаларды, сыртқы тітіркендіргіштердің әсерін сезуге, заттарды танып білуге мүмкіндік алады.

7.2.Жасуша цикльі туралы түсінік.Митоз. Жасуша циклінің реттелуі. Жасуша - тірі организмдердің (вирустардан басқа) құрылымының ең қарапайым бөлігі, құрылысы мен тіршілігінің негізі; жеке тіршілік ете алатын қарапайым тірі жүйе. Жасуша өз алдына жеке организм ретінде (бактерияда, қарапайымдарда, кейбір балдырлар мен саңырауқұлақтарда) немесе көп жасушалы жануарлар, өсімдіктер және саңырауқұлақтардың тіндері мен ұлпаларының құрамында кездеседі. Тек вирустардың тіршілігі жасушасыз формада өтеді.«Жасуша» терминін ғылымға 1665 жылы ағылшын жаратылыстанушысы Р.Гук (1635 – 1703) енгізген. Тіршілікті Жасуша тұрғысынан зерттеу – қазіргі заманғы биологиялық зерттеулердің негізі.Жасушаның диаметрі 0,1 – 0,25 мкм-ден (кейбір бактерияларда) 155 мм-ге (түйеқұстың жұмыртқасы) дейін жетеді. Көпшілік эукариотты организмдер Жасушасының диаметрі 10 – 100 мкм шамасында. Жаңа туған жас сәбилерде – 2×1012 Жасуша, ал ересек адамның организмінде – 1014 Жасуша болса, организмнің кейбір тіндерінде Жасуша саны өмір бойына тұрақты болады. Жасушаның тірі заты – протоплазма. Ол биол. мембраналармен (жарғақтармен) шектелген биополимерлердің тәртіптелген құрылымдық жүйелері – цитоплазма және ядродан тұрады.

Митоз - соматикалық жасушалардың бөлінуі. Митоз жасуша көбеюінің көбірек кездесетін әдісі. Осы әдіс генетикалық материалдың жас жасушаларға тең бөлінуін және жасуша ұрпақтарындағы хромосоманың ұқсастығын қамтамасыз етеді.Митоздың биологиялық маңызы - хромосома санының екі еселенуі және олардың жас еншелес жасушаларға тең бөлінуі. Митоз процесінде бір жасуша жаңа екі жасушаға бөлінуге даярлана бастаған шақта, хромосомаларда таңқаларлық өзгерістер байқалады. Әр хромосома ұзын бойына екіге бөлінеді және екі бөліктің екеуі де теңбе-тең генетикалық материал алады яғни хромосома жиынтығы тең болады.Митоз процесі 4 сатыдан өтеді: профаза, метафаза, анафаза және телофаза.

7.3.Бактериялардағы конъюгация және оның генетикалық бақылануы. Конъюгация (латын сөзі cojugatio - байланыстыру) ішек таяқшасының мутанттарымен жүмыс жасаған Дж.Ледербергпен және Э.Татуммен (1946) сипатгалған. Бактериялардың конъюгациясы донор-жасушаның («ер») генетикалық материалы (ДНҚ) рецепиент - жасушаға («әйел») жасушалар бір-бірімен жақындасқанда етуі.

Ер жасушасында Ғ - фактор немесе жыныстық фактор (ағылшын сезі fertility - үрықтық) бар, бүл жыныстық пили немесе Ғ-пили синтезін бақылайды. Ғ-факторы жоқ жасушалар әйелдік болып табылады; Ғ-факторды алғаннан кейін олар «еркек»-тікке айналып өздері донор болып келеді. Ғ-фактор цитоплазмада ДНҚ-ның сақиналы екі тізбекті молекуласы түрінде орналасады, яғни плазмида болып табылады. Ғ-фактордың мояекуласы хромосомадан өте кіші және конъюгация процесін, соның ішінде Ғ-пили синтезін бақылайтын гендерді құрайды. Конъюгация кезінде Ғ-пили «ер» және «әйел» жасушасын байланыстырып ДПҚ-ның конъюгациялық көпір немесе Ғ-пили арқылы өтуін қамтамасыз етеді. Цитоплазмасында Ғ-факторы бар жасушалар Ғ+ деп белгіленеді; олар Ғ~ («әйел») деп белгіленген жасушаларға Ғ факторды бере отыра донорлық қасиетін жоғалтпайды, себебі қүрамыіща Ғ фактордың көшірмесі қалады. Егер Ғ фактор хромосомаға тіркелсе, онда бактериялар хромосомды ДНҚ бөлшектерін беру қабілетіне ие болады және Н& -жасушалар (ағылшын сөзі һіgһ freguency рекомбинацияның жоғары жиілігі), яғни жоғары жиілікті рекомбинациялы бактериялар деп аталады. Нfr -жасушалар мен Ғ" жасушалар конъюгациясы кезінде хромосома айырылады және Ғ" жасушада белгілі бөлімнен (бастапқы нүкте) тасымалданады, сонымен қатар репликациясы жалғасады. Барлық хромосоманың тасымалы 100 минутқа дейін созылуы мүмкін. Тасымалданган ДНҚ рецепиент ДНҚ-мсн өзара байланысып -гомологиялық рекомбинация жүреді. Бактериялардың конъюгация процесін тоқтата отырып, хромосомадагы гендсрдің орналасу ретгілігін анықтауға болады. Кейдс Ғ фактор хромосомадан шыкқан кезде оның кішірек бөлшегін алып шыгыи Ғ - орнын басушы деп аталатын факторды қүрастырады.Конъюгация кезінде генетикалық материалдың тек қана жартылай тасымалы жүреді, сондықтан басқа организмдердегі жыныстық процестерімен толығымен салыстыруға болмайды.

8.1.Белоктың құрылысы мен қызметі. Ақуыз — молекулалары өте күрделі болатын аминқышқылдарынан құралған органикалық зат; тірі организмдерге тән азотты күрделі органикалық қосылыс. Аминқышқылдары қалдықтарынан құралған жоғары молекуларлық органикалық түзілістер. Ақуыз организмдер тіршілігінде олардың құрылысы дамуы мен зат алмасуына қатысуы арқылы әртүрлі және өте маңызды қызмет атқарады. Ақуызды зат - құрамында міндетті түрде азоты бар күрделі органикалық қосылыс.

Нәруыз жасуша тіршілігіне аса маңызды қызметтер атқарады.

8.2. Нуклейн қышқылдарының құрылысы мен қызметі. Нуклеин қышқылдары (лат. nucleus — ядро) — құрамында фосфоры бар биополемерлер. Табиғатта өте көп тараған. Молекулалары нуклеотидтерден тұрады, бір нуклеотидтіқ 5'-фосфор арасындағы эфирлік байланысы мен келесі нуклеотидтің углевод қалдығының 3'-гидроксилі арасы эфир байланысымен нуклеин қышқылдары углеводты-фосфатты қаққасын калайды. Нуклеин қышқылдары жоғарғы полимерлі тізбектері ондаған немесе жүздеген нуклеотидтің қалдықтарынан тұрады. Олардың м. с. 105—1010. Нуклеин қышқылдары құрамына кіретін мономерлерінің (дезокси- немесе рибонуклеотидтер) түріне қарай ДНҚ жәңе РНҚ деп бөлінеді. Нуклеин қышқылдарының толық емес гидролизі нәтижесінде нуклеотидтер түзіледі. Олар нуклеин қышқылдары полимер тізбегінде қайталанып отыратын күрделі құрылым буындары (монометрлері). Ал нуклеотидтерді одан әрі гидролиздесе, ортофосфор қышқылын және пентоза мен азотты негізге айырылатын нуклеозидтерді түзеді. Яғни, нуклеин қышқылдарының құрамына азотты негіздер (пиримидинді, пуринді), фосфор қышқылы және моносахаридтер (рибоза мен дезоксирибоза) кіреді. Нуклеин қышқылдары құрамындағы моносахаридтердің қалдығына байланысты рибонуклеин қышқылы және дезоксирибонуклеин қышқылы болып екіге бөлінеді. ДНҚ молекулалық массалары бірнеше мыңнан ондаған миллионға жетеді. ДНҚ мен РНҚ құрамының айырмашылығы — нуклеин қышқылын толық гидролиздеу арқылы анықталды. Оларды гидролиздегенде, әр түрлі заттардың қоспасы түзіледі.

Конъюгация (латын сөзі cojugatio - байланыстыру) ішек таяқшасының мутанттарымен жүмыс жасаған Дж.Ледербергпен және Э.Татуммен (1946) сипатгалған. Бактериялардың конъюгациясы донор-жасушаның («ер») генетикалық материалы (ДНҚ) рецепиент - жасушаға («әйел») жасушалар бір-бірімен жақындасқанда етуі.

8.3.Ақуыздар синтезінің негізгі кезеңдері. Белоктардың синтезделуі негізінен екі кезеңнен тұрады:

1. Ядролық кезең немесе транскрипция. Мұнда ДНҚ қос тізбегінің біреуінің комплементарлы көшірмесі болып табылатын и-РНҚ синтезі жүреді. Осы жолмен синтезделген и-РНҚ әрі қарай синтезделетін белоктың негізі болып табылады.

2. Цитоплазмалық кезең яғни трансляция. Цитоплазмада 4 әріптік генетикалық информацияның триплеттік кодтың көмегімен 20 әріптік амин қышқылдарынан тұратын белоктың тізбегіне айналу процесі жүреді. Сонымен бірге онда белоктардың үшінші, төртінші реттік құрылысының кеңістікте орын алуы және олардың клетка метаболизміне тікелей қатынасуына мүмкіндік туады. Осы айтылған әрбір кезеңге қажет өзінің ферменттері, факторлары, индукторларымен тежеушілері болады. Клеткасыз жүйелер тіршілігін зерттеу осы факторларды ашуға мүмкіндік туғызды.

1. Белоктардың синтезі рибосомада жүреді;

2. Белоктардың синтезі үшін қажет энергия АТФ және ГТФ арқылы қамтамасыз етіледі, айта кету керек, бір пептидтік байланыс түзілу үшін 4 макроэргтік қосылыс қажет;

3. 20-ға жуық амин қышқылдары;

4. 20-дан астам аминоацил - т-РНҚ синтетаза ферменті;

5. 20-ға жуық т-РНҚ;

6. Мg2+ ионы, конц 5-8 тМ қажет.

Сонымен барлығы 200-ге жуық макромолекулалар, белоктық факторлар қажет

9.1.Прокариот гендерінің экспрессиялы реттелуі.Оперон құрылысы. 1961 жылы Жакоб және Моно оперон моделін ұсынған болатын. Олар ішек таяқшасындағы лактоза метаболизмін зерттеген болатын. Ол үш ферментпен іске асады және ұш құрылымды гендермен кодталынады. Құрылымды гендердің тізбектелініп орналасқан және физикалы өзара байланысқан.Гендердің тізбектелініп орналасуы бір ғана реттеуші орталықтың көмегімен, барлық үш құрылымды гендерді экспрессиялы реттеуге көмектеседі, үш құрылымды гендер туралы хабар РНҚ-ның бір молекуласында жазылынған. Бұл процесс полицистронды м-РНҚ деп аталынады. Полицистронды м-РНҚ тек прокариоттарға ғана тән.Реттеуші орталықтың құрылысы. Реттеуші орталық құрамына ген кіреді және әруақытта жұмыс халінде болады және экспрессия спецификалық реттелуге ұшырамайды, сондықтан конститутивті деп аталынады. Бұл геннің өнімі – ақуыз - репрессор. Ақуыз - репрессор 4 субьбірлікті молекула.Конститутивті геном және құрылымды гендер арасында оперативті локус немесе оператор және промотор болады.

9.2.Нуклейн қышқылдары мен белоктың биосинтезі.ДНК биосинтезі. Нәруыз биосинтезі. Бұл - өте маңызды үдеріс. Мұнда ДНҚ, РНҚ, АТФ және нәруыздардың қызметі бірігеді.ДНҚ-да жазылған тұқым қуалау акпараты РНҚ-ның ақпараттык (аРНҚ) молекулаларымен цитоплазмаға беріліп, арнайы органоидтар — рибосомалардың жәрдемімен нәруыз синтезделеді.Бүған тРНҚ қажетті аминқышқылдарды жеткізіп, аРНҚ-да жазылған тапсырыс жүйесінде сапқа тұрғызады. рРНҚ-дан тұратын рибосома пептидтік байланыс түзе отырып, осы аминқышқылдарды жалғастырып қосады. Қажетті тәртіпте және мөлшерде қосылған осы аминқышқылдар |нәруыз деп есептеледі.Осы үдерістердің барлығына АТФ энергиясы жұмсалады. Реакциялардың барлығына қажетті нәруыз - ферменттер қатысады, онсыз биосинтездің жүруі мүмкін емес.Нәруыз биосинтезінің үдерісі тұқым қуалау ақпаратын жүзеге асыру үдерісі деп те аталады. Оны мына сызбанұскамен белгілеуге болады: ДНҚ РНҚ нәруыз. Көбінесе былай деп те айтады: «РНҚ ДНҚ-ға жазылған ақпаратты нәруызда нақтылы көрсетіп, іске асырады».

Репликация – дегеніміз ядроішілік маңызды процесс. Бұл өзін-өзі көшіруге қабылетті, ДНҚ санының екі еселенуіне алып келеді. Репликация екі комплементарлық тізбектен тұратын, ДНҚ молекуласының химиялық ұйымы ерекшелігінің нәтижесінде болады. Репликация процессінде аналық ДНҚ молекуласының әрбір полинуклеотидті тізбегінде оған комплементарлы тізбек синтезделінеді. Нәтижесінде, екі спиральді ДНҚ-ң біреуінен, екі ұқсас қос спираль пайда болады. Бұндай екіеселену жолындағы әрбір – жаңа молекула бір аналық және бір жаңа синтезделген тізбектен тұрады және жартылай консервативті (сақтаушы, негізгі қалпын сақтау) деп аталады. Репликация механизмі Тізбекте репликация жүзеге асырылу үшін, бастапқы ДНҚ тізбектері бір-бірінен ажыратылады және матрицаға айналады. Әрбір матрицаға жаңа тізбектің комплементарлы синтезделінуі жүреді. ДНҚ спиралінің тарқатылуы, жеке аймақтарда геликаза ферментінің көмегімен жүреді. Құрастырылған біртізбектік бөліктер арнайы тұрақтылықты бұзушы (дестабилизирлеуші) ақуыздармен байланысады. Бұл ақуыздар молекулалары, азотты негізді нуклеоплазмадағы орналасқан комплементарлы нуклеодиттермен байланысуына себебін тигізеді. Репликациядағы полипептидті тізбектің ажырау аймағы репликациялық вилка (аша) деп аталады. Синтезделу процессінде репликациялық вилка барлық жаңа аймақты қоршай, аналық тізбектің бойымен жылжиды. Нәтижесінде, репликация процессінің соңында, ДНҚ-ң екі молекуласы пайда болады. Оның нуклеотидті бір ізділігі бастапқы екі спиральмен бірдей. Прокариот және әукариоттарда репликацияның бір ізділігінің болуы ұқсас, бірақ ДНҚ-ң синтезделу жылдамдылығы прокариоттарда жоғары (1000 нуклеотидтер /сек), ал эукариоттарда төмен (100 нуклеотидтер /сек). Репликацияның жоғарғы жылдамдылығының болуы ферменттер жүйесінің қатысуымен жүреді: геликазалар, топоизомеразалар, тұрақтылықты бұзушы (дестабилизирлеуші) ақуыздар, ДНҚ-полимеразалар және т.с.с. Репликацияның басталу нүктесінен оның біткенге дейінгі ДНҚ бөлігі – репликон деп аталады. Прокариоттағы сақиналы ДНҚ жеке репликоннан тұрады. Сондықтан ДНҚ-молекуласының екіеселенуі эукариоттарда бірнеше нуктелерден басталады. Әрбір репликондарда екіеселену әртүрлі уақытта немесе біруақытта болуы мүмкін.

9.3.Нуклеозидтердің құрылысы. Нуклеозидтер — азот негізі мен рибозадан (рибонуклеозидтер) немесе дезоксирибозадан (дезоксирибонуклеозидтер) тұратын қосылыстар. Олар пурин немесе пиримидин негіздерінің Ы-гликозидтері. Фосфокиназалардың әсерімен фосфорланып нуклеотидтер құрайды.

10.1. Жасуша цикльі туралы түсінік. Жасуша циклінің реттелуі. Интерфаза кезеңдері. Жасуша - тірі организмдердің (вирустардан басқа) құрылымының ең қарапайым бөлігі, құрылысы мен тіршілігінің негізі; жеке тіршілік ете алатын қарапайым тірі жүйе. Жасуша өз алдына жеке организм ретінде (бактерияда, қарапайымдарда, кейбір балдырлар мен саңырауқұлақтарда) немесе көп жасушалы жануарлар, өсімдіктер және саңырауқұлақтардың тіндері мен ұлпаларының құрамында кездеседі. Тек вирустардың тіршілігі жасушасыз формада өтеді.«Жасуша» терминін ғылымға 1665 жылы ағылшын жаратылыстанушысы Р.Гук (1635 – 1703) енгізген. Тіршілікті Жасуша тұрғысынан зерттеу – қазіргі заманғы биологиялық зерттеулердің негізі.Жасушаның диаметрі 0,1 – 0,25 мкм-ден (кейбір бактерияларда) 155 мм-ге (түйеқұстың жұмыртқасы) дейін жетеді. Көпшілік эукариотты организмдер Жасушасының диаметрі 10 – 100 мкм шамасында. Жаңа туған жас сәбилерде – 2×1012 Жасуша, ал ересек адамның организмінде – 1014 Жасуша болса, организмнің кейбір тіндерінде Жасуша саны өмір бойына тұрақты болады. Жасушаның тірі заты – протоплазма. Ол биол. мембраналармен (жарғақтармен) шектелген биополимерлердің тәртіптелген құрылымдық жүйелері – цитоплазма және ядродан тұрады.

Интерфаза жасушаның екіге бөлінуі аралығындағы дайындық кезеңі. Бұл кезеңде боялып бекітілген ядроның боялған жіңішке жіпшелерден тұратын торлы құрылымын байқауға болады.Интерфаза G1,S,G2 бөлім, кезеңдерінен тұрады.G1- кезеңінде жасуша ішінде метаболизм үдерісі қарқында жүзеге асады.S- кезеңінде жасушадағы генетикалық кодты сақтайтын ДНҚ репрликациясы болады яғни ДНҚ екі еселенеді. G2- кезеңінде жасушадағы органойдтар екі еселенеді. Сонымен интерфаза кезеңінде жасуша митозға толығымен дайындалады. Профаза – ядроның бөлінуге дайындалған бірінші сатысы. Бұл кезде хромосома жіпшелерінің өз осінде шиыршықталып бұратылуының салдарынан хромосомалар қысқарып, жуандайды. Профаза кезінде хромосомалар кариолимфада кездейсоқ жерлерде орналасады, осы кезеңде ядрошықтар бұзылады. Ал профазаның аяқ кезінде ядро қабығы бұзылады да хромосомалар цитоплазма мен кариоплазманың сұйық заттарының қосындысы – миксоплазманың ортасында қалады.Метафаза фаза сатысының екі кезеңі бар: метакинез – хромосомалар жасушаның экватор аймағына жиналып шоғырланады, жасуша бөлінуге дайындалады; нағыз метафаза – хромосома жіпшелері центромералармен байланысады, хромосомалар хроматидтерге жіктеледі. Клетка цитоплазмасы бұл кезде тұтқырлығын жоғалтады. Бұл кезеңде әрбір хромосоманың центромерасы дәл экваторда, ал қалған денесі экватордан тыс жазықта болуы мүмкін.Анафаза – хроматин жіпшелерінің болашақ жас жасушалардың полюстеріне қарай созылып, ахроматин ұршығын құрау кезеңі. Ахроматин ұршығының белдеуінде хромосомалар түрліше орналасып, ең алдымен аналық жұлдызын құрайды. Сонан кейін аналық жұлдыздағы қосарланып орналасқан гомологиялық хромосомалардың ұзынынан бөлінуі нәтижесінде пайда болған жас хромосомалар жасушаның полюстеріне қарай ығысады да, екі жас хромосома жұлдыздары пайда болады. Осының нәтижесінде бір жасуша екіге бөлініп, жас жасушалар түзіледі. Анафазада хромосомалардың жасуша полюсіне ығысуы бірден басталып, өте тез арада бітеді.Телофаза митоздың ақырғы сатысы. Телофаза кезінде хромосомалардың қозғалуы аяқалады, митоздық аппарат бұзылады, ядрошықтар пайда болады. Клетканың қарама-қарсы полюсінде жаңа пайда болған хромосомалардың сыртынан ядролық қабық пайда болады. Жаңа ядролардың қайта құрылуымен қатар әдетте клетка денесі бөлініп, цитотомия не цитокинез өтеді де, екі жасуша құрылады. Телофаза кейде цитотомиямен аяқталмай екі ядролы жасуша құрылады.

10.2. Гендік инжинерия технологиясы.Гендік ауруларға жалпы сипаттама. Гендік инженерия, генетикалық инженерия [1] — генетикалық және биохимиялық әдістердің көмегімен түраралық кедергілері жоқ, тұқым қуалайтын қасиеттері өзгеше, табиғатта кездеспейтін жаңа гендер алу; молек. биологияның бір саласы. Гендік инженерия әр түрлі организмдер геномының бөлігінен рекомбинатты ДНҚ құрастырумен қатар, ол рекомбинатты молекулаларды басқа ағза геномына енгізіп, жұмыс істеуін (экспрессиясын) қамтамасыз етеді. Гендік инженериядағы тұңғыш тәжірибені 1972 ж. американ биохимигі Т. Берг (Нобель сыйл. лауреаты) іске асырды. Ол маймылдың онноген вирусы SV-40-тың толық геномын, бактериофаг — L геномының бір бөлігін және Е. Colі бактериясының галактоза генін біріктіру арқылы рекомбинантты (гибридті) ДНҚ алды. 1973 — 74 ж. Америка биохимиктері С. Коэн, Г. Бойер, т.б. түрлі ағзалардан бөліп алынған генді бактерия плазмидасының құрамына енгізді. Бұл тәжірибе басқа организмдер гендерінің жаңа ағза ішінде жұмыс істей алатынын дәлелдеді. Жануарлар клеткаларымен жүргізілген тәжірибелерде бір клетканың ядросын екіншісімен алмастыруға, екі немесе бірнеше эмбриондарды қосып біріктіруге, оларды бірнеше бөлікке бөлшектеуге болатыны анықталды. Мыс., генотиптері әр түрлі тіндердің клеткаларын біріктіру арқылы тышқанның аллофенді особьтары (фенотипі әр түрлі дарабастар) алынды. Гендік инженерия-ның теориялық негізіне генетикалық кодтың әмбебаптылығы жатады. Бір ғана кодтың (триплиттің) әр түрлі ағзадағы белок молекулаларының құрамына енетін амин қышқылдарын бақылай алатындығына байланысты, ДНҚ молекуласының кез келген бөлігін басқа бөтен клеткаға апарып салу, яғни молек. деңгейде будандастырылу теориялық тұрғыдан алғанда мүмкін екені анықталды. Жануарлар, өсімдіктер және микроорганизмдер гендерінің қызметін қолдан басқаруға болатындығы дәлелденді. Ауыл шаруашылығында өсімдіктің атмосфералық азотты өзіне жинақтап алуы — үлкен мәселе. Осыған байланысты 1970 жылдары азотты фиксациялауға қабілеті жоқ пішен таяқшасына азотты жинақтай алатын, басқа бір бактерияның гені салынып, азотты жинақтау қасиетіне ие болды. Мед. саласында жаңа гендерді енгізу арқылы тұқым қуалайтын ауруларды емдеуге болады. Қазіргі кезде ауру адамдардан зат алмасудың 1000-нан аса әр түрлі тұқым қуалайтын өзгерістері табылған.

10.3.Транскрипция механизмдері. ТРАНСКРИПЦИЯ (лат. transcrіptіo – қайта көшіріп жазу) – тірі жасушалардағы рибонуклеин қышқылының биосинтез процесі. Ол дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) матрицасында жүреді. Транскрипция аденин, гуанин, тимин және цитозиннің қайталанбалы тізбегінен тұратын ДНҚ молекуласындағы генетикалық ақпараттың іске асуының бірінші кезеңі. Транскрипция арнайы ДНҚ және РНҚ полимераза ферменті арқылы жүреді. Транскрипция нәтижесінде РНҚ молекуласының полимерлі тізбегі түзіледі. Бұл тізбек ДНҚ молекуласының көшірілген бөлігіне комплементарлы болады. Транскрипция процесінің өнімі әр түрлі қызметтер атқаратын РНҚ молекуласының төрт типінен тұрады:

рибосомадағы ақуыз синтезінде матрицаның рөлін атқаратын ақпараттық немесе матрицалық РНҚ;

рибосоманың құрылымдық бөлігін құрайтын рибосомалы РНҚ;

ақуыз синтезі кезінде генетикалық ақпараттың РНҚ-дағы нуклеотидтік “тілді” аминқышқылдық “тілге” ауыстыруға қатысатын тасымалдаушы РНҚ;

ДНҚ молекуласының репликациясы (генетикалық ақпаратты дәл көшіруді және оның ұрпақтан ұрпаққа берілуін қамтамасыз ететін нуклеин қышқылдары макромолекуласының өздігінен жаңғыру процесі) кезінде бастама қызметін атқаратын РНҚ.

Транскрипция бірлігін атқаратын қызметі бір-біріне байланысты ферменттер синтезін анықтайтын гендер тобын ``оперон`` деп атайды. Прокариоттарда ол функционалды байланысқан бірнеше геннен, ал эукариоттарда тек бір ғана геннен тұрады. РНҚ-полимераза ферменті оперонның бастапқы бөлігін (промотор) “таниды”, онымен байланысып, ДНҚ молекуласының қос тізбегін ширатады. Осы жерден бастап мономерлі нуклеотидтер комплементарлы шартқа (принципке) сай РНҚ молекуласын түзеді. РНҚ-полимераза ферментінің ДНҚ-матрицасымен жылжуына байланысты синтезделген РНҚ молекуласы алшақтай береді де, ДНҚ-ның қос тізбегі қайта қалпына келеді. РНҚ-полимераза көшірілетін бөліктің соңына жеткенде (терминатор) РНҚ молекуласы матрицадан ажырайды. ДНҚ молекуласының әр түрлі бөліктеріндегі көшірмелер саны жасушаның қандайда болмасын ақуызды қажетсінуіне және қоршаған орта жағдайларына байланысты болады. Транскрипция процесінің реттелуін зерттеу молекулалық биологияның маңызды міндеттерінің бірі болып саналады. Ақпараттың көшірілуі ДНҚ молекуласынан РНҚ-ға ғана емес, сондай-ақ, кері бағытта, РНҚ-дан ДНҚ-ға да көшірілуі мүмкін. Мұндай кері Транскрипция құрамында РНҚ молекуласы бар ісік тудыратын вирустарда болады. Олардың құрамында жасуша зақымданғаннан кейін вирустың РНҚ-сын ДНҚ тізбегін синтездеуге матрица ретінде қолданатын фермент болады. Соның нәтижесінде ДНҚ молекуласының бір тізбегі, яғни ДНҚ – РНҚ гибриді түзіледі. Алғашқы РНҚ молекуласының барлық ақпаратын алып жүретін вируспен зақымданған қос спиральды ДНҚ молекуласы жасушаның хромосомасына еніп, қатерлі ісік тудырады. Кері Транскрипцияның ашылуы Ресей ғалымы Л.А. Зильбер (1894 – 1966) ұсынған қатерлі ісік вирусты-генетикалық теорияның дұрыс екенін дәлелдеді. Кері Транскрипция қалыпты жасушаларда ақпараттың жинақталуында және оның іске асуында (мысалы, эмбрионды даму кезеңінде) маңызды рөл атқаруы мүмкін.

11.1.Генетикалық материалдың рекомбинациясы.Мейоз. Рекомбинация (ге + лат. сombinatio - байланыс) - ДНҚ молекуласының үзілуі мен қайтадан қалпына келуі нәтижесіндегі жаңа реттіліктің пайда болуы. Бактериялар ДНҚ-ның осындай өзгерістерінің нәтижесінде рекомбинантты штамдар деп аталатын немесе рекомбинанттар пайда болады. Бактериялардағы рекомбинация процесі олардың генетикалық аппаратының ерекшеліктеріне, генетикалық алмасу түрлеріне байланысты бірқатар айырмашылыктарға ие. Осы микробты нысандарда генетикалык материалдардың тасымалдау түрлері ашылған -трансформация, трансдукция, конъюгация, бүлар классикалық генетикаға белгісіз, осылардың кемегімен генетикалық рекомбинациялардың молекулярлы механизмдері зерттеледі,Генетикалық тасымалдану процесіне бактерия-рецепиент және бактерия-донор қатысады. Олардың қатысу дәрежесі бірдей емес: рецепиентті жасушаға тек бактерия-донордың экзогенді ДНҚ бөлшегі түседі, бүл рецепиенттің түтас хромосомасымен өзара байланысып, нәтижесінде рекомбинантты түзу арқылы генетикалык материалдың жартылай таралауы (рекомбинация) өтеді. Бактериялардағы рекомбинацияның барлық кезеңдері сәйкесінше ферменнтермен қамтамасыз етіледі: рестриктазалар, лигазалар т.б. Бактерияларда үш түрлі рекомбинацияларды бөледі: жалпы, «заңсыз» және сайт-спецификалық. Жалпы, немесе гомологияльщ, классикалық рекомбинациялар егер өзара байланысатын ДИҚ қүрылымында гомологиялық (грек сөзінен Homologia- сейкестік) бөлшектер болса рекомбинация жүреді. «Заңсыз» деп аталатын рекомбинацияның жүруі үшін өзара байланысатын қүрылымында ДНҚ гомологиясын соншалықты кажет етпейді.

Мейоз (гр. meіosіs — кішірею, азаю) — жетіліп келе жатқан жыныс жасушаларының (гаметалардың) бөлінуінен хромосомалар санының азаюы (редукциясы). Мейоз кезінде әрбір жасуша екі рет, ал хромосомалар бір-ақ рет бөлінеді. Осының нәтижесінде жасушалардың гаметадағы хромосомалар саны бастапқы кезеңдегіден екі есе азаяды. Жануарларда мейоз жыныс жасушалар пайда болғанда (гаметогенез), ал жоғары сатыдағы өсімдіктерде споралары түзіле бастағанда жүреді. Кейбір төмен сатыдағы өсімдіктерде мейоз гаметалар түзілгенде жүре бастайды. Мейоз барлық организмдерде бірдей жүреді. Егер де ұрықтану диплоидтық жасушаларда жүрсе, онда ұрпақтардың плоидтығы келесі әр буында геометриялық прогрессиямен көтеріледі. Мейоздың арқасында гаметалар барлық уақытта гаплоидты жағдайда болады, бұл организмнің дене жасушаларының диплоидтығын сақтауға мүмкіншілік береді. Мейоздың бөліну уақытындағы екі сатысын 1-мейоз және 2-мейоз деп атайды. Әрбір мейоздық бөлінуде төрт сатысы бар: профаза, метафаза, анафаза және телофаза. 1-мейоздың профазасы лептотена, зиготена, пахитена, диплотена және диакинез секілді бес кіші кезеңдерден тұрады.

11.2.Біріншілік РНК транскиптат синтезі. ТРАНСКРИПЦИЯ (лат. transcrіptіo – қайта көшіріп жазу) – тірі жасушалардағы рибонуклеин қышқылының биосинтез процесі. Ол дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) матрицасында жүреді. Транскрипция аденин, гуанин, тимин және цитозиннің қайталанбалы тізбегінен тұратын ДНҚ молекуласындағы генетикалық ақпараттың іске асуының бірінші кезеңі. Транскрипция арнайы ДНҚ және РНҚ полимераза ферменті арқылы жүреді. Транскрипция нәтижесінде РНҚ молекуласының полимерлі тізбегі түзіледі. Бұл тізбек ДНҚ молекуласының көшірілген бөлігіне комплементарлы болады. Транскрипция процесінің өнімі әр түрлі қызметтер атқаратын РНҚ молекуласының төрт типінен тұрады:

рибосомадағы ақуыз синтезінде матрицаның рөлін атқаратын ақпараттық немесе матрицалық РНҚ;

рибосоманың құрылымдық бөлігін құрайтын рибосомалы РНҚ;

Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 26; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!