ДНҚ бөлімі

Тақырыбы: ДНҚ репликациясы. Транскрипция. Прокариоттар мен эукариоттардағы трансляцияның ұқсастықтары мен айырмашалықтары. Гендер экспрессиясын анықтау және зерттеу әдістері.

ЖОСПАР:

Кіріспе

Негізгі бөлім

1. ДНҚ репликациясының молекулалық механизмі

2. ДНҚ репликациясы сатыларының прокариоттар мен эукариоттар организмдеріндегі ұқсастықтар мен айырмашылықтары.

3. Транскрипцияның негізгі сатылары және олардың ерекшеліктері. Транскрипция буыны. Транскриптон

4. Прокариоттар мен эукариоттардағы транкрипцияның реттелуі.

5. Прокариоттар мен эукариоттардағы трансляцияның ұқсастықтары мен айырмашалықтары.

6. Гендер экспрессиясын анықтау және зерттеу әдістері.

III. Қорытынды

IV. Пайдаланылған әдебиеттер.

Репликация - бұл өзін-өзі көшіру механизмі және ДНҚ молекулалары әрекет ететін тұқым қуалайтын материалдың негізгі қасиеті.

ДНҚ-ның ерекшелігі - әдетте оның молекулалары қос спиральды құрайтын екі қосымша тізбектен тұрады. Репликация процесінде аналық ДНҚ молекуласының тізбегі бөлініп, әрқайсысына жаңа қосымша тізбек салынады. Нәтижесінде бір қос спиральдан бастапқыға ұқсас екі спираль пайда болады. Яғни бір ДНҚ молекуласынан матрицаға ұқсас және бір-біріне ұқсас екі зат түзіледі.

Репликон - ДНҚ репликациясының бірлігі, оның басталу нүктесінен аяқталу нүктесіне дейін.

ДНҚ репликация процесінің кезеңдері:

1. Біріншіден, ДНҚ молекуласы "байланған" - молекула тізбектері таралып, бөлінеді (екі тізбектің әрқайсысы жаңа тізбек синтезделетін матрицаның бір түрі болады) .

2. ДНҚ полимераза ферменті матрицаға комплементарлық принципі бойынша жаңа нуклеотидтерді" қосады " (аденинге - тиминге, цитозинге - гуанинге және керісінше) .

3. Процесс аяқталғаннан кейін жаңа еншілес молекулалар бөлініп, спиральға айналады.

Прокариоттық және эукариоттық ДНҚ репликациясының айырмашылығы неде?

* Эукариоттардағы ДНҚ репликациясының ұзақтығы прокариоттарға қарағанда ұзағырақ.

* Эукариоттарда бірнеше репликация сайттары бір ДНҚ молекуласында болады, ал прокариоттарда жалғыз репликация сайты ДНҚ сақиналы молекуласында болады

прокариоттарда ДНҚ репликациясына үш полимераза ферменті кіреді; атап айтқанда, ДНҚ полимераза I, ДНҚ полимераза II және ДНҚ полимераза III. Керісінше, эукариоттардың ДНҚ репликациясы полимераза ферменттерінің төрт түрін қамтиды; атап айтқанда, α, β, γ және δ.

* ДНҚ полимеразасының функционалды әртүрлілігі эукариоттарға тән, ал прокариоттарда әр түрлі.

* Эукариоттарда β-полимераза репаративті фермент ретінде әрекет етеді, ал прокариоттарда мұндай жөндеу функциясы жоқ.

* Прокариоттарда бірнеше репликация шанышқылары пайда болады, ал эукариоттарда көптеген репликация шанышқылары пайда болады.

* Прокариоттарда тета құрылымы бар, ал эукариоттарда жоқ.

* Эукариоттарда әртүрлі функциялары бар көптеген көмекші ақуыздар қатысады, ал прокариоттарда шектеулі функциялары бар бірнеше көмекші ақуыздар бар.

* Гистондардың бөлінуі және тарылуы эукариоттарда жүреді, ал прокариоттарда тек тарылу болады.

* Эукариоттарда көптеген репликация көпіршіктері бар, ал прокариоттарда репликация көпіршіктері жоқ немесе жоқ.

* Прокариоттарда РНҚ праймер ретінде әрекет етеді, ал эукариоттарда РНҚ немесе ДНҚ праймер ретінде әрекет етеді.

* Эукариоттардағы ДНҚ репликациясы прокариоттардан айырмашылығы жасуша циклі кезінде пайда болады.

Транскрипция (лат. transcriptio-қайта жазу) - барлық тірі жасушаларда ДНҚ-ны матрица ретінде қолдана отырып РНҚ синтездеу процесі. Басқаша айтқанда, бұл генетикалық ақпаратты ДНҚ-дан РНҚ-ға беру.

Прокариоттарда жалғыз ғана ДНҚ - тәуелді РНҚ-полимераза РНҚ-ның барлық түрлерін түзеді: мРНҚ, рРНҚ және тРНҚ. Прокариоттардан айырмашылығы эукариоттарда үш түрлі РНҚ-полимераза болады, олардың әрқайсысы әртүрлі клеткалық РНҚ-ны кодтайтын гендердің транскрипциясына жауапты.

Ең көп зерттелген фермент E. сoli-дің РНҚ-полимераза холоферменті бес түрлі полипептидті суббірліктерден тұрады: екі  - тізбек, бір  - және бір  - тізбектер, - және  - тізбектер (2 ) .

Сигма (σ) қосалқы (фактор)

Сигма фактор () промоторды - барлық транскрипциялардың бас жағында орналасқан ДНҚ-ның ерекше бөлімін танып алу үшін қажет. σ-фактор РНҚ полимераза ақпаратты оқи бастайтын генді табады, яғни қанша ген, сонша σ-фактор

Промоторлық тізбекті тану

Промоторға РНҚ полимеразасының негізгі элементін тарту

Транскрипцияның басталу аймағында ДНҚ дуплексін бөлу.

 - суббірлігінен айырылған фермент кор-фермент деп аталады. Кор-фермент сигма - суббірлігімен байланысып холофермент түзеді, ал ол промотормен тығыз байланысады. Транскрипция басталғаннан кейін  - суббірлік бөлініп қалады да, ал кор-фермент тізбектің элонгациясын катализдейді. Транскрипция фермент терминациясының сайтына жеткенше үздіксіз жалғаса береді.

Транскриптон - (operon, transcripton, лат. operare - еңбек ету, айналысу) - құрамына бір-бірімен байланысты бірнеше құрылымдық гендер, сондай-ақ бір полицистроникалық мРНҚ молекуласының транскрипциясын бақылайтын промоторлық, операторлық және басқа реттеуші бөлімдер кіретін ДНҚ бөлімі.

Промотор - транскрипцияны жүргізетін РНҚ полимераза ферментін байланыстыруға жауап беретін әр геннің басындағы бөлім.

1) Инициация. ДНҚ молекуласында транскрипция басталатын жерге жақын тұрған ДНҚ молекуласында нуклеотидтерімен, промотормен, РНҚ-полимеразаның байланысуымен басталады. Бірінші нуклеотидтің транскрипт синтезіне кірстін жері "бастау нүктесі" деп аталады. Мутантты бактериялардың ген транскрипциясын зерттегенде промотордың ұзындығы 30-60 жүп нуклеотидтерден тұратындығы анықталды. Сигналды тану қызметін 10 ж. н, атқарады, оның орталығы бастау нүктесінен 10 ж. н. шамасындай қашықтықта болады. Мысал үшін глюкоза оперонының промотор нуклеотидтерінің реттілігі және бастау нүктесі (А) келтірілген.

ТРАНСКРИПЦИЯ ПРОЦЕСІНІҢ САТЫЛАРЫ.

2) Элонгация (тізбектің ұзаруы) . Сигма-суббөлік ферменттер бөлініп шығысымен, минималдық фермент транскрипция процесін жалғастыра береді. ДНҚ-матрицада түзіліп жатқан РНҚ тізбегі ұзара береді. Фермент ДНҚ молекуласының бойымен жүреді, түзіліп жатқан РНҚ тізбегінің рсттілігі ДНҚ молекуласымен анықталады. Элонгацияның ең үлкен жылдамдығы бір секундта 50 нуклеотид шамасындай тізбекке кіреді. Бір геннен көптеген РНК көшірмесін алады.

3) Терминация (синтездің аяқталуы) . РНҚ тізбегінің ұзаруы ДНҚ молекуласындағы аяқтаушы нуклеотидтерге жеткенше жүре береді. Одан кейін фермент нуклеотидтерді тізбекке кіргізбейді. РНҚ ДНҚ-матрицадан бөлініп шығады. Ал ДНҚ тізбектері бірігіп қалыпты қос спираль түзіледі. Транскрипцияны тоқтататын ДНҚ молекуласындағы нуклеотидтер терминатор деп аталады.

ПРОКАРИОТТАРДАҒЫ ТРАНСКРИПЦИЯНЫҢ ЕРЕКШЕЛІКТЕРІ

Нақты ядросы бар эукариотты организмдерде транскрипция мен трансляция уақыт пен кеңістікте бөлінеді.

Транскрипция-ядрода, трансляция - цитоплазмада.

Прокариоттардағы транскрипция мен трансляция бір уақытта жүреді, яғни уақыт пен кеңістікте шектелмейді!

ПРОКАРИОТТАРДАҒЫ ТРАНСКРИПЦИЯНЫҢ ЕРЕКШЕЛІКТЕРІ

Эукариоттарда РНҚ өте ұзақ өмір сүре алады.

Прокариоттарда иРНҚ геннен 2, 5 минут ішінде синтезделеді, ал 30 секундтан кейін ақуыз пайда болады. Бірақ прокариоттарда тек 1 ақуыз синтезі бар және бірден ыдырайды

Оказаки фрагменттері (ағылш. Okazaki fragments) -ДНҚ репликациясы процесінде артта қалған тізбекте пайда болатын салыстырмалы түрде қысқа ДНҚ фрагменттері (5'соңында РНҚ праймері бар) . Оказаки фрагменттерінің ұзындығы E. coli-де шамамен 1000-2000 нуклеотид, ал эукариоттарда әдетте 100-200 нуклеотид болады.

Оказаки фрагменттерін 1968 жылы Рэйджи Оказаки, Цунеко Оказаки E. coli-де бактериофагтың ДНҚ репликациясын зерттеуде сипаттаған

Белок биосинтезі (трансляция) - бұл нуклеин қышқылдарының төрт әріпті (нуклеотидтер саны бойынша) «тілінің» белоктың жиырма әріпті (аминқышқылдар саны бойынша) «тіліне» аудармасы. Трансляция - генетикалық ақпараттың жүзеге асуының кезекті бір кезеңі ретінде рибосомада белоктың түзілу процесі.

Трансляция кезінде матрица ретінде мРНҚ молекуласы қолданылады. Трансляция процесіне мРНҚ-мен қатар оның басқа екі түрі - тРНҚ және рРНҚ молекулалары да қатысады. Әр белоктың аминқышқылдық реттілігі туралы ақпарат тиісті мРНҚ дағы кодондар түрінде кодталады. Әрбір кодон үш нуклеотидтен тұрады, олар ешбір бүркемелеүсіз оқылады.

Прокариоттық жасушаларда трансляция процесі мРНҚ синтезімен байланысты: олар бір мезгілде жүреді. Бұл көбінесе тез ыдырауға ұшырайтын бактериялық мРНҚ-ның сынғыштығына байланысты. Транскрипция мен трансляцияның бактериялардағы өзара байланысы осы процестердің жылдамдығын үйлестіру кезінде пайда болады.

Эукариотты жасушаларда трансляция транскрипциядан кейін жүреді, өйткені транскрипция ядрода, ал трансляция цитоплазмада жүреді.