ДНҚ гибридизациясы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ

ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТІРЛІГІ

Оңтүстік қазақстан медицина академиясы

Молекулалық биология және медециналық генетика

кафедрасы

РЕФЕРАТ

Тақырыбы:ДНҚ бөліктерін индентификациялау үшін іздеу, бөліп алу әдістері

Орындаған:Оразбаев Арман

Тобы:106-20А

Қабылдаған: Қайрат Жолдасов

Шымкент 2020 ж

Жоспар:

Кіріспе.

1. ДНҚ

Негізгі.

1. ДНҚ фрагменттері бөлінуі мен іздеу әдістері.

2. ДНҚ зондтарымен гибридизация.

3. Геномды клондар

4. Молекулалық клондау.

5. Прижки по хромосоме индентификатциясы.

Қорытынды.

Пайдаланылған әдебиеттер.

ДНҚ-ның жасушадағы басты қызметі - ұзақ мерзімге РНҚ мен ақуызға қажетті ақпаратты сақтау.

1. ДНҚ-ның құрамы.

2. Үйренілу тарихы.

3. ДНҚ- ның РНҚдан айырмашылығы.

(ДНҚ) - барлық тірі клеткалардың негізгі генетикалық материалы болып табылатын күрделі биополимер.

ДНҚ-ның негізгі құрылымдық бірлігі - үш бөліктен құралған нуклеотид. Бірінші бөлігі - дезоксирибоза (бескөміртекті қант) ; екіншісі - пуриндік негіздер: аденин (А) менгуанин (Г) және пиримидиндік негіздер: тимин (Т) мен цитозин (Ц) ; үшіншісі - фосфор қышқылының қалдығы.

Нуклеин қышқылдарында мономерлік қалдықтар (нуклеотидтер) өзара фосфодиэфирлік байланыспен байланысқан.

ДНҚ барлық тірі организмдердің болашақ ұрпағының құрылысы, дамуы және жеке белгілері туралы биологиялық. мәліметті сақтап, оларды жаңадан пайда болатын клеткаларға бұлжытпай «жазу» жүйесінің негізі болып табылады.

‎ 1940 жылдың аяғында америкалық биохимик Э. Чаргафф (1905 ж. т. ) әр түрлі организмдердің ДНҚ молекуласына талдау жасап, оның құрамындағы А мен Т, Г мен Ц негіздерінің молярлық мөлшері тең екенін көрсетті (бұны Чаргафф ережесі деп атайды) . ‎ 1952 ж. ағылшын биофизигі М. Уилкинс (1916 ж. т. ) және т. б. ғалымдар рентгендік талдау арқылы ДНҚ молекуласы құрылымының спираль бойынша оң жақ оралымын (В - ДНҚ), ал 1979 ж. америкалық ғалым А. Рич (1929 ж. т. ) молекула құрылымының сол жақ оралымын (Z - ДНҚ) ашты.

Азотты негіздер спираль осіне перпендикуляр түрінде орналасады. ДНҚ-ның үш сатылы құрылымының кеңістіктік моделін алғаш рет 1953 ж. америкалық ғалым Д. Уотсон (1928 ж. т. ) мен ағылшын биологы Фрэнсис КрикФ. Крик (1916 ж. т. ) жасады. ‎

Модель бойынша ДНҚ молекуласы қос тізбектен құрылған. Қос тізбек бір-бірімен азотты негіздер арасында пайда болатын сутекті байланыстар арқылы жалғасады. ‎ Бұл қос тізбекті негіздерге комплементарлық (ұқсас) принцип тән, яғни аденинге әдетте тимин, ал гуанинге цитозин сәйкес келеді.

ДНҚ-ның бір-біріне қарама-қарсы бағытталған екі спиральді полинуклеотидті тізбегі бір осьті айнала оралып жатады. Уотсон мен Крик моделінің көмегімен ДНҚ-ның өздігінен екі еселену (репликация) қасиеті ашылды. Осы жаңалықтары үшін Уотсонға, Крикке және Уилкинске Нобель сыйлығы берілді (1962) .

Екі еселену кезінде комплементарлы орналасқан азотты негіздердің сутекті байланысы үзіліп, ДНҚ жіпшелері екіге ажырайды да, екі ұқсас спиральді ДНҚ тізбегі пайда болады. ДНҚ-ның екі еселенуінің мұндай процесі жартылай консервативтік деп аталады, себебі жаңа түзілген ДНҚ молекуласында бір тізбек бұрынғы болады да, екінші тізбек жаңадан түзіледі. Осының нәтижесінде организмнің барлық клеткаларындағы генетик. материал өзгеріссіз қалады. Бұл ғылым жетістіктер тірі организмнің тұқым қуалаушылығы мен өзгергіштігін үлкен деңгейде түсіндіруге жол ашты.

Үйренілу тарихы

ДНҚ-ны 1868 жылы швейцар физиологы, гистологы және биологы Иоган Фридрих

атты ғалым ашқан. Іріңдеген жасушалар қалдықтарынан ғалым

құрамына азот пен фосфор кіретін бейтаныс затты тауып алады.

Алғашында бұл жаңа зат нуклеин деген атқа ие болады. Кейіннен

Мишер бұл заттың қышқылдық қасиет көрсететінің байқайды. Осыдан

кейін бұл жаңа затты нуклеин қышқылы деп атайтын болған.

Алғашында бұл бейтаныс заттың биологиялық қызметі белгісіз болды,

көп уақытқа дейін ДНҚ ағзадағы фосфордың қоймасы болып саналды.

Сонымен қоса, XX ғасырдың басында ғалымдар ДНҚ-ның ақпаратты тасымалдай алмайтынын айтқан, себебі олар

ДНҚ-ның ақпаратты тасымалдау үшін құрылысы біртүрлі деп санады.

Уақыт өтіп генетикалық ақпаратты наруыздар емес дәл осы ДНҚ

тасымалдайтындығын дәлелдеді. Бұл ашылудың ең бірінші дәлелі О.

Эвери, Колина Мак-Леода и Маклин Мак-Картидің бактериялардың трансформациясы (1944 жыл) тәжірбиесі болды.

Тіпті XX ғасырдың 50 жылдарына дейін ДНҚ-ның нақты құрылысы мен ақпаратты ұрпаққа белілуінің әдісі белгісіз болды.

ДНҚның қос спиральінің құрылымын 1953 жылы Френсис Крик

пен Джеймс Уотсон ұсынды. Олар модельді Морис Уилкисон мен

Розалинд Франклиннің рентгенқұрылымды деректеріне және

Чаргаффа ережелеріне сүйене отырып құрап шығарған.

ДНҚның РНҚдан айырмашылығы.

ДНҚ

Белгілер

РНҚ

ДНҚ: 2

Белгілер: Жіпшелері

РНҚ: 1

ДНҚ: Ядрода

Белгілер: Орналасуы

РНҚ: Ядро мен цитоплазмада

ДНҚ: ДНҚ-полимераза

Белгілер: Ферменті

РНҚ: РНК-полимераза

ДНҚ: А, Т, Г, Ц

Белгілер: Нуклеотидтері

РНҚ: А, У, Г, Ц

ДНҚ: Дезоксирибоза

Белгілер: Қанты

РНҚ: Рибоза

ДНҚ: Генетикалық ақпаратты
сақтап зат алмасу
процестерін қадағалау

Белгілер: Қызметі

РНҚ: Генетикалық ақпаратты
тасымалдау және
нәруыз биосинтезі

Мұның құрамында көмірсулы кұрамдас белік ретінде - рибоза, ал

негіздері аденин, гуанин, урацил, цитозин болады (тимин болмайды) . РНҚ

молекуласының ДНҚ молекуласынан айырмашылығы, оның әрбір

молекуласы бір желілі болып келеді. РНҚ жасушалардың ядросында

емес, жасуша цитоплазмасында болады. Әрбір жасушада РНҚ-ның үш

түрі бар, олар: ақпараттық (аРНҚ), рибосомалық (рРНҚ) және тасымал

(тРНҚ) болып келеді .

ДНҚ фрагменттері бөлінуі мен іздеу әдістері.

ДНҚ фрагменттерін ұзындығы бойынша бөлу үшін қолданылатын аналитикалық әдіс. Ол сыртқы электр өрісінің әсерінен гельде кезде әр түрлі ұзындықтағы фрагменттердің әр түрлі қозғалыс жылдамдығына негізделген. Бұл әдісті қолданудың бірі - ДНҚ плазмидасын зерттеу. Ол әдетте сақиналы болып келеді және екінші ретті құрылымдар құрайды, мысалы, ол супер орамға айналады. Сонымен, плазмида мөлшерін анықтау үшін екінші реттік құрылым элементтерін жою қажет. Ол үшін гельге қолданар алдында плазмида «сызықты» (сызықтық түрде жасалады), яғни оны рестриктикалық ферменттердің (эндонуклеазалар) бірімен өңдейді. Рестрикциялық эндонуклеаза плазмиданы тек бір жерде кесетін етіп таңдалады.

Ер адамның ұрығының генетикалық құрамы ұрықтандыру арқылы келесі ұрпаққа беріледі, сондықтан эмбрионның қалыпты дамуы үшін өте маңызды. Ер адамның сперматозоидтарындағы ДНҚ-ның фрагментациясының жоғары пайызы еркектердің ұрықтылығын тудыруы мүмкін, оны бүгінгі күнге дейін белгілі дәстүрлі тестілер, мысалы, спермограмма арқылы анықтау мүмкін емес.

ДНҚ гибридизациясы

ДНҚ зондтары

Нуклеин қышқылының зонды - бір тізбекті ДНҚ немесе РНҚ фрагменттері бар үлгілерде комплементарлы дәйектілікті анықтайтын және байланыстыратын қысқа тізбекті ДНҚ, мақсатты реттілікті анықтауға мүмкіндік береді. Зондты талдау екі комплементарлы ДНҚ / ДНҚ немесе ДНҚ / РНҚ тізбектері арасында өздігінен жүретін маңызды будандастыру реакциясына негізделген. Иммунды сараптамадағыдай, буданды анықтау үшін зондта затбелгі болуы керек.

ДНҚ ГИДРИДИЗАЦИЯСЫ, түрлер арасындағы генетикалық қатынастарды орнату үшін әр түрлі организмдердің ДНҚ-ны сәйкестендіру әдісі. Әр түрден таңдалған ДНҚ жолақтары олардың арасында реакция басталатындай етіп тураланған. Кейбір жолақтар «будандарды» құрайды - қос жолақтарды, яғни ДНҚ-ның әдеттегі құрылымын, ал олардың байланыс дәрежесі бір-бірін толықтыратын базалық тізбектер санының индикаторы болып табылады. Бұл көрсеткіш өз кезегінде түрлер арасындағы ұқсастықтың өлшемі ретінде қызмет етеді.

ДНҚ-ны будандастыру, нуклеин қышқылын будандастыру - комплементарлды бір тізбекті нуклеин қышқылдарының in vitro бір молекулаға қосылуы. Толық комплементарлы жағдайда біріктіру оңай және тез жүред, ал жартылай комплементарлы емес жағдайда тізбектердің бірігуі баяулайды, бұл комплементарлық дәрежесін бағалауға мүмкіндік береді. ДНҚ-ДНҚ мен ДНҚ-РНҚ-ны будандастыру мүмкін. Түрлер арасындағы генетикалық қатынастарды құру үшін әртүрлі организмдердің ДНҚ-ны салыстыру әдісі. Әр түрдің ДНҚ-ның таңдалған жолақтары олардың арасында реакция басталуы үшін біріктіріледі. Кейбір жолақтар" будандарды " құрайды - Қос жолақтар, яғни ДНҚ-ның әдеттегі құрылымы және олардың қосылу дәрежесі бір-біріне қосымша болып табылатын негіздер тізбегінің санының көрсеткіші болып табылады. Бұл көрсеткіш, өз кезегінде, түрлер арасындағы ұқсастық өлшемі ретінде қызмет етеді.

Клондау (грек. clon - ұрпақ, бұтақ) - организмдерді жыныссыз жолмен көбейту арқылы сол организмдерге ұқсас ұрпақтар алу. 20 ғ-дың 60-жылдарының басында кейбір жоғары сатыдағы өсімдіктер мен жануарларды Клондау әдістері жете зерттелді. Бұл әдістерге даму сатысын аяқтап, толық жетілген клеткалар ядросында организмнің барлық белгілері болатыны туралы ақпарат анықталғаннан кейін қол жеткізілді. Клондау кезінде клеткадағы белгілі гендер жоғалмайды (тек Клондау процесіне қосылмаған гендер ғана жойылып отырады) .

Клондау туралы алғашқы мағлұматты Корнелль универстетінің (АҚШ) профессорлары жүргізген тәжірибелерден көруге болады. Олар өсуге қажетті қоректік заттар мен гормондары бар ортада сәбіз тамырының жеке клеткаларын өсіру арқылы, осы өсімдіктің жаңа формасын алды. Кейінірек Ұлыбританияның Оксфорд университетінің ғалымы Д. Гердон (1933 ж. т. ) алғаш рет жануар омыртқасын Клондауға болатынына қол жеткізді. Ол өзінің ядросы алдын ала ультракүлгін сәулелері арқылы жойылған құрбақаның жұмыртқаклеткасына, ішек клеткаларынан алынған ядроны егу (қондыру) арқылы әуелі итбалықты, соңынан сол ядро алған құрбақаға ұқсас дарабасты алды. Бұл тәжірибелер тек дифференциалданған (арнайы) клеткаларда организмнің дамуына қажетті барлық ақпараттардың болатынын дәлелдеп қана қоймай, сондай-ақ, жоғары сатыдағы организмдерді, соның ішінде адамды да, Клондауға болатынын көрсетті. Клондау арқылы өте пайдалы өсімдік сорттарын алуға және мал тұқымын асылдандыруға болады. Бірақ Клондаудың мұндай әдістері (өсімдік сорттары мен асыл тұқымды мал алатын) адамдарға қолдануға келмейді. Теориялық түрде әйелдің де, еркектің де генетикалық көшірмелерін жасауға болады. Бірақ клондалатын клетка даму сатысының барлық кезеңдерінен өтуі керек, міне, сол кезде клеткаға сыртқы ортаның қалай әсер ететіні әлі толық анықталған жоқ.

Клон организмнің генетикалық бірдей көшірмесі болып табылады және ол табиғи түрде болуы мүмкін немесе зертханада жасалуы мүмкін. Жыныссыз көбею процесі арқылы бактериялар (және кейбір өсімдіктер) сияқты организмдер генетикалық тұрғыдан ата-анасына ұқсас ұрпақ жасайды. Қазіргі заманғы генетикалық технология клондар жасау үшін де қолданыла алады. Клондаудың үш түрі бар: гендік клондау, репродуктивті клондау және терапевтік клондау. Гендерді клондау - бұл ДНҚ-ның рекомбинантты технологиясы, мұнда векторға шетелдік ДНҚ бөлігі енгізіледі, оны хост-жасуша көшіре алады. Терапевтік клондау ауруды емдеу үшін пациенттерге сәйкес келетін дің жасушаларын өндіруді қамтиды. Бұл жерде біз организмдердің репродуктивті клондауына назар аударамыз. Репродуктивті клондау - бұл бүкіл ағзаны клондау процесі. Біріншіден, клондау жүргізіліп жатқан организмнен жасуша алынады. Осы донорлық жасушаның ДНҚ-сы ДНҚ жойылған жұмыртқа жасушасына беріледі. Жұмыртқа клеткасы «активтенеді» және ұрықтанған сияқты бөліне бастайды. Нәтижесінде эмбрион пайда болады, содан кейін бұл эмбрион суррогат әйелдің жатырына өтеді. Жүктілік аяқталғаннан кейін суррогат клонды дүниеге әкеледі, ол бастапқы клетка алынған жануардың генетикалық көшірмесі болып табылады.

ДНҚ фрагменттерін Клондау

ДНҚ фрагменттерін Клондаумен оның бір ғана молекуласынан көптеген молекулаларды алуға мүмкіндік береді. ДНҚ тізбегі, негізінен, бактерияларда клондалады. Себебі, бактерияның геномына қосымша “бөгде” ДНҚ тізбегі жалғанғаннан кейін де, бактериялық плазмида немесе фагтар қалыпты өмір сүруін жалғастыра береді. Бұл жалғанулар - өзінің және “бөгде” ДНҚ-ның тізбекті (гибридті немесе химерлі) плазмидалардың немесе фагтардың түзілуіне әкеледі. Мұндай гибридті тізбектер бактерияларда бастапқы плазмидалар немесе фагтар сияқты екі еселенеді, сондықтан да олар көп мөлшерде болады. Бөгде фрагменттердің көшірмелері клеткалардан қайта таза күйінде бөлініп алынады. Осындай әдіспен қандай да болмасын ДНҚ тізбегін Клондауға болады. Бөгде ДНҚ-ы геномның инертті (сапалы) көшірілуіне мүмкіндік жасайтын болғандықтан, плазмиданы немесе фагты - клондаушы векторлар деп те атайды. Кез келген ДНҚ фрагменттерін Клондау үшін вектор есебінде лямбда фагы мен әр түрлі плазмидалар қолданылады. Құрамында клондалатын ДНҚ фрагменттері бар вектор бактерияның клеткаларын кальций иондарымен өңдегеннен кейін ғана ішіне ене алады. Бұл әдіс - “бөгде” ДНҚ фрагменттері бар белгілі клонды бактериялардың штаммдарын шығаруға және осы клондарды көп мөлшерде көбейтуге мүмкіндік береді. Толық түрдегі геномды Клондау үшін алдымен геномды қолайлы мөлшерде фрагменттерге бөледі. Сонан соң химерлі векторлар популяциясын түзу мақсатында фрагменттерді клондайтын векторға орналастырады. Мұндай клонданған фрагменттер жиынтығын геном кітапханасы немесе гендер банкі деп атайды. Мыс., дрозофила 108 жұпты нуклеотидке тең) . Адамның толық геномдық кітапханасын құру үшін 800 000 клон қажет. Гендік кітапханада организмнің барлық тұқым қуалайтын ақпараттары жинақталған. Бірақ генетиктер геном кітапханасындағы клондардың қандай тізбекте кезектесіп орналасатындығын әлі толық анықтаған жоқ. Клондау немесе рекомбинантты ДНҚ технологиясы әдістері⋅103 нуклеотидті жұпты фрагменттерін Клондау үшін тәуелсіз 40 000 клон керек (мұндағы жалпы геном ұз. 1, 5⋅шыбыны геномының ұз. 15 - 20 генетика және биотехнология ғылымдарына үлкен жетістік әкелді. Рекомбинантты ДНҚ әдістері медицина, ауыл шаруашылығы және химия технологиясындағы күрделі мәселелерді шешуге үлкен жол ашады.

Молекулалық клондау дегеніміз - рекомбинантты ДНҚ молекулаларын жинау және олардың иесі организмдердегі репликациясын бақылау үшін қолданылатын молекулалық биологиядағы эксперименттік әдістер жиынтығы. Клондау сөзін қолдану техниканың бірдей ДНҚ молекулалары бар жасушалар популяциясын құру үшін бір молекуланың репликациясын қамтитындығын білдіреді. Әдетте молекулярлық клондау кезінде екі түрлі организмдердің ДНҚ тізбегі қолданылады: клондау үшін ДНҚ көзі болып табылатын түр және рекомбинантты ДНҚ репликациясының тірі иесі ретінде қызмет ететін түр. Молекулалық клондау әдістері қазіргі заманғы биология мен медицинаның көптеген заманауи салаларында маңызды болып табылады. Әдеттегі молекулалық клондау экспериментінде клондалатын ДНҚ қызығушылық тудыратын организмнен алынады, содан кейін пробиркадағы ферменттермен өңделіп, кішірек ДНҚ фрагменттерін алады. Кейіннен бұл фрагменттер векторлық ДНҚ-мен біріктіріліп, рекомбинантты ДНҚ молекулаларын жасайды. Содан кейін рекомбинантты ДНҚ қабылдаушы организмге енгізіледі (әдетте, E. coli-нің оңай өсетін, қатерсіз зертханалық штамы) . Бұл рекомбинантты ДНҚ молекулалары иесінің ДНҚ-сымен бірге репликацияланатын организмдер популяциясын жасайды. Олардың құрамында шетелдік ДНҚ фрагменттері болғандықтан, олар трансгенді немесе генетикалық түрлендірілген микроорганизмдер (ГМО) болып табылады. Бұл процесс жеке бактериялық жасушаны бір рекомбинантты ДНҚ молекуласын қабылдауға және көбейтуге итермелеуге болатындығын қолданады. Содан кейін бұл жалғыз жасушаны экспоненталық түрде үлкейтуге болады, олардың әрқайсысында бастапқы рекомбинантты молекуланың көшірмелері бар бактериялардың көп мөлшері пайда болады. Осылайша, бактериялардың популяциясы да, рекомбинантты ДНҚ молекуласы да әдетте «клондар» деп аталады. Қатаң түрде рекомбинантты ДНҚ ДНҚ молекулаларына, ал молекулалық клондау оларды жинау үшін қолданылатын тәжірибелік әдістерге жатады. Әр түрлі ДНҚ тізбектерін плазмидаға енгізуге болады және бұл бөгде тізбектер бактерияларға өтіп, плазмиданың бір бөлігі ретінде қорытылатын болады деген ой туды. Яғни, бұл плазмидалар гендердің тасымалдануы үшін клондау векторы бола алады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.