ДНҚ-ның ролін әрі қарай дәлелдеу


ДНҚ.ның екі еселенуі (репликациясы)
ДНҚ молекуласының полиморфизмі
ДНҚ.ның денатурациясы
ДНҚ молекуласының тарқатылуына қатысатын белоктар
Эукариоттардағы ДНҚ репликациясының ерекшеліктері
Тасымалдаушы (транспорттық) РНҚ (тРНҚ)
Генетикалык код
Клеткадағы белоктардың синтезі
Белоктың қүрылымы женіндегі ДНҚ.дағы ақпараттың сырын ашу,
Полипептидтік тізбекті күрастыратын конвейер
ДНҚ.дағы ақпаратты РНҚ түрінде РНҚ.полимераза "жазып алады".
Әрбір амин қышқылы сәйкес тРНҚ молекуласына арнаулы ферменттердің көмегімен жалғасады.
Қорытынды
Бактерияларда трансформация дәлелденгеннен кейін, әрі қарай ДНҚ-ның басқа жүйелердеде атқаратын ролін анықтау қажет болды.
Вирустың клеткаға қалай өтетіні және онда бүлдіру өзгерістерін қалай жүргізетіні жөніндегі мәліметтер алғаш рет бактериофагтарға -ішек бактериясының (Е. соіі) жауларына бақылау жүргізілген кезде алынды. Электрондық микроскоп Т4 бактериофагының сыртқы қүрылымының сырын ашуға жәрдем тигізді. Фаг бөлшегінің басы бо-лады, ол екі жағынан кақпақшалары бар алты қырлы призма тәрізді. Басынан үзынша келген қүйрык косалқысы кетеді, оның үшында жіп тәрізді бірнеше "аяқшалар" бар. Қосалқының каналы оны баспен жалғастырады және сол каналда ДНҚ-ның макромолекуласы болады. Фаг қабығының қалған бөлігі белоктық жаратылысқа жатады (20-сурет).
Т2 бактериофагының шын мәнінде қозғалыс органдары және ортадағы молекулалармен соқтығысуы салдарынан сүйық ортада әрең жылжиды. Сөйтіп, ол бактериямен жанасады. Фаг оның сырты-на "жіпше аяқтарымен" жабысады. Қүйрық қосалқысының үшында бактерияның қабығын зақымдайтын және оны "кеміріп" шағын тесік жасайтын фермент болады. Осы операциядан кейін қосалқы фаг де-несіне тартылады (гормон тәрізді созылып жиырылады).
ДНҚ бактериофагтың басынан қүйрық косалқысының каналы аркылы және бактерия қабырғасында пайда болған тесік арқылы клеткаға енеді. Осынын бәрі шприц арқылы дәрі жіберу процедура-сын еске түсіреді. Бас пен қосалқының белоктык кабығы сыртында қалады, ал бактерияның клеткасына ДНҚ ғана енеді. Сөйтіп фаг ДНҚ-ның өздігінен өсіп-көбеюі басталады. ДНҚ-ның макромолеку-ласы бактерияның "шикізаты" мен бүкіл ферменттік аппаратын пай-далан отырып, өзінің өсіп-көбею процесіне қатысуға мәжбүр етеді.

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 45 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 1300 теңге




ДНҚ-ның ролін әрі қарай дәлелдеу

Бактерияларда трансформация дәлелденгеннен кейін, әрі қарай ДНҚ-ның
басқа жүйелердеде атқаратын ролін анықтау қажет болды.

Вирустың клеткаға қалай өтетіні және онда бүлдіру өзгерістерін қалай
жүргізетіні жөніндегі мәліметтер алғаш рет бактериофагтарға -ішек
бактериясының (Е. соіі) жауларына бақылау жүргізілген кезде алынды.
Электрондық микроскоп Т4 бактериофагының сыртқы қүрылымының сырын ашуға
жәрдем тигізді. Фаг бөлшегінің басы бо-лады, ол екі жағынан кақпақшалары
бар алты қырлы призма тәрізді. Басынан үзынша келген қүйрык косалқысы
кетеді, оның үшында жіп тәрізді бірнеше "аяқшалар" бар. Қосалқының каналы
оны баспен жалғастырады және сол каналда ДНҚ-ның макромолекуласы болады.
Фаг қабығының қалған бөлігі белоктық жаратылысқа жатады (20-сурет).

Т2 бактериофагының шын мәнінде қозғалыс органдары және ортадағы
молекулалармен соқтығысуы салдарынан сүйық ортада әрең жылжиды. Сөйтіп, ол
бактериямен жанасады. Фаг оның сырты-на "жіпше аяқтарымен" жабысады. Қүйрық
қосалқысының үшында бактерияның қабығын зақымдайтын және оны "кеміріп"
шағын тесік жасайтын фермент болады. Осы операциядан кейін қосалқы фаг де-
несіне тартылады (гормон тәрізді созылып жиырылады).

ДНҚ бактериофагтың басынан қүйрық косалқысының каналы аркылы және
бактерия қабырғасында пайда болған тесік арқылы клеткаға енеді. Осынын бәрі
шприц арқылы дәрі жіберу процедура-сын еске түсіреді. Бас пен қосалқының
белоктык кабығы сыртында қалады, ал бактерияның клеткасына ДНҚ ғана енеді.
Сөйтіп фаг ДНҚ-ның өздігінен өсіп-көбеюі басталады. ДНҚ-ның макромолеку-
ласы бактерияның "шикізаты" мен бүкіл ферменттік аппаратын пай-далан
отырып, өзінің өсіп-көбею процесіне қатысуға мәжбүр етеді.

ДНҚ-ның бастапқы макромолекуласынан екі туынды пайда болады және тез арада
олардың саны 8-16-ға дейін т. т. көбейе түседі. Жарты сағат өткен соң фаг
ДНҚ-сының бастапқы молекулаларының бәрінен; клеткада оның 150-300 үрпағы
болады, бүлар бактериофаг-тың басы мен қүйрық қосалқысы үшін бактерияның
белок жи-нақтауына мәжбүр етеді. Клетка әуе шары тәрізді жарылып кетеді,
сол кезде қоршаған ортаға 150-300 бактериофаг түседі, сөйтіп олар дереу
келесі бактерияларға шабуыл жасайды. Бүл процесс қайталанады және тағы бір
жарты сағат өткен соң ортада ондаған мың фаг пайда болады. Біраз уақыт
өткеннен кейін онда бірде-бір тірі бактерия қалмайды, тек жеңіске жеткен
бактериофагтар қаптап ке-теді.

Электрондык микроскоппен карағанда бактериофагтың бакте-риямен
жанасуын, фагтың қандай бөлігі клеткаға енетінін және сыртқы жағында не
қалатынын айыру қиын. Осыған толық көз жеткізу үшін дәл зерттеулер
жүргізу керек.

1952 жылы екі американдық зерттеушілер А. Херши мен М. Чейз
радиоактивті изотоптарды (фосфор 2Р мен күкірт 3 5 бір мезет-те қолданып
тәжірибе жүргізді. Фосфор тек қана бактериофагтардың ДНҚ-сында кездеседі,
ал күкірт олардың белоктарының күрамына ғана ене алады.

Бактериялар жиыны биогендік фосфордың көзі ретінде тек кдна 32Р болған
қоректік ортада өсірілді. Іс жүзінде бактериялар радиоак-тивті фосфорды жай
фосфордан айыра алмайды жөне 32Р бар ортаны пайдаланады. Осындай жолмен
атомдар "і"э-дан бактериялык клетка-ларға түседі, бүдан кейін олар
бактериофагтың олжасына айналуы мүмкін және 32Р бактериофагтар ДНҚ-
сының қүрамына енеді. Осыған үқсас тәжірибе радиоактивтік қосылыстары
күкірт ЗІ5 болып саналатын басқа пробиркада қайталанып және белогында і55
күкірті бар бактериофагтар алынды. Соңынан осы фагтар
радиоактивті қосылыстары жоқ ортада өсірілген бактерияларға
жүқтырылды. Алғашқыда радиоактивті күкірт бар бактериофагтар пайдаланылды..
Жүқтыру процесі бірнеше минуттың ішінде аяқталды, одан кейін центрифуга
аркылы зақымданған бактерияларды бактериофагтың калдықтарынан бөліп
алып, олардың радиоактивтігін анықтады. Бак-терияларда ешбір радиоактивті
белгі болған жоқ, ал "талқанданған" фагтарда (бастары мен қүйрық
косалқылары) радиоактивті белгі анагүрлым көтеріңкі болды. Демек,
бактерияға фагтан тек қана ДНҚ (күкірт болмайтын) енді, ал қүрамына Л5
кірген белок клеткалардан тыс қалды. Осыдан кейін ДНҚ-сында радиоактивті
фосфор (фагтар-дың белоктарында фосфор болмайды!) болатын фагтармен
тәжірибе жасалды. Бактериялар зақымданғаннан кейін бірнеше минут өткен соң
фагтардың қалдықтары мен зақымданған бактериялар тап сондай әдіспен бөлініп
алынып, радиоактивтігі зерттелді. Бүл жолы бакте-риялардың клеткаларынан
табылды! Сонымен бактерияларды фагта-рымен зақымдандырғанда, бактериялык
клеткалардың ішінде фагтың ДНҚ-сы енетіні (онда фосфор болады), ал сыртқы
жағында белоктық қабығы қалатыны (онда күкірт болады) айқын дәлелденді.

Бірқатар жағдайларда бактериофаг микроб клеткасында пайда болғанда,
клетканың қүрып кетуі міндет емес. Фагтың ДНҚ-сы клет-каға енеді, бірақ
ешнәрсе болмағандай, клетка бүрынғысынша тіршілік ете береді.
Зақымданған бактерия былай қарағанда ешбір ке-дергісіз өсе беріп, қолайлы
жағдайларда екі жаңа клеткаға бөлінеді. Бірақ оның қасиеттерінде өзгерістер
болады - бактерия белгілі бір типтегі фагтарға төзімділік көрсетеді. Осының
өзі оның клеткасында фаг ДНҚ-сының болғандығына бірден-бір куо болып
табылады. Өзінің хромосома қүрамында профаг кіретін бактерия клеткаларын
лизогенді, ал бактерия мен профаг ДНҚ-сының бірігіп тіршілік етуін лизогенш
деп атайды (гр. "лизис" - еріту, бактерия клеткасының күйреуі). Лизогенді
деп айтылатын себебі, белгілі бір кезеңде белгісіз себептен миллиард
клеткадан 2-3 клетка өзінің меймандостық көрсеткені үшін күтпеген жерден
жазасын тартып, қүрып кетеді. Кейбір клеткалар бактериофагтардың шабуылына
шыдайды. Бірақ алғашқы соккьіға төзген бүл "талапқорлар" өзгеріп, жаңа
қаситтерге ие болады және оларды келесі үрпақтарға ауыстырады (21-сурет).

Бүл тәжірибенің нәтижесі аналық фагтардың ДНҚ-сы бактерияларға енетінін
және жаңа өсіп-өніп келе жатқан фаг бөлшектерінің қүрамына кіретінін
тікелей көрсетті (В.А. Ратнер, 1998).

Қазіргі кездегі түқым қуу ақпаратын та-сымалдауға ДНҚ-ның ролін
Ф. Криктің 1956 ж. жасалған және 70-жылдарда то-лықтырылған "молекулалық
биологияның ор-талық догмасы (гр. "ёо§та" - ақиқат)" деп аталатын түжырымы
айқын көрсетеді ( 22-сурет).

Автор биологиялық тасымалдаудың барлық түрін үш топқа бөлуді
үсынды: 1) жүретін жолы бүрын көрсетілген процестер:

21-сурет. Т2 фагынын ге- ДНҚ-+ДНҚ, ДНҚ-РНҚ, РНҚ^беЛОК,

РНҚ—РНҚ; 2) төжірибе жүзінде

Нетикалық материалы днқ екенін дөлелдсипн дәлелденбеген және теориялық
түрғыдан өте тәжірибе үлгісі қажеттіліп шамалы көршген процестер:

РНҚ—ДНҚ, ДНҚ—белок; 3) мүмкіндігі жоқ тасымалдаулар: бе-лок—белок,
белок—РНҚ, белок—ДНК,

Сөйтіп, клеткада акпарат кез келген жағдайда бір бағыттағы тізбекпен
жүреді: ДНҚ—РНҚ—белок. ДНҚ немесе РНҚ-ның син-тезделуіне белок матрица
(қалып) бола алмайды, себебі белок молекуласында жеке бөлшектерінің
комплементарлық қасиеті жоқтығын оның матрицалық қабілеті жоқ.

50-ші жылдардың басында Э. Чаргафф өте маңызды жаңалық ашты. Бұл
белоктар тәрізді нуклеин қышқылдарының да әр түрге тән екенін анықтау еді.
Э. Чаргафф өте таза ДНҚ молекуласын бөліп алып, мүқият түрде химиялық
талдау жасап, кез келген организмнен бөлініп алынған ДНҚ-ның қурамындағы
адениннің мөлшері ти-миндікімен (А=Т), ал гуаниннің мөлшері цитозиндікімен
(Г=Ц) бірдей болатынын анықтады.

Осы ережеге сәйкес әр түрлі организмдердің нуклеотидтік қүрамы тек кана
олардың арақатынасының өзгеруіне, А + г мөлшеріне бай-ланысты.

1952 жылы Р. Франклин жөне М. Уилкинс ДНҚ-ның жоғарғы сапалы
рентгенограммасын түсірді. Осы рентгенқүрылымдық тал-даудың және ДНҚ-ның
химиялық қүрамын біле отырып, 1953 жылы Д. Уотсон және Ф. Крик оның
молекулалық моделін қүрастырды.

Бүл биология тарихындағы ең үлкен жаңалыктың бірі болып та-
былады. Ол аденин мен тиминнің, гуанин мен цитозиннің бір-бірімен байланысы
химияның заңдылығына еш қайшы келмейтінін анықтады. Мүндай модель
Чаргаффтың заңдылығына сай келді. X. Резер-фордтың атомның қүрылысын ашуы
адамзатқа шексіз энергия көзін берсе, Уотсон-Крик және

Уилкинстердің ДНҚ-ның күрылысын ашуы организмге жаңа қасиет бере алатын ген
инженериясының әдісін ашты.

Дезоксирибонуклеин қышқылы - ДНҚ организмдердің басым көпшілігінде
(қүрамына РНҚ кіретін вирустерден басқа) түқым қуудың материалдық негізі
болып табылады. Ол адамның және бар-лық басқа организмнің клеткаларында
болады. Сонымен бірге ДНҚ кейбір бактериофагтар мен вирустарда да болады.
Организмдегі бар-лық клетка ядроларында ДНҚ саны әрдайым бірдей болады.

ДНҚ - үзын макромолекула, оның негізгі қүрылыс мүшелері де-
зоксирибонуклеотидтер болып табылады. Нуклеотид үш^шіыдымды

элементтен: органикалық қосылыдтан, көмірсутегінен және фосфор қышқылынан
қүралған. ДНҚ-да дезоксирибоза деп аталатын көмірсутегімен
фосфор қышқылы барлық нуклеотидтерде бірдей; нуклеотидтерде органикалық
қосылыстар бірнешеу. аденин (А), ти-мин (7), гуанин (Г) және цитозин (Ц).
ДНҚ молекуласы ширатылған қос тізбекті спираль (лат. "спиралис" -
шиыршық сым) тәрізді иірілген. Әр тізбектің нуклеотидтерінің бір-
бірімен кезектесіп жалғасқан көмірсутегімен фосфаттардың қатары осы
спиральдың қаңқасы болып табылады. Шиыршықтың ішкі кеңістігінде
бір тізбектің азоттық негіздері екінші тізбекке сәйкес негіздермен су-
тегілік байланыстар қүрап, бір-бірімен берік үстасып түрады. Азот-тық
негіздердің химиялық қүрылыстарының ерекшеліктері бір тізбектің
аденині {А) екі сутегілік байланыс нәтижесінде екінші тізбектің тек
тиминімен (7) ғана, ал гуанин (Г) үш байланыс арқылы тек цитозинмен (Ц)
ғана біріге алатынын көрсетеді. Яғни, бір тізбектің бойындағы
азоттык. негіздердің қандай кезекпен орна-ласқаны белгілі болса,
онда ол тізбекпен бірігіп түрған екінші тізбектің бойындағы азоттық
негіздердің орналасу тәртібін де өте

оңай анықтауға болады. Осындай бірімен бірі сәйкес келетін
тізбектерді бір-біріне комплементарлы (комплементарлы - сәйкес,
толықтырушы) деп атайды. ДНҚ-ның шиыршык қаңқасы үнемі қайталанып
отыратын көмірсутек-фосфат тобы болса, оның ішкі кеңістігінде біріккен
азоттық негіздердің жүбы бірінен кейін бірі спиральдын бойында ор
түрлі кезекпен орналасады. ДНҚ тізбектерінің бағыты бір-
біріне қарама-қарсы. Спиральдың бір үшында бір тізбек углеводтың 3'-
көміртегінін гидроксил тобымен бітсе, екінші тізбек 5 '-
көміртегімен байланысқан фосфатпен аяқталады. Ал спиральдың ол
тізбектерінің екінші үштары керісінше аяқталған, сондықтан ол тізбектердің
бағытын былай өрнектейді: 3'—* 5' және 5' — 3', яғни олардың бағыты
қарама-қарсы деген сөз. ДНҚ молекуласы шиыршығының формасы (сырт пішін)
сағат тілінің бағыты бойымен оңға қарай ширатылған, ол бүралған баспалдаққа
үксайды. Екі жіпшенің арасындағы жүптасқан А-Т және "-топтары ол
баспалдақтың басқыштары секілді. Шынында да ДНҚ молекула-сында ол
"басқыштар" бір-біріне параллель, ал спиральдың үзына бойы осіне
перпендикуляр орналасқан. ДНҚ молекуласы неліктен спираль формалы? Бір
тізбектегі азоттық негіздердің барлығы дерлік екінші тізбектің барлық
негіздерімен толық жақындасып байланысу үшін ол тізбектер бір-біріне оралып
спираль болып айналуы шарт екен. Сонымен қатар спираль ішіндегі параллель
орналасқан жүп азоттық негіздердің арасында гидрофобтық және дисперсиялық
(лат. "дисперсус" - шашылу, ыдырау) күштеердің әсерімен қосымша бай-ланысты
- стэкинг байланысы деп атайды. Мүндай байланыс пуринді азоттық
неегіздердің арасында күштірек. ДНҚ-молекуласын спираль күйінде үстап
түратын осы байланыстар.

"Нуклеин қышқылдары химиялык, байланыстағы нуклеотидтер

арқылы бір ізділігінен түрады. Әрбір нуклеотид көміртегі және азот атомдары
(азоттық негіздер) гетероциклдік сақинадан, бес көміртектік қантты сақина
(пентоза) және фосфаттық топтан түрады. Нуклеин қышқылдарында екі түрлі
пентозалар табылған. Атап айтқанда ДНҚ және РНҚ-ның арасындағы айырмашылық
олардың қүрамындағы осы пентозаның сипатымен анықталады. Екі түрлі нук-леин
қышқылдардың аты да пентозаның сипатымен анықталды. ДНҚ-да пентоза-2-
дезоксирибоза, ал РНҚ-да - рибоза. Айырмашы-лығы қантты сақинадағы екінші
орында гидроксилдік топтьщ болуы не болмауына байланысты (23-сурет).

Нуклеин қышқылдарының қүрамына азоттык негіздер (пурин-дер және
пиримидиндер), кант (дизоксирибоза немесе рибоза) және

фосфаттық калдық кіреді.

Азоттык, негіздер екі түрге бөлінеді: пиримидиндер және пурин-дер (24-
сурет). Пиримидиндер алты мүшелі сақинадан, ал пуриндер қос сақиналы:
біреуі - бес, екіншісі алты мүшеден түрады. Әрбір нуклеин қышқылы тек қана
төрт түрлі негізден синтезделеді. Бір текті пуриндер (аденин және гуанин)
ДНҚ-ның да РНҚ-ның да қүрамына кіреді. ДНҚ-ның қүрамындағы екі пиримидин -
цитозин

және тимин, ал РНҚ-да тиминнің орнында урацил түрады. Тиминнің

урацилден айырмашылығы тек пиримидиндік сакинада бесінші

орында метилдік топтың орналасуында ғана.

Азоттық негіздер қалдығынан және рибоза немесе дезоксирибо-

за көмірсуларынан түратын қүрамалар нуклеозидтер деп аталады.

Нуклеозидтерге фосфат жалғанғаннан кейін нуклеотидтер қүрылады.

Осы күрамалардың аттары жөне қабылданған белгілері төмендегідей:

Негіздер Аденин (А)

Гуанин (С)

Цитозин (С)

Тимин (Т)

Уридин

Нуклеозидтер Аденозин

Гуанозин

Цитидин

Тимидин

Уридил кышкылы

Нуклеотидтер

Аденин кышқылы

(АМР немесе ёАМР)

Гуанил кышкылы

(СМР немесе сіСМР)

Цитидил кышқылы (СМР немесе сіСМР)

Тимидил кышқылы(сіТМР)

Урацил(У) (ІМР)

Ал, енді ДНҚ-ның мөлшері туралы не айтуға болады? ДНҚ-ның спиралінің
диаметрі 20 ангстрем. Бір-бірімен параллель жатқан көрші жұп негіздердің
ара қашықтығы 3,4 ангстрем. Спиральдың бір аййа-лымына жүптасқан 10
азоттык негіздер кіреді, яғни спиральдың бір айналымы ұзын ДНҚ
молекуласының бойындағы 34 ангстрем бөліктіалып жатыр. Ал ДНҚ-ның үзындығы
кдндай? Ол ДНҚ-нын кандай организмнен алынғанына байланысты: капрапайым
вирустың ДНҚ-сы бірнеше мың жүп негізден түрса, бактериялардікі бірнеше
милли-он, ал жануарлардікі көптеген миллиард негіздерден түрады. Адам-ның
бір клеткасындағы барлык ДНҚ молекулаларын созса, үзындығы 2 метрге
жетеді, яғни диаметрі 20 ангстрем, үзындығы 2 метралып жатыр. Ал ДНҚ-ның
үзындығы кдндай? Ол ДНҚ-нын кандай организмнен алынғанына байланысты:
капрапайым вирустың ДНҚ-сы бірнеше мың жүп негізден түрса, бактериялардікі
бірнеше милли-он, ал жануарлардікі көптеген миллиард негіздерден түрады.
Адам-ның бір клеткасындағы барлык ДНҚ молекулаларын созса, үзындығы 2
метрге жетеді, яғни диаметрі 20 ангстрем, үзындығы 2 метр ДНҚ-ның екі
тізбегін бір-бірінен

ажыратуға болады. Ерітіндідегі ДНҚ молекуласын 100° С темпера-
турада қайнатса оның тізбектері бір-бірінен ажырайды, яғни олар-
дың арасындағы сутегілік байланы-стар үзіледі. Мүны денатурация
("денатурация" - табиғи формасын жоғалту) деп атайды. Қүрамында ДНҚ
бар ерітіндіні кдйнатып, кейін тез суытса, ажырасқан екі тізбектер жеке-
жеке күйінде қалып қояды. Ал оны баяу суытса, ол тізбектер
қайтадан бір-бірімен жүптасып, бастапқы қос тізбекті
спираль түріне келеді. Жайлап суытқан кез-де тізбектерге сәйкес негіздер
бірін-бірі біртіндеп тауып, кайтадан су-тегілік байланыс күрай бастайды,
ал тез суытқанда олар байланысып үлгере алмай қалады. Әр түрлі ДНҚ
молекулаларының тізбектерінің қаншалыкты оңай денатурацияла-
натьшы қүрамындағы А-Т мен Г-Ц жүптарының мөлшеріне байланы-сты.

Жоғарыда айтып кеткендей, бір тізбектегі гуанин екінші тізбектегі
цитозинмен үш сутегілік байланыс, ал аденин мен тимин екі сутегілік
байланыс қүрайды. Яғни, Г мен Ц-ящ арасындағы бай-ланыс А мен Г-нің
арасындағы байланысқа қарағанда әлдеқайда берік. Егер ДНҚ тізбектерінде Г
мен Ц-нщ мөлшері көп болса, ондай молгкуланың тізбектері тез ажырай
қоймайды, ол үшін температураны неғүрлым жоғарлату керек, ал А мен Т жүбы
көп болса, оның тізбектері төмеңгі темпераТ^рада-ак ажырай бастайды.
Мысалы, өте ыстық ортада өмір сүре алатын термофильдік микроорганизмдердің
ДНҚ молекуласында Г-Ц жүбының мөлшері өте жоғары болады. Әр түрлі
организмдерден алынған ДНҚ-лардың бір-бірімен қаншалықты үқсас екенін,
немесе бір организмнен бөлініп алынған ДНҚ фраг-ментіне (мысалы, геннің)
үқсас ДНҚ бөлігі баскд организмде бар-жоғын молекулалық гибридизация әдісі
арқылы зерттеуге болады. Ол жаңағы айтылған ДНҚ-ның денатурациялануына
негізделген. Мыса-лы, өсімдіктен аса маңызды ДНҚ фрагментін (айталық генді)
бөліп алдық делік. Енді сондай фрагменттің (үзіндінің) жануар ДНҚ-сында бар-
жоғын тексеруге болады. Ол үшін өсімдікке қүрамында радиоак-тивті атомы бар
қоректік зат береді. Содан соң ол өсімдіктің ДНҚ-сынан қажетті фрагментті
бөліп алады. Ал жануарлардан кәдімгі түрдегі (радиоактивті емес) ДНҚ-сын
бөліп алып, оны шағын фраг-менттерге дейін арнаулы ферменттермен
үзіп, жеке тізбектерге бөледі. Осындай жануар ДНҚ-сының фрагменттерін
түгелдей арнайы матрицаларға (үлгілерге) жалғастырады. Содан
соң матрица түйіршіктері арқылы өсімдіктін радиоактивті фрагментін
өткізеді. Егер жануардың матрицаға біріккен фрагменттерінің ішінде қүрамы
өсімдіктікімен толық үқсас түрі болса, онда ол өсімдік ДНҚ-сының
фрагментімен қоса тізбек қүрып бірігеді. Яғни, радиоактивті фраг-мент
матрицада кдлып қояды, ал радиоактивті өсімдік фрагменті мат-рицада
қалмаса, оған сәйкес келетін фрагментгің жануар ДНҚ-сында болмағаны. Осылай
әр түрлі организмдерден алынған үқсас ДНҚ бөлшектерінің бір-бірімен қос
тізбек күруын молекулалъщ гибридиза-ция деп атайды. Осы жолмен ДНҚ мен РНҚ
тізбектеріндегі үқсас бөліктерін анықтауға болады.

ДНҚ-ның екі еселенуі (репликациясы)

Кез келген клетка бөлінер алдында оның ДНҚ молекуласы екі еселенеді
және соның нәтижесінде үрпақ клеткалары алғашқы ана-лык клеткадағыдай ДНҚ
молекуласына ие болады. Олай болса, бөлінетін клетканың ДНҚ-сы дәл өзіне
үқсас тағы бір ДНҚ молеку-ласын қалай жасайды?

1940 жылы Л. Полинг пен М. Дельбрюк ген (ДНҚ) өзінше бір бейненің қалыбы
секілді, ол қалыпқа саз балшық күйып, оның фор масын алуға, содан кейін осы
формадан қалып етіп пайдаланған алғашқы форманы қайтадан жасауға болады
деген пікір айтқан. Яғни, бүл геннің алғашқы күрылымына комплементарлы ДНҚ
күрылымы жасалады, одан алғашқы қүрылымға сәйкес ДНҚ пайда болады деген
сөз. Шынында да ДНҚ-ның бір тізбегін бір бейне десек, оған компле-ментарлы
екінші тізбек оның кері бейнесі болып табылады. Демек, Уотсон мен Крик
көрсеткен ДНҚ-ның еселенуінің немесе реплика-циясының жүру жолы шын мәнінде
Полинг пен Дельбрюктің болжамын қайталау десе де болғандай.

Сонымен, ДНҚ мынадай жолмен екі еселенеді. Алғаш спираль-дың екі
тізбегі бір нүктеден бастап ажырай бастайды. Сонан кейін бір-бірінен
алшақтап ажыраған өрбір тізбектердің бойына, оларға сәйкес жаңа тізбек
синтезделіп, жаңа тізбек жасалу барысында ажы-раған екі тізбекпен өзінің
азоттық негіздері арқылы байланысып, онымен өз алдына жаңа спираль күрай
бастайды. Сейтіп алғашқы ДНҚ-ньщ екі тізбегі толык, ажырап болғанда, екі
жаңа спираль да жа-салып бітеді. Алғашқы ДНҚ тізбегі ажырамай түрғанындағы
екінші ескі тізбегіне толық үқсас болады.

Әрине, бүл процесті де клеткадағы ферменттер жүргізеді. ДНҚ
тізбектерінің бағыттары қарама-қарсы екені белгілі. Жүмысына
өте мүқият ферменттер жаңа тізбекті тек бір бағытга, яғни 5'—*3'
бағытында ғана жасайды. Олай болса, ферменттер ажыраған тізбектердің
біреуінің бойымен жаңа тізбекті жоғарыдан төмен қарай, ал екіншісінің
бойымен теменнен жоғры қарай синтездейді. Ең қызығы жаңа тізбектер үздіксіз
жасалмайды, ескі тізбектің бойында бірінен кейін бірі шағын ДНҚ
фрагменттері пайда болып отырады. Ондай фрагменттердің үзындығы қарапайым
бактерияларда 200 нуклеотидтен түрса,күрделі организмдерде ол 2000-ға
жуык,. Осындай фрагменттерді алғаш байқаған жапон ғалымы Р. Оказаки,
сондықтан оларды оказаки фрагменттері деп атайды.

1953 жылы Дж. Уотсон жөне Ф. Крик үсынған ДНҚ қүрылымыньвд үлгісі
(моделі) генетикалық хабардың кодын (шартты қысқарту), мутациялық
өзгергіштіктің және гендердің көшірмесінің (ДНҚ молекуласының бөліктері)
алынуын түсінуге мүмкіншілік берді. 1957 жылы М. Мезельсон мен Ф. Сталь,
Дж. Уотсон жөне Ф. Криктің бактериялык, клеткадағы ДНҚ-ның жартылай
консервативті түрде екі еселенуі (репликяйия) жөніндегі көзқарасын
дәлелдеді (26-сурет).

Ал Г. Стент ДНҚ-ның екі еселенуінін үш түрін үсынды: 1) кон-сервативтік
(лат. "консервативус" - сақтаушы, негізгі қалпын сақтау) еселенуде үрпақтың
ДНҚ-ларда аналык ДНҚ-ның материалы бол-майды; 2) жартылай консервативтік
түріиде ДНҚ-ның жаңа молеку-ласының бір тізбегі аналық ДНҚ-дан болса,
екіншісі - жаңадан қүрылған тізбек; 3) дисперсиялық (лат. "дисперсис" -
шашырау, бы-тыраңқы) түрінде аналык, ДНҚ-ның материалы кездейсоқ шашырап
жаңа ДНҚ молекуласында орын алады.

М. Мезельсон мен Ф. Стальдың зерттеулері осы үшеуінің ішінен ДНҚ-ның
жартылай консервативті екі еселену түрін таңдап алуға көмектесті. ДНҚ екі
еселенуінің жартылай консервативті жолмен жүруін дәлелдеу Дж. Уотсон мен Ф.
Криктің жасаған ДНҚ молекула-сының үлгісінің дүрыстыгының айғағы болды.
Сонымен, ДНҚ-ның еселенуі оның тізбектерінің ажырауынан басталады дедік. Ол
тізбектерді геликаза (хеликс - спираль) - дезоксирибонуклеаза фер-менттері
- ДНҚ молекуласының бойымен екі бағытта жоғары және төмен ажыратады.
Нуклеотидтер жүптарымен ДНҚ-ның шиыршықты тізбегінің арасындағы сутегінің
байланыстары молекуланың бір жақ шетінде бірте-бірте үзіле бастайды жоне
(ДНҚ) тізбектердін екеуі де бірінен бірі босай отырып, жазылады. Осылайша
жазылған тізбек, өзінің қосылыстарын оське тік "коя" отырып, дезоксирибоза
және фосфор қышқылының қалдықтары арасында байланыстар арқылы үсталып
түрады. Қоршаған ортадан клеткада жинақталған бос нук-леотидтер бар,
олар ДНҚ-ның жазылған тізбегінің бос қосылыстарымен
реакцияға түсе алады. Бірақ әр қосылысқа бір жүп, "толықтыра түсетін"
нуклеотид кана жуықтап, жалғаса алады. Бүл жазылған тізбекке баскд, ДНҚ-ның
жетіспейтін тізбегі жалғаса бас-тайды деген сөз. Осы процестердің
нәтижесінде ДНҚ-ның екі моле-куласы пайда болады. Олардьщ әрқайсысында
қайтадан жинақталған молекуламен толыкдырылған аналық молекуланың жартысы
болады. Сонымен туынды молекулалар ДНҚ-ның аналық молекуласына
мейлінше үқсас келеді. Мүнда генетикалық материалдың қүрамы да сақталады.
Тізбектердің ажырауы мен қосылуы ферменттердің ықпалымен жүреді.
Ажыраған тізбектерде оказаки фрагменттері жа-сала бастайды. Әр фрагмент он
шақты нуклеотидтен түратын РНҚ тізбегінен басталады. ДНҚ тізбегінің бойымен
РНҚ түріндегі жаңа тізбекті праймаза (РНҚ - полимераза) ферменті ғана
бастай алады. Тізбекті бастаған РНҚ бөлшегінен ары қарай "ДНҚ - полимераза-
3" деген фермент ажыраған ДНҚ бөлігіне сәйкес етіп оказаки фрагмен-ттерін
синтездейді. Содан кейін басқа "ДНҚ - полимераза - 1" фер-менті
фрагменттердің бастаушысы болған әлгі РНҚ тізбегін ыдыра-тып жібереді. Енді
кезек "ДНҚ - лигаза" деген ферментке келеді. Ол оказаки фрагменттерінің
арасын ескі ажыраған тізбекке сәйкес етіп нуклеотидтермен толтырады. Ең
соңында "ДНҚ полимераза-2" фер-менті көптеген ферменттердің бірігуінен
пайда болған жаңа тізбектің нуклеотидтерінің ескі тізбегімен сәйкес
келетіндігін тексерді. Егер қандай да бір нуклеотид өз орнында түрмаса
соңғы аталған фермент оны кесіп алып тастап, оньщ орнына тиісті нуклеотидті
қояды.

Осындай әр түрлі қызмет атқаратын ферменттердің үйлесімді жүмыс
жасауы түкымдық белгінің ДНҚ арқылы үрпақтарға дүрыс берілуін қамтамасыз
етеді. Міне, геннің еселенуі немесе репликация дегеніміз осы.

ДНҚ молекуласының полиморфизмі

Көп уақытқа дейін ДНҚ-ның қүрылымының үш түрлі қалыпы белгілі болған,
олар қолайлы жағдайларда өзара өзгеру арқылы қүбылып отырған. Осы
үлгілердің жалпы қасиетттері төмендегі кес-теде жинақталған.

3-кесте

ДНҚ күрылымдық топтар ретінде бірнеше типте кездеседі

Шиыршық Бір орамдағы Бір жүптық Негіздік Шиыршық диа-
тиш негіздер жүбыныңайна- жүптардың ара метрі, °А
саны лым бүрышы 1),қашықтығы, °А
градустар
А 11 +32,7 2,56 23
В 10 +36,0 3,38 19
С 9!3 +38,6 3,32 19
2 12 -30,0 3,71 18

1) Айналым бүрышы (+) белгісімен оң шиыршыкталған жөне (-) белгімен сол
шиыр-шыкталған ДНҚ көрсетілген. Шиыршыктардьщ в-пішіні Уотсон және Крик
өз үлгісін күрған, типі ДНҚ талшыктарында өте жоғары ылғалдылықта (92%)
жөне төменгі иондык күші бар ерітінділерде кездеседі.

Л-пішіні ДНҚ талшықтарында 75% ылғалдылықта және қарама-қарсы
зарядталған натрий, калий немесе цезий иондарының ортасын қалайды. 5-
формасындағы шиыршық осіне міндетті түрде перпенди-куляр орналасқан,
негіздер Л-пішінде шиыршықтың осіне қарай көлбей орналасқан және бір
орамдағы олардың саны көбірек. Биоло-гиялық түрғыдан Л-форма қызықтырады,
себебі оның конформация-сы, ДНҚ-РНҚ будандарының қүрылымына және РНҚ-ның
қос шиыршықты бөлшектеріне жақын болуы мүмкін. Оның себебі РНҚ-ның 5-
пішініне кіруге 2'-гидроксильдік топ бөгет жасайды.

С-форма, ДНҚ 66% ылғалдылықта болғанда литий иондарының қатысуымен
түзіледі. Оның бір орамында Л-ДНҚ-мен салыстырғанда негіздер жүбы аз.

Бүл үш формаларда нуклеотидтер бірізділігінен тәуелсіз барлык ДНҚ-лар
бола алады. Келесі пішіндер негіздер жүптарының ерек-шелігіне байланысты
ғана ДНҚ-лары болады.

Д және іі-пішіндерде (мүмкін, бір пішіннің әртүрлі варианттары болуы
ықтимал) бір орамда әлде қайда аз жүптар (8 және 7,5) болады және тек ДНҚ
қүрамында гуанин жоқ молекулаларында табылған.

-пішін классикалық қүрылымдағы топтардан мүлде өзгеше. Бүл форма - сол
шиыршықты, ал басқалары оңға қарай шиыр-шықталған. Оның орамында жүптар
саны көбірек, яғни аз шиыр-шықталған және жіңішкелеу. Өзінің атын
шиыршықтың бойында қант-фосфат желісінің зигзагты (гі§га§ - ирек) орналасу
түріне бай-ланысты алған. 5-формадағы ДНҚ-ның иілімі жатык (27 -сурет).

2-формалы қос шиыршықтар пурин-пиримидин бір ізділік кезектесе
орналасқан полимерлерде табылған. Осыған дейін ДНҚ-ны біз оқшау жеке
қүрылым ретінде қарадық. Шындығында ол белок-тармен байланысты, ал белоктар
б-пішіннің 2-пішініне айналуына бірсыпыра әсер етуі мүмкін. Мысалы,
гистондармен байланыстағы ДНҚ (эукариоттык ядродағы негізгі хромосомалық
белоктар) бір формадан екіншісіне ауыспайды, ал бос ДНҚ-да сондай жағдайда
байқалады. Сөйтіп, іп уіуо 2-ДНҚ түзілу үшін басты шарттың бірі, оның
қүрылымын түрақтандыратын ерекше белоктардың қатысуы мүмкін.

Кос шиыршык супершиыршықталуы (лат. "зирег" - шама-лан тыс деген ұғым)
мүмкін. ДНҚ жөнінде біз осыған дейш желшщ б "ГоДрн" асіан кос беггі
молекула ретінде сез — Алаида ДНҚ сақина тәріздес молекула немесе соған
үқсас түрде болуы

мүмкін. Кішкене вирустардын геномы шынында сақина түріндегі ДНҚ, мүнда қос
шиыршықтың екі тізбегі үздіксіз шеңбер түзеді. Бак-териялық және
эукариоттардың геномдарында ДНҚ үлкен түзақ тәрізді болады. Мүнда ең
бастысы мынада: орбір түзақтың түбі түйықталған сондықтан бос үштар
қалмайды. Қос шиыршықтың бүл формасының маңызы оның қүрылымға қосымша
түрақты тежеу са-луында. Егер қос тізбекті ДНҚ-ны қос шиыршық осімен
айналдырса, онда суперорамдар пайда болады. Мысал ретінде резина таспасын
келтіруге болады. Оны өз осінде айналдырса тығыз кернеулі қүрылым пайда
болады (қос шиыршық) әр жерлерінде крест тәрізді қүрылымдар түзіледі. Бүл
кезде 28-суретте көрсетілгендей кескін шығады.

Әрдайым супершиыршық үйымдасқанда жіпшелер өз осінде ай-налады және
супер орамдар көбейген сайын иірімдер күшейе береді. Супер орамдар жасау
үшін қай бағытта бүрсақта резина таспаларына бәрі бір (резина таспасының
екі шеті бірдей). Бірақ қос шиыршық -онсыз бүралған қүрылым (қос тізбектің
айналымынан көрініп түр), сондықтан оның бүрауға әсері, қалай карай
бүралатынына байланы-сты.

А. Супершиыршықталынбаі ан сақина тарізді ДНҚ, Б. Теріс
супершиыршыкталынган ДНҚ, В. Теріс супер шиыршықталыну тізбектін
ажырасуына соқтыруы мүмкін.

Теріс супер орамдар ДНҚ-ның өз осінде сағат тіліне карсы - қос шиыршықтың
оң орамына кері бағытта оралады. Бүл негізінен бүралу күшінің кернеуін
біраз осалдатып, кос шиыршықтың қүрылымын реттейді. Осыдан екі негізге
бүрышы доғал орам немесе тіпті ДНҚ негіздерінің жүптасуы бүзылуыы мүмкін.
Теріс орамды ДНҚ толық бүралынбаған деп аталынады. Супершиыршықталған ДНҚ-
ның релаксациясы

(лат. "геіахайо" - кернеудің төмендеуі, осалдануы)

Бүл процесс топоизомераза ферментімен катализденеді. Әрбір ДНҚ-ның қос
тізбегінің жаңа тізбекке үлгі (матрица) болуы үшін ДНҚ-ның жіпшелері
түзетіліп немесе релаксациялануы (осалдануы) қажет. ДНҚ-ның
супершиыршықталған түрі әртүрлі себептерден пайда болуы мүмкін. Мысалы,
ядродағы шиыршыктың немесе оның екі еселену барысында зақымдануынан.
Тарқатылғанда кернеу тууы мүмкін, ал ол дүрыс супер орамға және ДНҚ
молекуласының айна-лымына әкеледі. Осы супершиыршықты ферменттер тобы
шешеді; олар топоизомеразалар деп аталады.

Топоизомераза ДНҚ тізбегінің біреуіндегі үзіліске, оның ішінде
репликация ашасының алдындағы; оның өзі ДНҚ-ның шиыр-шығының өз осінен
айналуына мүмкіндік береді. Үзілген тізбек кер-неу түскеннен кейін орнына
келеді. Топоизомераза уақытша қос тізбектік үзіліс жасайды, бірақ бір-
бірінің үзілген үштарын берік үстайды. Бүл ферменттің қатысуы көптеген
мөселені шешеді. Осыдан кейін релаксация учаскесі ДНҚ-дан басталатын (ол
огіс) инициация-лық белок болуы мүмкін. Ол ориджин деп аталады.

ДНҚ-ның денатурациясы

(лат. "сіепаіигаге" - табиғи күйінен айырылу) және қос
шиыршығының тузелуі

Бүл процестер ДНҚ геликаза ферментінің қатысуымен жүреді. ДНҚ
молекуласының бір тізбекті үлгімен (матрицамен)
жүргендігінен, оның алдында қос тізбекті ДНҚ-ның тарқатылуы ке-рек.
Тізбектің тарқатылу басы "репликациялык аша" деп аталады, се-бебі У
теріздес түрде (29- сурет). Сол репликативтік ашада ДНҚ по-лимеразалар
өзінің балапан молекулаларын жасайды. Репликация аяқталған ДНҚ учаскесі
екі еселенбеген ДНҚ-да көпіршік немесе "көз" тәрізді көрінеді.
Репликациялык "көздер" репликация бас-тауында немесе ориджиндарда
үйымдасады.

Репликация ориджиндарын суреттейтін әртүрлі әдістер бар. Оның осы күнгі
бірі, екі еселеніп келе жаткан ДНҚ-ны қос өлшемді электрофорез арқылы
зерттеу өдісі. Ол ДНҚ молекуласының репли-кация барысында кеңістіктегі
қүрылымының өзгеруіне қарай элек-трофоретикалық қозғалысының өзгеруіне
негізделген. Алғашқыда

ДНҚ-ның рестрикцияланған бөлшектері массасына карай бір бағытта
бөлінеді. Екінші бағытта*бёліну олардың молекулаларының пішініне сай
жүреді.

ДНҚ тізбектерінің ажырасуы үшін ерекше фермент - ДНҚ-геликаза қызмет
жасайды, ол репликация процесін бастайтын белок-тармен байланысады да ДНҚ
молекуласына ауысады. Бүл фермент ДНҚ-нын бір тізбегімен жылжи отыра кос
тізбекті шиыршық кезіккенде негіздердің арасындағы сутектік байланысты
үзеді, тізбекті ажыратады және репликациялық ашаны әрі жылжытады.

ДНҚ-нын кос шиыршыкты қүрылымының сутектік байланыста-рын кыздыру арқылы
талқандауға болады. Жүптасқан тізбек өзара ковалентті байланыста
болмағандықтан түгел сутектік байланыс үзілгеннен кейін толық айырылысады.
Тізбектердің ажырасуы дена-турация немесе еру деп аталады. Денатурация өте
аз температуралық аралықта жүреді және ДНҚ-ның көптеген физикалық
қасиетінің өзгеруіне түбегейлі әсер етеді. ДНҚ тізбектері ажырасатын
темпера-туралық диапазонның (мөлшердің) орташа нүктесін еру нүктесі деп
атайды және оны "Тер." деп белгілейді.

ДНҚ қалыпты физиологиялық жағдайда ертіндіде болғанда, Тер 85-95° С
аралығында жатады. Дәл мәні негіздердің қүрамына тәуелді. Үш сутектік
байланысы бар С-С жүптарының бос үйымдасу энергия-сының көптігіне
байланысты, екі сутекті байланысы бар Л-Гжүбына қарағанда еру нүктесі
жоғарырақ болады. С-С жүбы есе көбейген сайын Тер мәні 0,4° С өседі.
Мысалы, 40% С-С жүбынан түратын ДНҚ-ның (сүтқоректілердің геномдарына тән)
денатурациясы қалыпты жағдайда Тер 87° С, ал 60% С-С жүбы бар сол жағдайда
Тер 95° С таяу болады.

ДНҚ денатурациясының ең басты қасиеті - бүл процестің қайтымдылығында.
Белгілі жағдайларда бөлінген комплементарлық тізбек қос шиыршықты қайта
түзеді. Бүл қүбылыс ренатурация деп аталады (30-сурет).

Ренатурация комплементарлық тізбектердегі негіздердің жүптасу
ерекшелігіне байланысты. Алдымен қос тізбектің компле-ментарлық
бірізділіктері бір бірімен кездейсоқ кездесуі және кос шиыршықты бөлшектер
қүрайды. Одан соң жүптасқан аймак әрі со-

зылып, молекуланың "ү^ын бойына кос тізбекті қүрылым үйымдасады. Қос
шиыршықтың қайта қүрылуы денатурацияланған ДНҚ молекуласының алғашқы
қасиетін қалпына келтіреді.

ДНҚ молекуласының тарқатылуына қатысатын белоктар

Тізбектері таркатылған ДНҚ молекуласы қозғалғыш болады. Жеке
тізбектердің қүрылымындағы ортүрлі зақымданулардың бол-мауын 557? (зіпдіе -
зігапсі, ӘЫА - Ъіпііп£ ргоіеіпз, немесе һеііх - сіе-8ІаЬі1І2Іп§ ргоіеіпз,
һеііх - ширатылған қүрылымды бүзатын белок) белоктары бақылайды. Олар
жекеленген тізбекпен байланысады, оларды түрақтандырады, сонымен катар
негіздерді жаппайды және оларда ДНҚ-полимеразаға жол ашады. 55В белогының
бірдей төрт суббірліктен түратын тетромері 32 нб (негіздер бір ізділігінен)
түратын ДНҚ-ның бөлшегімен жалғасады. Бүл белоктың 200 молеку-ласынан
артығы әрбір репликативтік ашада болады ДНҚ-ның жаңа тізбектері синтезінін
инициациясы. ДНҚ-полимеразалар ДНҚ синтезін матрицада (үлгіде) бастай
алмайды, олардың тек бар нуклеотидтік тізбектің 3' үшына жаңа дезоксирибо-
нуклеотидтер үзінділерін қосатынн қабілеті ғана бар. Осындай нук-леотидтер
қосылатын алдын ала үйымдаскан тізбекті бастаушы (не-месе праймер) деп
атайды (32-сурет), ол РНҚ-дан түрады.

Қысқа РНҚ-бастауды рибонукле-озидүшфосфаттардан ДНҚ-праймаза деп аталатын,
түзеткіш (корректорлык) белсенділігі жоқ фермент синтездейді.
Праймазалык белсенділік не жеке ферментке, не ДНҚ-полимеразаның бір
суббірлігіне тән. Праймаза қүрылымды түзе отырып праймосома деп аталатын
геликазамен және ДНҚ-мен байланысады, РНҚ-праймерді синтездейді. РНҚ-
праймерлер ДНҚ-полимераза III ферментінің әсерінен үзарады, содан
бағытыжетекшітізбекпенен комплементарлы ДНҚ-ның жаңа сәйкес
келеді.

Басты тізбектің үлгісімен үнемі жаңа басшы тізбек синтезделіп отырады.
Қалып қойған тізбектің матрицасында 55В-белоктар жиы-лады да тізбекті түзу
қалпында үстайды, осыдан кейін РНҚ-праймерлер синтезделеді. Бүл процесті
геликаза мен әлі байланысқан праймаза катализдейді. Праймер ДНҚ-полимераза
ІІІ-тің әсерінен үзара береді, ол кейін жаңа Оказаки фрагменттері
синтезделгеннен кейін 55В белоктарын ығыстырады.

Артта қалған тізбектің бөлшектерінің тігілуі. Қалып қойған тізбектің
Оказаки фрагменттері үздіксіз тізбекке тігіледі. Бүл екі ферменттің
белсенділігін калайды: ДНҚ-полимераза I және ДНҚ-лигаза. Осы кезде ДНҚ-
полимераза III ДНҚ-дан бөлінеді және ауыстырылғаннан кейін ДНҚ-ның екі
фрагментінің арасында бір тізбекті тесік калады, оны ДНҚ-лигаза жамайды.
Сонымен, прокариоттардьщ репликациясы өте күрделі. Қазір белгілі болғандай
бұл процестің елеулі белоктары бір-бірімен тығыз байланыста және
репликациялык машинаны немесе реплисо-маны түзеді. Мүнда тізбектері және
ферменттер белгілі ретпен орна-ласқан (33-сурет).

Қалып койған тізбектің иілуі соншалыкты, оның ДНҚ-полимеразасы бастаушы
тізбектің ДНҚ-полимераза Ш-мен бірігеді. Бүл иілім синтезделген дайын
Оказаки фрагменттерінің 3' үшын жаңада синтезделіп жатқан Оказаки
фрагменттеріне түйістіреді. Праймаза-геликаза комплексі жаңа РНҚ-
праймерлерді синтездей отыра, репликативтік ашамен бірге жылжиды. Кейін
қалған тізбектегі ДНҚ-полимераза III қайта-қайта қолданылып, ашамен бірге
алға қарай жылжи береді.

ДНҚ репликациясының барысындағы қателерді түзету (коррекциялау). Тірі
организмдердің генетикалық материалының көлемі үлкен және жоғарғы дәлдікпен
репликацияланады. Сүтқоректілердің геномы еселенгенде 3 млрд. жүп
нуклеотидтен түратын ДНҚ-да орташа үштен артық қате кетпейді. Сонымен қатар
ДНҚ өте тез синтезделеді (оның полимерлену жылдамдығы бакте-рияларда
секундына 500 нуклеотидтер, сүтқоректілерде 50 нуклео-тидтерге дейін
болады). Решшкацияның жоғарғы дәлдігін, оның жылдамдығын, қатесін түзейтін
арнаулы механизм қадағалайды.

Коррекциялау механизмінің сыры - ДНҚ-полимеразаның әрбір нуклеотидтің
матрицаға сәйкестігін екі мәрте тексеруінде: бірінші рет өсіп келе жатқан
тізбектің қүрамына кірмей түрып, екінші рет ке-лесі нуклеотидті қосардың
алдында. Кезекті фосодиэфирлік байланыс өсіп келе жатқан ДНҚ тізбегінің
ақырғы нуклеотиді, матрицаның сәйкес нуклеотидімен дүрыс уотсон-криктік жүп
түзгеннен кейін ғана синтезделеді.

Репликация дербес жүреді. Репликация жеке акт ретінде жүретін ДНҚ-ның
үзындық бірлігін репликон деп атайды. Репликонда репли-кацияға қажетті
реттеуші элементтер болады. Онда репликация бас-талатын ориджин болады және
репликация терминаторы болуы мүмкін. Прокариоттық клетканың геномы бір
репликонды күрайды, сондықтан бактериялық хромосома ең үлкен репликон болып
табы-лады. Сондай-ақ плазмидада жеке репликон болады.

Репликация терминациясы (аякталуы). Ішек таяқшасында (Е. соіі)
терминацияны қамтамасыз ететін бір ізділіктер Іег-сайттар (ағыл. "згіек" -
генетикалық суббірлік, физиологиялық бірлікке үқсас) деп аталады. Олар
қысқа (23-ке таяу) бір ізділіктерден түрады. Термина-ция учаскесінде
бірнеше Іег-сайттар болады (34-сурет).

Олар репликация ашалары кездесетін нүктеден 100 негіздер бір
ізділігінен бүрын орналасқан, Терминация үшін Ш8 генінің өнімі кджет, ол
осы бір ізділікті таниды; онымен байланысқа кіреді және репликация ашасының
әрі қарай жылжуын тоқтатады.

ДНҚ репликациясы кезіндегі молекулалық-биологиялық про-цестер
эукариоттар мен прокариоттарда негізінен бірдей. Дегенмен өзгешеліктері де
бар. Біріншіден, эукариоттарда ДНҚ репликациясы клетка циклының (грек.
"кукіоз" - шеңбер) белгілі бір кезеңінде өтеді. Екіншіден, егер бактериялық
хромосома репликаңия бірлігі -репликон түрінде болса, эукариоттық
хромосомадағы ДНҚ реплика-циясы көптеген жеке репликондармен жүзеге асады.
Эукариоттык хромосоманың бойымен ор уақытта бір біріне тәуелсіз көптеген
реп-ликациялык, ашалар жүруі мүмкін. Ашаның жылжуы тек баска аша-мен қарама-
қарсы соқтығысқанда, немесе хромосоманың үшына жет-

екі фрагментінің арасында бір тізбекті тесік калады, оны ДНҚ-лигаза
жамайды. Сонымен, прокариоттардьщ репликациясы өте күрделі. Қазір белгілі
болғандай бүл процестің елеулі белоктары бір-бірімен тығыз байланыста және
репликациялық машинаны немесе реплисо-маны түзеді. Мүнда тізбектері және
ферменттер белгілі ретпен орна-ласқан (33-сурет).

Қалып қойған тізбектің иілуі соншалықты, оның ДНҚ-полимеразасы бастаушы
тізбектің ДНҚ-полимераза Ш-мен бірігеді. Бүл иілім синтезделген дайын
Оказаки фрагменттерінің 3' үшын жаңада синтезделіп жатқан Оказаки
фрагменттеріне түйістіреді. Праймаза-геликаза комплексі жаңа РНҚ-
праймерлерді синтездей отыра, репликативтік ашамен бірге жылжиды. Кейін
қалған тізбектегі ДНҚ-полимераза III қайта-қайта колданылып, ашамен бірге
алға қарай жылжи береді.

ДНҚ репликациясының барысындағы қателерді түзету (коррекциялау). Тірі
организмдердің генетикалық материалының көлемі үлкен және жоғарғы дәлдікпен
репликацияланады. Сүтқоректілердің геномы еселенгенде 3 млрд. жүп
нуклеотидтен түратын ДНҚ-да орташа үштен артық қате кетпейді. Сонымен қатар
ДНҚ өте тез синтезделеді (оның полимерлену жылдамдығы бакте-рияларда
секундына 500 нуклеотидтер, сүтқоректілерде 50 нуклео-тидтерге дейін
болады). Репликацияның жоғарғы дәлдігін, оның жылдамдығын, қатесін түзейтін
арнаулы механизм қадағалайды.

Коррекциялау механизмінің сыры - ДНҚ-полимеразаның әрбір нуклеотидтің
матрицаға сәйкестігін екі мәрте тексеруінде: бірінші рет өсіп келе жатқан
тізбектің қүрамына кірмей түрып, екінші рет ке-лесі нуклеотидті қосардың
алдында. Кезекті фосодиэфирлік байланыс өсіп келе жатқан ДНҚ тізбегінің
ақырғы нуклеотиді, матрицаның сәйкес нуклеотидімен дүрыс уотсон-криктік жүп
түзгеннен кейін ғана синтезделеді.

Репликация дербес жүреді. Репликация жеке акт ретінде жүретін ДНҚ-ның
үзындық бірлігін репликон деп атайды. Репликонда репли-кацияға қажетті
реттеуші элементтер болады. Онда репликация бас-талатын ориджин болады
және репликация терминаторы болуы мүмкін. Прокариоттық клетканың геномы
бір репликонды күрайды, сондықтан бактериялық хромосома ең үлкен репликон
болып табы-лады. Сондай-ақ плазмидада жеке репликон болады

Репликация терминациясы (аяқталуы). Ішек таяқшасында (Е. соіі)
терминацияны қамтамасыз ететін бір ізділіктер Іег-сайттар (ағыл. "зһез" -
генетикалық суббірлік, физиологиялық бірлікке үқсас) деп аталады. Олар
қысқа (23-ке таяу) бір ізділіктерден түрады. Термина-ция учаскесінде
бірнеше Іег-сайттар болады (34-сурет).

Олар репликация ашалары кездесетін нүктеден 100 негіздер бір
ізділігінен бүрын орналасқан, Терминация үшін Шз генінің өнімі қажет, ол
осы бір ізділікті таниды; онымен байланысқа кіреді және репликация ашасының
әрі қарай жылжуын тоқтатады.

ДНҚ репликациясы кезіндегі молекулалық-биологиялық про-цестер эукариоттар
мен прокариоттарда негізінен бірдей. Дегенмен өзгешеліктері де бар.
Біріншіден, эукариоттарда ДНҚ репликациясы клетка циклынын (грек.
"кукіоз" - шеңбер) белгілі бір кезеңінде өтеді. Екіншіден, егер
бактериялық хромосома репликация бірлігі -репликон түрінде болса,
эукариоттык, хромосомадағы ДНҚ реплика-циясы көптеген жеке репликондармен
жүзеге асады. Эукариоттық хромосоманың бойымен ор уақытта бір біріне
тәуелсіз көптеген реп-ликациялық ашалар жүруі мүмкін. Ашаның жылжуы тек
басқа аша-мен қарама-қарсы соқтығысқанда, немесе хромосоманьщ үшына жет

кенде тоқтайды. Нәтижесінде хромосоманың түгел ДНҚ-сы қысқа уақыттың ішінде
репликацияланады.

Эукариоттардағы ДНҚ репликациясының ерекшеліктері

Клетка цикліндегі репликация. Эукариоттарда клетка циклінің әр түрлерде
және бір түрдің әрбір тканьдарындағы клетка-ларда сапалық жағынан айырмасы
болмайды. Басты айырмашылық циклдің үзақтығынан байқалған. Жоғарғы
эукариоттардың кейбір клеткалары 10 минуттен кейін, кейбіреулері 3
сағаттан, үшіншілері -200 сағаттан кейін бөлінеді.

Жоғарғы эукариоттардың дене клеткаларының көпшілігінің циклі 4 сатыдан
түрады: 01 (§ар 1, синтездің алдындағы немесе ДНҚ-ны синтезге дайындау
кезеңі), 5 (зупіһезіз, ДНҚ синтезі кезеңі), 02

(§ар 2, клетканың бөлінуіне синтезден кейінгі дайындык кезеңі) және М
(тііозіз, клетканьщ бөліну процесі)?Адамның клеткалар культура-сында (лат.
"сиііига" - коректік ортада өсірілетін клетка жиынтығы) цикл барысы
мөлшермен 24 сағатқа созылады, оның ішінде 01, 5, 02 және Мсатыларына
сәйкес 10, 9, 4 жоне 1 сағат уақыт кетеді.

Дрозофилада ерте эмбриондык өсу сатысында (жүмырткд клет-касының
сперматозоидпен үрықтанғаннан кейінгі 2 сағат) ядролар әрбір 9,6 мин (24°
С) бөлінеді. Бүл бөлінулерде интерфаза 3,4 мин жүретіндіктен, әрбір ДНҚ
молекуласы осы қыска мерзімнің ішінде репликацияланады. Егер дрозофила
геномы 185000 нб (нуклеотидтер бір ізділігінен) түрса және репликация
жылдамдығы - 2,6 нбмин болса, онда решшкондар саны 20 мыңдай болуы керек.
Бірақ репли-кацияның жылдамдығы, көлемі және репликондар саны әр тканьға
сай болады. Аталған дрозофиланың өзінде сомалық клеткалар куль-турасында 5-
кезеңі 600 мин созылады {Віитепіһаі еі аі, 1974).

Эукариоттардың репликациясының параметрлері (гр. "рагатеігоп" -
өлшеуші). Геномда репликонның үлкендігі және олар-дың саны қанша?
Репликондардың көлемін және санын анықтау қиындығы репликацияның жеке
"көздерін" бөліп алумен байланы-сты. Бақылауға алынған "көздер" екі
көршілес репликонның қосылу нәтижесінде туу ықтималдығы жоғары. Бүл
күдіктен күтылу үшін "көздердің" ең көп, және олар қосылмай түрғандағы
репликация са-тысын пайдалану керек. Одан кейін ДНҚ учаскесінің бірнеше
"көздері" бар жерлерінде репликация басталған нүктелердің ара қашықтығын
анықтайды (яғни көршілес репликондардың орта нүктелерінің арасын).
Репликация ашасының жылжу жылдамдығын репликацияланып келе жатқан ДНҚ-ның
бір уақыт бірлігіндегі ра-диоактивті белгіленген ең үзын ізі бойынша
анықтайды.

4-кестеде көрсетілгендей эукариоттардың репликондарының көлемі
прокариоттармен салыстырғанда әжептәуір кіші, дегенмен бір түрдің
геномында 10 есеге дейін қүбылады. Репликация жылдам-дығы эукариоттарда
баяу болады.

Қазіргі көзқарасқа сойкес эукариоттардың репликондары геномда кездейсоқ
бөлінбеген, олар топтасып орналаскан (геріісоп Госі). Бүл топтарда, немесе
фокустарда репликация ферменттері жиы-лады, олар бір мезгілде 10-100
көршілес әрқайсысының үзындығы 100 нб мөлшерінде, репликация ашаларын
үзартады. Оларда репли-кация 45-60 мин аяқталады. Бүдан баска өте үзын
(1000 нб көбірек

үлкендігі соншама, репликациясы бірнеше сағатқа созылатын репли-кондар бар.

4- кесте

Эу- және прокариоттар геномдарындағы ДНҚ репликациясының
параметрлері

(Ье\¥іп, 1994. Р. 536)

Организмдер РепликондРепликонныцРепликация
ар саны орташа ашасының
узындыгы қозгалу
жылдамдыгы
(нбмин)
Бактериялар 1 4200 50
(Езсһегісһіа
соіі)
Ашытқылар 500 40 3,6
(Зассһагату-есз
сегеуізіа)
Насекомдар 3500 40 2,6
(Огозорһііа
теіаподазіег)
Қос 15000 200 0,5
мекенділер
(Хепориз
Іаеұіз)
Сүткоректілер 25000 150 2,2
(Мш
тиз-сиіиз)
Өсімдіктер 35000 ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
ДНҚ-ның фотохимиялық түрленуі
ДНҚ-ның фотохимиялық түрленуі туралы
ДНҚ құрылымы. Уотсон – Крик үлгісі. ДНҚ-ның қосспиральді құрылымының дәлелдемесі
Днқ-ның құрылымы, саны және қасиеттері
Днқ-ның реттік құрылымдары және полиморфизмі
ДНҚ
Антиоксидантты ферменттер және ДНҚ-ның тотығу арқылы зақымдануы
ДНК-ның фотохимиялық түрленуі, люминесценттік таңбалар мен сорғылар
ДНҚ тарихы, тәжірибелері. ДНҚ құрамы мен құрылысы
Саясаттану пәні - әрі ғылым, әрі өнер ретінде
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь