Прокариот және эукариот гендерінің белсенділігінің реттелуі»

Дәрістің жоспары:
1. Онтогенез процесіндегі генетикалы ақпараттың іске асырылу тәртібі.
2. Генетикалы ақпаратты берудегі репликацияның маңызы.
3. Кейбір ақуыздардың құрылымы туралы ақпараттар экспрессиясының сатылары.
4. Жакоб және Моно оперонының моделі.
5. Негативті реттелу, оның бір ізділіктігі.
6. Позитивті реттелу, оның ерекшеліктері.
7. Құрылымдық аймақтың ерекшеліктері

Дәріс тезистері

ДНҚ-да барлық ақуыздардың құрылысы және ағзаның РНҚ-сы туралы ақпарат, және де онтогенез процессінде әртүрлі клеткаларда осы ақпараттың жүзеге асырылу тәртібі болады.
Ағзаның барлық сомалық клеткаларында 46 хромосома жиынтығы болады және клеткалар аралығында айырмашылық болғанымен, олардың барлығының ДНҚ бір ақпараттан тұрады.
Репликация процессінде генетикалық ақпарат түгелдей көшірмесін алады және жаңа ұрпаққа береді.
Ссы ақпарат клеткада, барлық тіршілік әрекеті процесстерімен қамтамасыз етіле отырып, экспрессирленеді (жүзеге асырылады).
Бірақ, ядрода барлық ақпарат экспрессирленбейді, тек оның азғантай бөлігі ғана. Белгілі ақуыздардың құрылымы туралы ақпараттың экспрессиясы 2 –этаптан тұрады:
1. Транскрипция: клетка ядросында, белгілі генде матрицалы РНҚ (м-РНҚ) пайда болады. (Бұл ақуыз құрылымы туралы ақпаратты ДНҚ-дан м-РНҚ-ға көшіріп жазу).
Транскрипцияның өнімін дұрысырақ, м-РНҚ-ң негізін құрушы деп атайды, яғни ол ядрода пісіп жетілуге немесе процессингке ұшырайды, бұл кезде ол модифицирленеді. Тек процессингтен кейін, толған м-РНҚ ядродан цитоплазмаға келіп түседі.
Геннің экспрессиясының 2-ші этапы – трансляция- рибосомалардағы м-РНҚ-ң бағдарламасы бойынша ақуыздың синтезі.
Бұл бағдарламаның мағынасы – аминқышқылдардың пептидті тізбекті түзіп, белгілі бір ізділікті қосылуы.
Бір геннің транскрипциясы тұрақты жүрмейді, уақытқа байланысты жүреді, яғни гендер қосылып және ажырап отырады немесе гендер белсенді немесе белсенсіз халде болады.
Прокариоттарда гендерді қосатын өнімдерді индуктор, ал ажырататын өнімдер-репрессор деп аталынады.
Индуктор-бұл спецификалық реттелуші сигнал немесе бір реакцияның соңғы өнімі.
Репрессор – бұл белок. Ген, экспрессия индуктордың әсеріне деген жауапты күшейтеді. Бұл процесс индуцибельді ген деп аталады. Эукариот гендерінде индуктордың орнына реттеуші термині қолданылады. Реттеуші болып: белок, белсенді оттегі, металл саналады.
Геннің экспрессиялы реттелуі – бұл ДНҚ-ның әртүрлі бөлігіне немесе нүкте аймағына (сайттарға) белгілі өнімдер, мысалы белоктың спецификалы өзіндік қосылуын, транскрипцияның басталуы деп атаймыз. Сонымен гендердің экспрессиялы реттелуі дегеніміз қоршаған орта өзгерістеріне организмнің бейімделуі.
Прокариот гендерінің экспрессиялы реттелуі.
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.
Соңғы өнімдер реакциясы белсенсіз репрессормен байланысып, оларды белсенді халге алып келеді. Репрессор оператормен байланысып құрылымдық гендердің транскрипциясын бөгейді және бұл процесс эффектор концентрациясы төмендегенге дейін жүреді. Содан кейін эффектор репрессордан ажырап, репрессор төмендеп оперон жұмысы жаңарады. Оперонның мұндей типі репрессивті деп аталынады, мысалы: триптофан метаболизмінің реттелуі осылай жүреді. Прокариоттарда гендердің экспрессиялы реттелуі транскрипция деңгейінде өтеді.

Ұсынылатын әдебиет:
Негізгі:
1. Әбилаев С.А. Молекулалық биология және генетика: Оқулық.- Шымкент: «Асаралы» баспасы, 2008.- 424б.:ил. –ISBN 9786017065225:2500т.
2. Әбилаев С.А. Молекулалық биология және генетика: Оқулық.- 2-ші, түзет.ж.. толық.-2010.- 388 б.
Қосымша:
1.Бегімқұл Б. Медициналық генетика негіздері: оқулық.- Астана: Фолиант, 2008.- 336 с.
2. Мухамеджанов А, Абдакаликов М. Общая и военная радиобиология: Учебное пособие.- 2008.- 142 с.
3. Құлтанов Б.Ж. Радиобиологияның таңдамалы сұрақтары: оқу-әдістемелік құрал, КГМУ.- Қарағанды, 2009.- 163 б.
4. Тұнгышбаева З.Б. Радиобиология: Жоғары медициналық оқу орындарының студенттеріне арналған оқу құралы.-2007.- 145 б.
5. Стамбеков С.Ж, В.Л. Петухов. Молекулалық биология. СемейМУ , 2003.-216 б. -ISBN 9965623236:600.00