Жалпы және молекулалық генетика
1. Кіріспе
2.Тұқым қуалаудың цитологиялық негіздері
3. Белгілердің тұқым куалаушылығының негізгі заңдылықтары мен тұқым қуалаушылық принциптері. .
4.Тұқымқуалаушылықтың негізгі заңдары. Мендель заңдылықтары. Моногибридті будандастыру.
5.Дигибридті және полигибридті будандастыру.
Тәуелсіз тұқым қуалау заңы.
6.Тіркесе тұқым қуалау және кроссинговер.
7. Хромосомадан тыс тұқым қуалау.
Гендердің өзара эрекеттесуі.
8.Өзгергіштік және оны зерттеу әдістері.
9.Мутациялық өзгергіштік оның түрлері.
10. Генетиканың молекулалық негізі.
11.Адам генетикасы. Адамның тұқымқуалаушылығын зерттеу әдістері ... 92
12.Даму генетикасы, онтогенез, филогенез.
13. Популяциялар генетикасы.
Харди.Вайнберг заңы, мутация сұрақтары.
14.Селекцияның генетикалық негізі. Сорт, тұқым, штамм ұғымдары. Өсімдіктердегі мутациялық селекция. Жануарлар селекциясы. ... ... ... ... ...108
15.Генетика және биотехнология. Гендік инженерия, биотехнологиялық зерттеулердің дүние жүзіндегі және Қазақстандағы қазіргі
жағдайына шолу. ... .112
Қолданылатын әдебиеттер тізімі.
2.Тұқым қуалаудың цитологиялық негіздері
3. Белгілердің тұқым куалаушылығының негізгі заңдылықтары мен тұқым қуалаушылық принциптері. .
4.Тұқымқуалаушылықтың негізгі заңдары. Мендель заңдылықтары. Моногибридті будандастыру.
5.Дигибридті және полигибридті будандастыру.
Тәуелсіз тұқым қуалау заңы.
6.Тіркесе тұқым қуалау және кроссинговер.
7. Хромосомадан тыс тұқым қуалау.
Гендердің өзара эрекеттесуі.
8.Өзгергіштік және оны зерттеу әдістері.
9.Мутациялық өзгергіштік оның түрлері.
10. Генетиканың молекулалық негізі.
11.Адам генетикасы. Адамның тұқымқуалаушылығын зерттеу әдістері ... 92
12.Даму генетикасы, онтогенез, филогенез.
13. Популяциялар генетикасы.
Харди.Вайнберг заңы, мутация сұрақтары.
14.Селекцияның генетикалық негізі. Сорт, тұқым, штамм ұғымдары. Өсімдіктердегі мутациялық селекция. Жануарлар селекциясы. ... ... ... ... ...108
15.Генетика және биотехнология. Гендік инженерия, биотехнологиялық зерттеулердің дүние жүзіндегі және Қазақстандағы қазіргі
жағдайына шолу. ... .112
Қолданылатын әдебиеттер тізімі.
Генетика биология ғылымдарының ішінде негізгі орындардың бірін алады. Өйткені ол тірі организмдердің негізгі қасиеттері тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті зерттейді. Тұқым қуалаушылық пен өзгергіштіктің заңдылықтары кез-келген организмге тән, сондықтан генетика жинақтаушы ғылым ретінде барлық биологиялық ғылымдарға бағыт беріп отырады. Генетиканың әдістері мен принциптері биологиялық ғылымдардың барлық салаларында қолданылады.
Тірі табиғаттың заңдылықтарын зерттейтін ғылымдардың ішінде генетика сияқты қарқынды әрі биологияның басқа да салаларымен тығыз байланыста бола отырып дамыған ғылым кемде-кем. Осыған байланысты, биолог-студенттер генетиканың негізгі мәселелерін және жаңалықтары мен жетістіктерін оқып үйренуге талпынуы керек.
Генетика және оның биология ғылымындағы орны
Генетика пәні
Генетика барлық тірі организмдерге тән негізгі екі қасиетті – тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті зерттейтін биология ғылымының басты бір саласы.
Тұқым қуалау - тірі организмдердің аса маңызды ерекшеліктерінің бірі. Тұқым қуалаушылық деп - ата-аналарымен олардың арғы тектері белгілерінің ұрпақтарына берілуін және ұрпақ пен ұрпақтың арасындағы жалғастықты қамтамасыз ететін қасиетті айтады. Тұқым қуалаудың арқасында организмдердің кейбір түрлері миллиондаған жылдар бойы өздерінің ерекшеліктерін сақтап келе жатыр. Тұқым қуалау көбею процесімен, ал көбею клетканың бөлінуі және оның құрылымы мен функцияларының көшірмелерінің ұдайы өндірілуімен байланысты.
Өзгергіштік деп - организмнің бойындағы белгілер мен қасиеттердің әртүрлі факторлардың әсерінен өзгеруін айтады. Соған байланысты организмде жаңа белгілер, қасиеттер пайда болады немесе бұрынғылары өзгеріп, кейде тіпті жойылып та кетеді.
Тірі табиғаттың заңдылықтарын зерттейтін ғылымдардың ішінде генетика сияқты қарқынды әрі биологияның басқа да салаларымен тығыз байланыста бола отырып дамыған ғылым кемде-кем. Осыған байланысты, биолог-студенттер генетиканың негізгі мәселелерін және жаңалықтары мен жетістіктерін оқып үйренуге талпынуы керек.
Генетика және оның биология ғылымындағы орны
Генетика пәні
Генетика барлық тірі организмдерге тән негізгі екі қасиетті – тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті зерттейтін биология ғылымының басты бір саласы.
Тұқым қуалау - тірі организмдердің аса маңызды ерекшеліктерінің бірі. Тұқым қуалаушылық деп - ата-аналарымен олардың арғы тектері белгілерінің ұрпақтарына берілуін және ұрпақ пен ұрпақтың арасындағы жалғастықты қамтамасыз ететін қасиетті айтады. Тұқым қуалаудың арқасында организмдердің кейбір түрлері миллиондаған жылдар бойы өздерінің ерекшеліктерін сақтап келе жатыр. Тұқым қуалау көбею процесімен, ал көбею клетканың бөлінуі және оның құрылымы мен функцияларының көшірмелерінің ұдайы өндірілуімен байланысты.
Өзгергіштік деп - организмнің бойындағы белгілер мен қасиеттердің әртүрлі факторлардың әсерінен өзгеруін айтады. Соған байланысты организмде жаңа белгілер, қасиеттер пайда болады немесе бұрынғылары өзгеріп, кейде тіпті жойылып та кетеді.
1. С.Ж. Стамбеков. Генетика. Новосибирск қ.: Наука, 2002
2. С.Ж. Стамбеков. Жалпы генетика. А.: 1993
3. Мұхаметжанов Қ.О. Генетика. А.: Мектеп, 1997
4. Рассл. Основы современной генетики. Лондон, 1994.
5. Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. М.: Мир, 1998
6. Инге-Ветчомов С.Г. Генетика с основами селекции. М.. Высшая школа, 1989.
7. Лобашев Н.Е. Генетика. М.: МГУ, 1979.
8. Гершензон С.М. Основы современной генетики. Киев, 1979.
9. Иванова О.А. Генетика. М.: Мир, 1972.
10. Льюин Б. Гены. М.: Мир, 1987.
11. Берсімбаев Р.І., Мұхамбетжанов Қ.Қ. Генетика, Алматы, Қазақ университтеті баспасы, 2002, 167 б.
12. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Из-во Новосибирского университета, 2002.
13. Берсiмбаев Р.l., Мұхамеджанов К.К. Генетика. Алматы, Қазақ университетi, 2002.
14. Фогель Ф. Генетика человека. В 3-х таомах ( пер. с англ.) М: Мир, 1990.
15. Лобашев М.Е Генетика 2-е изд. Л: Изд-во ЛГУ, 1969
16. Лобашев М.Е, Ватти К:В., Тихомирова М.М. Генетика с основами селекции. 2-е изд прераб. М., Просвещение, 1979
17. Гершкович И. Генетика. М.; Наука, 1968.
Пайдаланылған әдебиеттер
1. Берсімбаев Р.І., Мұхамбетжанов Қ.Қ. Генетика, Алматы, Қазақ университтеті бас-пасы, 2002, 167 б.
2. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Из-во Новосибирского университета, 2002.
3. Берсiмбаев Р.l., Мұхамеджанов К.К. Генетика. Алматы, Қазақ университетi, 2002.
4. Фогель Ф. Генетика человека. В 3-х таомах ( пер. с англ.) М: Мир, 1990.
5. Лобашев М.Е Генетика 2-е изд. Л: Изд-во ЛГУ, 1969
6. Лобашев М.Е, Ватти К:В., Тихомирова М.М. Генетика с основами селекции. 2-е изд прераб. М., Просвещение, 1979
7. Гершкович И. Генетика. М.; Наука, 1968.
2. С.Ж. Стамбеков. Жалпы генетика. А.: 1993
3. Мұхаметжанов Қ.О. Генетика. А.: Мектеп, 1997
4. Рассл. Основы современной генетики. Лондон, 1994.
5. Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. М.: Мир, 1998
6. Инге-Ветчомов С.Г. Генетика с основами селекции. М.. Высшая школа, 1989.
7. Лобашев Н.Е. Генетика. М.: МГУ, 1979.
8. Гершензон С.М. Основы современной генетики. Киев, 1979.
9. Иванова О.А. Генетика. М.: Мир, 1972.
10. Льюин Б. Гены. М.: Мир, 1987.
11. Берсімбаев Р.І., Мұхамбетжанов Қ.Қ. Генетика, Алматы, Қазақ университтеті баспасы, 2002, 167 б.
12. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Из-во Новосибирского университета, 2002.
13. Берсiмбаев Р.l., Мұхамеджанов К.К. Генетика. Алматы, Қазақ университетi, 2002.
14. Фогель Ф. Генетика человека. В 3-х таомах ( пер. с англ.) М: Мир, 1990.
15. Лобашев М.Е Генетика 2-е изд. Л: Изд-во ЛГУ, 1969
16. Лобашев М.Е, Ватти К:В., Тихомирова М.М. Генетика с основами селекции. 2-е изд прераб. М., Просвещение, 1979
17. Гершкович И. Генетика. М.; Наука, 1968.
Пайдаланылған әдебиеттер
1. Берсімбаев Р.І., Мұхамбетжанов Қ.Қ. Генетика, Алматы, Қазақ университтеті бас-пасы, 2002, 167 б.
2. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Из-во Новосибирского университета, 2002.
3. Берсiмбаев Р.l., Мұхамеджанов К.К. Генетика. Алматы, Қазақ университетi, 2002.
4. Фогель Ф. Генетика человека. В 3-х таомах ( пер. с англ.) М: Мир, 1990.
5. Лобашев М.Е Генетика 2-е изд. Л: Изд-во ЛГУ, 1969
6. Лобашев М.Е, Ватти К:В., Тихомирова М.М. Генетика с основами селекции. 2-е изд прераб. М., Просвещение, 1979
7. Гершкович И. Генетика. М.; Наука, 1968.
азмұны
1. Кіріспе
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... 6
2.Тұқым қуалаудың цитологиялық негіздері
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .17
3. Белгілердің тұқым куалаушылығының негізгі заңдылықтары мен тұқым
қуалаушылық принциптері.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
...29
4.Тұқымқуалаушылықтың негізгі заңдары. Мендель заңдылықтары. Моногибридті
будандастыру.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
32
5.Дигибридті және полигибридті будандастыру.
Тәуелсіз тұқым қуалау заңы.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
..37
6.Тіркесе тұқым қуалау және кроссинговер.
... ... ... ... ... ... ... ... ... 47
7. Хромосомадан тыс тұқым қуалау.
Гендердің өзара эрекеттесуі.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
64
8.Өзгергіштік және оны зерттеу әдістері.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .72
9.Мутациялық өзгергіштік оның түрлері.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .78
10. Генетиканың молекулалық негізі.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ..86
11.Адам генетикасы. Адамның тұқымқуалаушылығын зерттеу әдістері ... 92
12.Даму генетикасы, онтогенез, филогенез.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..97
13. Популяциялар генетикасы.
Харди-Вайнберг заңы, мутация сұрақтары.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .102
14.Селекцияның генетикалық негізі. Сорт, тұқым, штамм ұғымдары.
Өсімдіктердегі мутациялық селекция. Жануарлар селекциясы.
... ... ... ... ...108
15.Генетика және биотехнология. Гендік инженерия, биотехнологиялық
зерттеулердің дүние жүзіндегі және Қазақстандағы қазіргі
жағдайына шолу.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ...112
Қолданылатын әдебиеттер тізімі.
Дәріс № 1
Дәріс тақырыбы: Кіріспе
Жоспары:
1.Генетика пәні
2. Генетика ғылымының негізгі мәселелері және олардың практикалық маңызы
3. Генетиканың қысқаша даму тарихы және негізгі даму кезеңдері
4. Генетиканың басқа ғылымдармен байланысы
5. Генетиканың зерттеу әдістері
Лекцияның мақсаты: Студенттерді тұқымқуалаушылық пен өзгергіштік
қасиеттерін зерттейтін жаңа пәнмен таныстыру.
Лекцияның мазмұны:
Генетика биология ғылымдарының ішінде негізгі орындардың бірін алады.
Өйткені ол тірі организмдердің негізгі қасиеттері тұқым қуалаушылық пен
өзгергіштікті зерттейді. Тұқым қуалаушылық пен өзгергіштіктің заңдылықтары
кез-келген организмге тән, сондықтан генетика жинақтаушы ғылым ретінде
барлық биологиялық ғылымдарға бағыт беріп отырады. Генетиканың әдістері мен
принциптері биологиялық ғылымдардың барлық салаларында қолданылады.
Тірі табиғаттың заңдылықтарын зерттейтін ғылымдардың ішінде генетика
сияқты қарқынды әрі биологияның басқа да салаларымен тығыз байланыста бола
отырып дамыған ғылым кемде-кем. Осыған байланысты, биолог-студенттер
генетиканың негізгі мәселелерін және жаңалықтары мен жетістіктерін оқып
үйренуге талпынуы керек.
Генетика және оның биология ғылымындағы орны
Генетика пәні
Генетика барлық тірі организмдерге тән негізгі екі қасиетті – тұқым
қуалаушылық пен өзгергіштікті зерттейтін биология ғылымының басты бір
саласы.
Тұқым қуалау - тірі организмдердің аса маңызды ерекшеліктерінің бірі.
Тұқым қуалаушылық деп - ата-аналарымен олардың арғы тектері белгілерінің
ұрпақтарына берілуін және ұрпақ пен ұрпақтың арасындағы жалғастықты
қамтамасыз ететін қасиетті айтады. Тұқым қуалаудың арқасында организмдердің
кейбір түрлері миллиондаған жылдар бойы өздерінің ерекшеліктерін сақтап
келе жатыр. Тұқым қуалау көбею процесімен, ал көбею клетканың бөлінуі және
оның құрылымы мен функцияларының көшірмелерінің ұдайы өндірілуімен
байланысты.
Өзгергіштік деп - организмнің бойындағы белгілер мен қасиеттердің
әртүрлі факторлардың әсерінен өзгеруін айтады. Соған байланысты организмде
жаңа белгілер, қасиеттер пайда болады немесе бұрынғылары өзгеріп, кейде
тіпті жойылып та кетеді.
Тұқым қуалаушылық пен өзгергіштік бірімен-бірі қатар жүретін, бір
жағынан бір-біріне қарама-қайшы, сөйте тұра өзара тығыз байланысты
процестер. Тұқым қуалаушылық пен өзгергіштік туралы ілім жер бетіндегі
тіршіліктің пайда болу заңдылықтарын терең де толық зерттеуге мүмкіндік
береді.
Ағылшын ғалымы Ч.Дарвин өз заманында көп ескерілмеген өзгергіштік пен
тұқым қуалаушылықтың заңдылықтарын зерттеуге көңіл бөліп, ұрпақтар әрдайым
өзінің ата-аналарына және ата-бабаларына ұқсас болып келеді, алайда
ешқашанда оның дәл көшірмесі бола алмайды деген пікір айтқан. Сонымен тұқым
қуалаушылық дегеніміз - организмнің көбеюі кезінде өзінің белгі-
қасиеттерімен даму ерекшеліктерін ұрпағына беруі. Тұқым қуалаушылықтың
нәтижесінде организмнің түрлері артына көптеген ұрпақтарды қалдыра отырып
жүздеген миллион жылдар бойында шамалы өзгеріске ұшырайды. Организмдер
белгілі бір жүйеге - түр, туыс, тұқымдас т.с.с. болып топтасады. Мұндай
жүйелілік әр топтағы организмдер ішіндегі ұқсас белгілерді ғана емес,
олардың арасындағы айырмашылықты да сақтайтын тұқым қуалаушылық қасиет
болғанда ғана жүзеге асады.
Белгілердің бірнеше ұрпақ бойы тұрақты сақталуы тұқым қуалаушылықтың бір
жағы ғана, оның екінші жағы - онтогенезде белгілі түрдің дамып жетілуімен
зат алмасу ерекшелігін қамтамасыз етуі. Организмнің жетілуі үшін оған даму
сатылары мен фазалары қажет.
Мысалы, адам зиготасының жіктелуі ұрық жолында басталады, ал ұрықтанудан
кейінгі 5-6 күнде имплантация жүреді, бұдан кейін жеке тканьдер жіктеледі
(дифференцияцияланады), ал сонан соң ғана органдар қалыптаса бастайды.
Бұлардың бәрі клеткада жазылған арнайы бағдарламаларға сәйкес жүреді, яғни
тұқым қуалаушылық арқылы іске асып отырады.
Ата-аналарының ұрпақтарымен байланысы негізінен жынысты көбею арқылы
жүзеге асады. Клетканың бөлінуі алдында әрбір хромосома екі еселенеді.
Бөліну процесінде олар жаңадан түзілген жеке клеткаларға ажырап кетеді.
Клетканың бөлінуіне дейінгі хромосома жиынтығы қанша болса, жаңа түзілген
клетканың ядросындағы толық хромосома жиынтығы сонша болады. Басқа
клеткалармен салыстырғанда жыныс клеткаларында хромосома саны екі есе кем
болады. Ал түрге тән хромосоманың толық жиынтығы ұрықтанған клеткада
қайтадан қалпына келеді. Зигота хромосомасының әр жұбының бір сыңары -
әкесінің, екіншісі анасының қасиеттерін береді. Организм белгілері мен
қасиеттерінің болуы хромосоманың белгілі-бір бөлігі - геннің әсер етуіне
байланысты болады.
Ген - материалдық бөлшек болғандықтан ұрпаққа берілгенде жойылып
кетпейді, қайта әр ұрпақ сайын клетканың бөлінуі барысында өзіне ұқсас
гендерді жасап отырады. Демек дамуы онымен байланысты белгілер де жойылып
кетпейді.
Тағы да бір айта кететін мәселе: анасының организмінде өсіп жетілген
ұрпақ жатырда жатқан кезінде кейбір тұқым қуаламайтын қасиеттерді қабылдай
алады мысалы, жұқпалы ауруларды. Мұндай белгілер туа пайда болған деп
есептеледі. Нерв жүйесі жетілген жануарлардың ұрпақтарында біз бейімделу
реакцияларының ерекше типі функционалдық сабақтастылықты байқаймыз. Бұған
ата-аналарына еліктеушілікті, шартты рефлекс немесе оқыту мен тәрбиелеу
процесінде пайда болатын қасиеттерді жатқызуға болады.
Тұқым қуалаушылық құбылысымен қатар генетика пәні өзгергіштікті де
зерттейді дедік. Өзгергіштік организмнің тұқым қуалайтын қасиеттерінің
әрдайым сақталып отырмауының көрінісі болып табылады. Ол гендердің
өзгеруіне және олардың комбинациясына, сондай-ақ организмнің тұқым
қуалаушылық қасиеттерінің даму процесінде гендер көрінісінің өзгеруіне де
байланысты болады. Сонымен тұқым қуалаушылық ұрпақтар жалғасында
организмдердің ұқсастығын ғана емес, сондай-ақ айырмашылығын да сақтай
алады.
Генетика ғылымының негізгі мәселелері және олардың практикалық маңызы
Генетика тұқым қуалаушылық пен өзгергіштіктің заңдылықтарын жан-жақты
зерттеп, олардың жетістіктерін қоғамды дамыту үшін пайдаланудың жолдарын
шешуде үлкен роль атқарады. Сондықтан да ол биология ғылымының басқа
салаларының ішінде өте маңызды орын алады.
Генетика ғылымы зерттейтін төрт негізгі проблеманы ажыратуға болады:
- Генетикалық ақпараттың сақталу проблемасы. Мұнда генетикалық
ақпараттың клетканың қандай құрылымдарында болатындығы және оның
қалайша сақталатындығы зерттеледі.
- Генетикалық ақпараттың берілу проблемасы. Генетикалық ақпараттың бір
клеткадан екінші клеткаға және ұрпақтан ұрпаққа берілу
заңдылықтары мен механизмдері зерттеледі.
- Генетикалық ақпараттың жүзеге асу проблемасы. Генетикалық
ақпараттың дамып келе жатқан организмнің нақты
белгілерінің қалыптасуына қалай әсер ететіндігі және бұл
жағдайда сыртқы қоршаған ортамен қандай қарым-қатынаста болатындығы
зерттеледі.
- Генетикалық ақпараттың өзгеру проблемасы.
Генетикалық құбылыстардың типтері мен өзгеру себептері зерттеледі.
Қазіргі генетиканың міндеттері тек осы аталған
теориялық проблемаларды зерттеумен ғана шектелмейді. Сонымен қатар генетика
ғылымының алдында көптеген практикалық мақсаттарға қол жеткізуді көздейтін
мәселелер де бар. Генетиканың аса маңызды мәселелерінің бірі ауылшаруашылық
жануарлары мен мәдени өсімдіктердің өнімдерін шығаратын
әдістерді іздестіру. Тұқым қуалаушылық пен өзгергіштіктің заңдылықтарына
сүйене отырып селекционерлер жануарлардың жаңа тұқымдарын,
өсімдіктердің сорттарын және микроорганизмдердің штаммдарын
шығару үшін қажетті бастапқы материалды таңдай алады.
Содан кейін будандастырудың әртүрлі жүйесін, индукциялық мутация,
гибридологиялық талдау т.б. әдістерді қолданады. Өсімдіктерде хромосом
жиынтығын арттыру, яғни полиплоидизациялау әдісі де кеңінен қолданылады.
Полиплоидтар әдетте, өзінің диплоидты туыстарына қарағанда мол өнімді болып
келеді. Адам баласы бидайдың табиғи полиплоидты түрлерін ертеден пайдаланып
келеді, сонымен қатар қарабидайдың, қант қызылшасының, жидек пен қарбыздың
т.б. дақылдардың полиплоидтары қолдан жасалған. Гетерозис немесе
гибридтердің мықты, қуатты болу құбылысы да жануарлар мен өсімдіктер
селекциясында қолданыс тапты. Мысалы, өсімдік шаруашылығында жүгері мен
қонақ жүгерінің линияаралық, сортаралық гибридтері кеңінен қолданылады.
Мендель заңдылықтарына сүйене отырып селекционерлер терілерінің түстері
мен реңі әртүрлі болып келетін бағалы аңдардың жаңа тұқымдарын шығарды.
Генетиканың әдістері балық және құс шаруашылықтарында да қолданылады.
Мутациялық селекция микробиологиялық өндірістің дамуында үлкен роль
атқарды. Атап айтқанда ашытқы саңырауқұлақтарының белокты-витаминді
концентраттарға бай штаммдары және төменгі сатыдағы саңырауқұлақтар мен
бактериялардың құрамында антибиотиктері, витаминдері мен аминқышқылдары
т.б. биологиялық активті заттары көп түрлері шығарылды.
Медициналық генетика мәселелері қазіргі кезде генетиканың басты
проблемаларының бірі болып табылады. Адамда болатын мыңнан астам әртүрлі
тұқым қуалайтын аурулар анықталған. Жер бетіндегі 5 миллиардтан астам
адамның әр буын сайын кем дегенде 10 миллиондайы әртүрлі тұқым қуалайтын
аурулармен ауырады. Ондай ауырулардың қатарына жүйке дерттері (эпилепсия,
шизофрения), эндокриндік (кретинизм), қанда болатын анемияның кейбір
түрлері (гемофилия) т.б. жатады. Сонымен қатар адамның дене құрылысында да
түрлі кемістіктер кездеседі (көп саусақтылық, қоян жырық, бұлшық ет
атрофиясы т.б.) олар да тұқым қуалайды.
Тұқым қуалайтын ауруларды алдын-ала анықтау және дұрыс ем қолдану адамды
кеміс болудан немесе өлімнен сақтандырады. Мысалы, галактоземия (сүт қантын
сіңіре алмау) немесе ароматты аминқышқылдарына өте сезімтал -
фенилкетонурия ауруымен ауыратын, жаңа туған сәбилерді қауіпті жағдайлардан
сақтандыру үшін олардың тамақ рационынан жағымсыз заттарды алып тастау
керек.
Тұқым қуалайтын ауруларды бала туғанға дейін алдын ала болжау немесе
гендік және хромосомдық ауытқулардың гетерозиготалык жағдайын анықтау от
басын құрған кезде сәтсіздіктерді болдырмауға мүмкіндік туғызады. Мұндай
жағдайда халыққа медицито-генетикалық кеңес берудің орны ерекше.
Соңғы кездерге дейін тұқым қуалайтын ауруларды емдеп жазу мүмкін болмай
келді. Қазір ген инжәнериясының жедел дамуына байланысты медицинаның жаңа
саласы - генотерапия қалыптасып отыр, соның көмегімен генетикалық
материалдың бөлінген бөлігін жөндеуге немесе алмастыруға мүмкіндік тумақ.
Микроорганизмдер генетикасының дамуына және көптеген антибиотиктердін
ашылуына байланысты генетика дәрі-дәрмек өндірісінде де ерекше орын алады.
Мыңдаған адамдардың өмірін аман алып қалған антибиотиктердің кең қолданысқа
ие болуы олардың продуценттерінде тұқым қуалайтын өзгерістердің қолдан
жасалуына байланысты болды. Ондай мутациялар ультракүлгін сәулелері,
химиялық агенттер және ренттен сәулелерімен әсер ету арқылы алынды.
Адам баласының шаруашылық іс әрекеті көбінесе табиғи процестермен тығыз
байланысты болып келеді, соған сәйкес орман алқаптары азаяды, су баланстары
өзгереді, суда, ауада және топырақта ластанған қосылыстар пайда болады.
Мұндай қауіпті жағдайлардың зардаптарын жою үшін экологиялық және
генетикалық білім қажет соның ішінде әсіресе организмдердің үлкен топтары
ішінде табиғи жағдайда гендер алмастырып жататын популяциялық генетиканың
заңдылықтарын жақсы білу керек.
Экологиялық генетиканың маңызды бір мәселесі - адам пайдаланатын әртүрлі
физикалық және химиялық факторлардың мутагендік әсерлерін зерттей білу.
Мутагендердің таралуы аномальды гендерді көбейтеді, соның салдарынан тұқым
қуалайтын аурулардың саны артады. Сондықтан медицинада, ауылшаруашылығында
және тамақ өнеркәсібінде қолдануға арналған әрбір жаңа әсер етуші зат
генетикалық тұрғыдан зерттелуге тиісті. Ол үшін генетиктер арнайы тест-
жүйелерін жасайды. Олар: микроорганизмдердің штаммалары, дрозофилалар,
тышқандардың линиялары, жануарлар және адам клеткаларының культуралары.
Қандай заттың болмасын мутаген емес екендігіне көз жеткізген соң ғана барып
қолдануға рұқсат етіледі. Егер барлық мутагендердің 90% канцерогендер
екенін ескеретін болсақ, мұндай генетикалық тұрғыдан сақтандыру шараларының
аса қажет екендігі сөзсіз.
Генетиканың қысқаша даму тарихы және негізгі даму кезеңдері
Тұқым қуалаушылық туралы алғашқы түсініктерді тіпті ертедегі грек
ғалымдары да берген болатын. Грек дәрігері Гиппократ (біздің эрамызға
йінгі 400 жылдары) әкесінің де, шешесінің де "тұқымы" организм
клеткаларының экстрактыларынан тұрады, бұл экстракт өзінің таңбасын жаңа
дараға жеткізеді және оның белгілі бағытта дамуын басқарады деген болжам
ұсынды. Генетиканың дамуына Ч.Дарвиннің "Түрлердің пайда болуы" деген
еңбегі өте үлкен әсер етті. Өз еңбектерінде Ч.Дарвин пайдалы өзгергіштікке
негізделген қолдан сұрыптаудың творчестволық мәнін ашып берді. Тұқым куалау
құбылысын түсіндірмекші болып 1868 жылы өзінің пангенезис гипотезасын
ұсынды. Ол гипотеза бойынша эмбриондар мен эрғанизмдердің барлық
клеткаларында, тканьдерінде өте ұсақ бөлшектер геммулалар түзіледі; ол
геммулалар өсімдіктер мен жануарлардың тамыр жүйкелері арқылы қозғала
отырып жыныс клеткаларына жетеді. Организмнің барлық бөліктерінің құрылымы
мен функциялары туралы ақпарат (хабар) осы жолмен жыныс клеткаларына
түседі. Бірақ, дене шеткалары бөлшектерінің жыныс клеткаларына осылайша
жеткізілуі гуралы түсінік дұрыс емес еді, кейінірек көптеген басқа
зерттеушілердің жүргізген тәжірибелерінің нәтижелері бұл түсінікті жоққа
шығарды. Дегенмен бұл гипотезада ұрпақ белгілерінің дамуын анықтайтын жыныс
клеткаларында ерекше бөлшектер болады, деген дұрыс болжам бар еді.
Сол кезеңдегі бірқатар ғалымдар (Англияда - Т.Найт, Германияда Гертнер,
Францияда - Ш.Ноден т.б.) тұқым қуалау заңдылықтарын ашуға тырысты. Бірақ,
генетика үшін аса маңызды ғылыми деректер жинақталғанымен тұқым
қуалаушылықтың негізгі заңдылықтары толық анықталмады.
1865 жылы чех жаратылыстану зерттеушісі Грегор Мендельдің "Өсімдік
будандарымен тәжірибелер" атты еңбегі жарық көрді. Өсімдіктерді
будандастыру бойынша қойылған ұқыпты тәжірибелер оған тұқым қуалаудың
негізгі заңдарын ашуға мүмкіндік берді. Осы зерттеулерінің нәтижесі 1865
жылы Брно (Словакия) қаласы табиғат зерттеушілер қоғамының отырысында
баяндалды. Бірақ, оның жұмысы өз замандастарының арасында толық қолдау
таппады, сонымен Мендельдің ілімі 35 жыл бойы ұмыт қалды.
1900 жылы Г.Д.Фриз (Голландия), К.Корренс (Германия), Э.Чермак Австрия)
бір-бірімен байланыссыз, әртүрлі объектілермен тәжірибелер жүргізіп,
Мендель тапқан белгілердің тұқым қуалау заңдылықтарын қайтадан ашты,
сондықтан осы 1900 жыл генетиканың дүниеге келген, яғни туған жылы деп
есептелінеді. Тұқым қуалау заңдарының қайтадан ашылып жарық көруі,
өсімдіктер мен жануарлардың басқа түрлерінде де осы заңдылықтардың
болатындығын тексеруге арналған жұмыстардың әрі қарай жүргізіле беруіне
мүмкіндік тудырды. Нәтижесінде Мендель ашқан тұқым қуалау заңдарының
универсальды (әмбебап, жан-жақты) және материалдық негізі бар екендігі
анықталды. Көптеген зерттеушілер организмдердің тұқым қуалау ерекшеліктері
ген деп аталатын хромосома бөлшегіне тәуелді деген қорытындыға келді.
Өзінің келесі даму тарихында генетика бірқатар кезеңдерден өтті, ол
кезеңдер бір-бірімен өте тығыз байланысты. Бұл ғылымның келесі кезеңге көшу
мүмкіндігі ондағы ашылған жаңалықтарға байланысты. Генетиканың даму тарихын
шартты түрде негізгі бес кезеңге бөлуге болады.
• Бірінші кезең 1900-1912 жылдар аралығы. Бұл жылдар Мендель ашқан тұқым
қуалау заңдылықтарының беку жылдары болды. Әр түрлі елдерде, түрлі
объектілермен жасалған гибридологиялық тәжірибелерден орасан көп деректер
алынды, олар Мендель ашқан тұқым қуалау заңдарының универсальды сипатта
екендігін толық дәлелдеді. Аз жылдар ішінде генетика өз алдына ғылым болып
қалыптасты және кең көлемді ғылым ретінде танылды. 1906 жылы ағылшын ғалымы
У.Бэтсон жаңа ғылымның атын - генетика деп атауды ұсынды (латынның geneo -
шығу тегіне, тууға қатысты). 1909 жылы Дания ғалымы В.Иоғансен ген, генотип
және фенотип деген терминдерді ұсынып, оларды биологиялық әдебиеттерге
енгізді. Голландия ғалымы Г.Де Фриз 1901 жылы мутациялық өзгергіштік
теориясын ұсынды, ол теория бойынша организмдердің тұқым қуалайтын
қасиеттері мен белгілері кенеттен өзгереді деген ұғым қалыптасты.
• Генетиканың дамуының келесі кезеңінде (шамамен 1912 жылдан 1925
жылға дейін) тұқым қуалау факторлары хромосомалармен
байланысты екені дәлелденді. Тұқым қуалаудың хромосомалық теориясын жасауда
АҚШ ғалымы Т.Г.Морганның және оның шәкірттерінің
(А.Стертевант, Г.Меллер, К.Бриджес) жұмыстары маңызды роль атқарды. Бұл
авторлар, кейінірек генетикалық зерттеулердің негізгі объектісі болған
жеміс шыбыны дрозофиламен жасаған тәжірибелерінде, гендердің
хромосомаларда бірінен соң бірі тізбектеле орналасатындығын, әр геннің онда
белгілі орны болатындығын және гендердің бір-бірінен белгілі бір ара
қашықтықта орналастындығын анықтады. Тұқым қуалаудың
хромосомалық теориясы биологияның ең ірі жетістігі болды, бұл теория тек
генетикалық мәліметтерге ғана емес, сол сияқты митоз және мейоздағы
хромосомалардың қозғалу сипатына, тұқым қуалаудағы ядроның ролі туралы
мәліметтерге де сүйенді. Генетиканың дамуының бұл кезеңінде көптеген
белгілі генетиктер құнды зерттеулер жүргізді. Генетиканың көптеген
проблемалары бойынша кең көлемде жүргізілген зерттеулер нәтижесінде ол
жылдары қысқа мерзім ішінде тұқым қуалауды зерттеу саласында бұрынғы
Кеңес үкіметі алдыңғы мемлекеттердің қатарына шықты. Генетиканың
дамуында Н.К.Кольцовтың, Ю.А.Филипченконың, З.И.Вавиловтың,
Г.Д.Карпеченконың, А.С.Серебровскийдің т.б. ғалымдардың еңбектері
маңызды роль атқарды.
• Генетиканың дамуының үшінші кезеңінің (шамамен 1925-1940
жылдары) ең басты ерекшелігі - мутацияларды қолдан алу мүмкіндігінің
ашылуы. 1925 жылы орыс ғалымдары Г.А.Надсон мен Г.С.Филиппов
саңырауқұлақтармен, ал 1927 жылы АҚШ ғалымы Г.Меллер дрозофиламен жасаған
тәжірибелерінде рентген сәулелерінің тұқым қуалайтын
өзгергіштіктердің пайда болуына себепкер екендігі туралы мәліметтерді.
Кейінірек 30-40 жылдары химиялық қосылыстардың да мутациялар тудыратыны
анықталды (В.В.Сахаров, М.ЕЛобашев, И.А.Рапопорт). Бұл кезеңде
эволюцияның генетикалық негіздерін зерттеу бағытындағы жұмыстар да
дамыды (С.С.Четвериков, Р.Фишер, Дж.Холдейн, С.Райт).
• Төртінші кезең шамамен 40-шы жылдардан 1955 жылға дейінгі уақытты
қамтиды. Бұл кезең биохимиялық және физиологиялық белгілер генетикасы
бойынша ғылыми жұмыстардың дамуымен сипатталады. Әртүрлі
организмдердің, соның ішінде дрозофила мен нейроспораның тұқымқуалайтын
белгі-қасиеттерінің қалыптасуы негізінде биохимиялық процестердің
жататындығын зерттеу геннің әрекетін түсіндіруге мүмкіндік туғызды. Дж.
Бидл және Э. Тэтум қандай болмасын ген организмде бір ғана ферменттің
түзілуін анықтайды деген қорытындыға келді. Содан келіп, "бір ген - бір
фермент", деген ұғым қалыптасты, кейінірек бұл ұғым "бір ген -бір белок",
"бір ген - бір полипептид" деген қағидаға ұласты.
Микроорганизмдер гендерінің құрылымын молекулалық деңгейде талдауға
мүмкіндік беретін бірсыпыра жаңа генетикалық құбылыстар ашылды.
Генетиканың даму тарихындағы осы кезеңнің соңғы жылдарында
бактерияларда генетикалық трансформация мен
трансдукция құбылыстарының табиғаты анықталды. Вирустардың
инфекциялық элементі олардың өз нуклеин қышқылдары болып табылатындығы
белгілі. Ф.Крик пен Дж.Уотсонның 1953 жылы ДНҚ молекуласының құрылысын
анықтауы аса зор жетістік болды. Молекулалық биология мен молекулалық
генетиканың келешектегі көптеген бағыттарының дамуында ДНҚ-ның
құрылысының анықталуы орасан зор роль атқарды.
Қарастырылып отырған кезеңнің басында бұрынғы Кеңес Одағында генетикалық
зерттеулер біршама қарқынды дамып, дүние жүзіндегі алғашқы орындардың
біріне ие болды. Бірақ, 40-шы жылдардың соңында КСРОда Мендель заңдарын,
тұқым қуалаушылықтың хромосомдық теориясының негізгі қағидаларын толық
жоққа шығарған Т.Д. Лысенконың көзқарасы кең етек алды.
1948 жылдың тамыз айында ВАСХНИЛ-дің (Бүкілодақтық
ауылшаруашылығы академиясы) ғылыми сессиясы болып, әртүрлі ғылыми
мекемелерде жүргізіліп жатқан генетикалық зерттеулер лысенкошілдер
тұрғысынан қатаң сынға алынды. Соның салдарынан генетикалық ғылыми
мекемелер мүлдем жабылып атақты генетик-ғалым, академик Н.И.Вавилов
бастаған белгілі оқымыстылар қуғынға ұшырап, көпшілігі абақтыға
жабылды. Бұл Кеңес Одағы генетикасы тарихындағы ең ауыр кезең болды.
Т.Д.Лысенкомен оның жолын ұстаған оқымысты сымақтылардың
көзқарастарының уақытша қолдау табуы олардың берген ұсыныстарының негізінде
ауылшаруашылық өсімдіктері мен жануарларының өнімі күрт артады деген құрғақ
уәдеге байланысты болды. Өмір ол ұсыныстардың қате екендігін және
Т.Д.Лысенконың жүре пайда болған белгілердің тұқым қуалау туралы
антигенетикалық концепциясынық дұрыс еместігін көрсетті.
Бірақ, мұндай өзгерістер болғанға дейін бұрынғы Кеңес
Одағында генетикалық зерттеулер жоғарыда айтылғандай тоқтап қалды. Жоғары
оқу орындарында генетика пәні оқытылмады және генетикалық әдебиеттердің
баспадан шығарылуына тыйым салынды.
КСРОда генетиканың қайта жаңғыруы кеңестік биология ғылымы
Т.Д.Лысенконың теріс көзқарастарынан құтылғаннан кейін, тек 60-шы жылдардың
бас кезінде ғана басталды.
• Генетиканың қазіргі даму кезеңі (1955 жылдан осы уақытқа дейін) тұқым
қуалау құбылыстарын молекулалық деңгейде зерттеумен сипатталады.
Генетиканың дамуының осы кезеңінде ашылған жаңалықтарды жай ғана санап
айтудың өзі көп орын алар еді, дегенмен осы жетістіктердің кейбіреулерін
атап өтейік олар:
• генетикалық кодтың анықталуы;
• геннің химиялық синтезі;
• кері транскрипция құбылысының табылуы;
• гендердің экзон - интрон құрылымының ашылуы;
• рекомбинанттық ДНҚ технологиясы;
• генетикалық және клеткалық инженерия бойынша жұмыстардың
дамуы.
Қазіргі уақытта клеткалық және генетикалық инженерияның көптеген
әдістері биотехнологияның практикалық мақсаттары үшін пайдаланыла бастады.
Келтірілген генетиканың қысқаша даму тарихы және оны бес кезеңге бөлу бұл
ғылымның жалпы дамуының және оның қалыптасуының негізгі сатыларымен
таныстыру мақсатымен берілді. Жоғарыда аталған негізгі қағидаларға біз
келешекте нақты тоқталамыз, бірақ осы жай тізімнің өзі генетиканың әлі жас
ғылым болғанымен де, оның зор жетістіктерге жеткендігін көрсетеді.
Генетиканың әртүрлі бағыттарының дамуына Қазақстан ғалымдары да үлкен
үлестерін қосты. Қазақстанда генетика саласындағы алғашқы зерттеулер 30-40
жылдары басталды. Республикада бидай, арпа, сұлы, жүгері, қант қызылшасы
және басқа ауылшаруашылық дақылдарының (К.Мынбаев, Г.З.Бияшев,
А.М.Ғаббасов, Н.Л.Удольская, І.Ә.Әбуғалиев, Р.А.Уразалиев т.б.), раушан,
сирень, астра гүлдерінің және ағаш, бұта, шөптесін өсімдіктердің
(Е.Х.Узенбаев, М.В.Бессчетнова, А.Ж.Жангалиев т.б.) мол өнімді сорттары
шығарылды. Қазақстан ғалымдарының алшақ будандастыру жөніндегі еңбектері
бүкіл елімізде, сондай-ақ шетелдерде де танымал болды. Алшақ будандастыру
әдісімен мол өнімді мал тұқымдары шығарылды. Мысалы, жабайы арқарды
пайдаланып қойдың арқар меринос тұқымы алынды (Н.С.Бутарин, Ш.Жандеркин,
Ә.Е.Есенжолов) биязы және биязылау жүнді, кроссбредой тұқымдарын алудың
генетикалық-селекциялық негіздері салынды. В.А.Бальмонт, М.Ә.Ермеков,
А.Е.Елеманов, Ф.М.Мүхаметқалиев, Қ.Медеубеков, М.К.Кройтер т.б.).
Республика селекционерлері тұқым таңдау, жұптастыру, аса бағалы
генотиптерді іріктеп, селекцияда пайдалану тәсілдерін қолдана отырып, ақбас
сиырын, алатау, әулиеата сиырларын, қазақтың биязы жүнді қойын, оңтүстік
қазақтың мериносын, биязылау жүнді дегерес ойын, жүндес ешкіні, қостанай
жылқыларын, жетісу шошқасын шығарды.
Қазақстанда молекулалық биология және гендік инженерия саласындағы
зерттеулер 60-шы жылдар аяғында басталды. Бұл зерттеулер ҚР ҰҒА-ның
құрамында молекулалық биология және биохимия институты ашылғаннан кейін
(1983) үдей түсті. Өсімдік клеткасындағы хромосомалар зерттеліп, олардың
бидай эмбриогенезі кезінде белок құрастыруға, бұл процесті реттеуге
қатысатыны анықталды. Өсімдік гномының молекулалық құрылымы мен оның
экспрессиясы, клеткалық иженерия мен биотехнология мәселелері зерттелді.
Академик М.Ә.Айтхожиннің басқаруымен жүргізілген бұл жұмыстар бүкіл дүние
жүзіне танымал болды. Осы еңбектері үшін М.Ә.Айтхожин бұрынғы Кеңес
Одағындағы ғылым мен техника саласындағы ең жоғарғы Ленин сыйлығының
лауреаты (1986) болды.
Микроорганизмдер селекциясының генетикалық негіздері кеңінен зерттелді
және мутагендік факторлардың тигізетін әсерлері зерттеліп,
микроорганизмдердің практикаға қажетті мутагенді формалары алынды
Л.Х.Шығаева). Вирустар генетикасы және экологиялық генетика саласында да
маңызды зерттеулер жүргізілді (Н.Б.Ахматуллина). Соңғы уақытта Республикада
молекулалық генетика (Р.І.Берсімбаев), радиациялық генетика
(К.Қ.Мүхамбетжанов, А.Т.Сейсебаев) салалары бойынша ғылыми зерттеулер
жүргізілуде. 1995 жылы ҚР ҰҒA құрамында Жалпы генетика және цитология
институты ашылып, генетиканың жаңа салаларында да ғылыми зерттеулер жүргізу
жолға қойылуда.
Генетиканың басқа ғылымдармен байланысы
Тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті зерттеудегі генетиканың қысқаша даму
тарихынан оның басқа биологиялық ғылымдармен, ең алдымен эволюциялық
іліммен байланыстылығын көреміз.
Генетиканың дамуында цитология ғылымы үлкен орын алады. Хромосомалардың
құрылысы және оның қозғалу сипаттары жөніндегі классикалық зерттеулер
нәтижесінде табылған негізгі фактілер мен заңдылықтар, сол сияқты қазіргі
цитологиялық әдістермен (электрондық микроскопия, цитофотометрия,
радиоавтография) зерттеуден алған жаңа мәліметтер, тұқым қуалау мен
өзгергіштіктің цитологиялық негіздері жөніндегі біздің түсінігімізді едәуір
кеңейтті.
Соңғы үш онжылдықтар ішінде генетиканың дамуы биохимия және молекулалық
биологиямен тығыз байланысты. Өйткені геннің құрылысы мен әсерін зерттеу
оның химиялық табиғатын білмей тұрып ешқандай мүмкін емес. Жеке организмнің
тіршілігі мен оның онтогенезіне әсер ету биохимиялық және молекулалық
процестер арқылы ғана жүзеге асырылады. Рекомбинантты ДНҚ әдістерінің
дамуы, яғни әртүрлі биохимиялық манипуляциялар арқылы гендерді
бөлу генетикалық процестердің молекулалық механизмдерінің көптеген
мәселелерін түсінуге мүмкіндік береді.
Вирустар мен бактерияларды зерттеу объектілері ретінде пайдалану
генетиканың микробиология және вирусологиямен өзара тығыз байланысын
қамтамасыз етті. Плазмидтердің генетикалық құрылымын, олардын
рекомбинациялану процестерін, генетикалық реттеу механизмдері мен
фенотиптік көріністері, ауыспалы генетикалық элементтермен эксперименттер,
ДНҚ-ның гибридті молекулаларын конструкциялау әдістері, фагтардың,
плазмидтер және бактериялардың нуклеин қышкылдарымен жүргізіліп жатқан
зерттеулер қазіргі микроорганизмдер генетикасының барлық бағыттарда дамуына
мүмкіндік туғызады.
Генетиканың дамуына басқа да көптеген биология ғылымының салалары -
физиология, эмбриология, иммунология т.б. үлкен әсер етті.
Жоғарыда көрсетілгендей, генетиканың алдында тұрған көптеген мақсаттар
мен міндеттерді шешу физиканың, химияның, математиканың қазіргі
жетістіктерін пайдаланбайынша ешқандай да мүмкін емес.
Генетиканың зерттеу әдістері
Тұқым қуалау мен өзгергіштікті зерттеуде бірқатар әдістер қолданылады.
Олардың ең негізгісі генетикалық талдау болып табылады.
Жынысты көбеюде организмдердің жеке қасиеттері мен белгілерінің тұқым
қуалауын және тұқым қуалау заңдылықтарын талдауға мүмкіндік беретін
будандастыру жүйесін сол сияқты гендердің өзгергіштігі мен олардың
комбинаторикасын зерттейтін әдісті гибридологиялық талдау деп атайды. Бұл
генетикалық талдаудың ішіндегі ең негізгісі. Бұл әдістің мәні бір немесе
бірнеше белгілері арқылы бір-бірінен ажыратылатын организмдерді
будандастыру (гибридизация) болып табылады. Осындай будандастырулардан
алынған ұрпақтар гибридтер болып табылатындықтан, бұл әдіс гибридологиялық
әдіс деп те аталады. Сонымен, гибридологиялық талдау генетиканың ең негізгі
және арнайы әдісі болып табылады. Оған сонымен қатар математикалық
статистиканың элементтері де енеді.
Математикалық әдіс, әдетте, будандастыру бойынша жүргізілген
тәжірибелердің нәтижелерін өңдеу, белгілердің өзгергіштігін зерттеу және
зерттелген белгілер арасындағы байланыстарды табу үшін қолданылады.
Семьялардағы немесе туыс адамдар арасындағы тұқым қуалаушылыққа талдау
жасау арқылы олардың белгі қасиеттерінің ұрпақтарға берілуін зерттеуге
мүмкіндік беретін генетикалық әдістің бір түрін генеалогиялык деп атайды.
Бұл әдіс көптеген тұқым қуалайтын аурулардың себебін табуға мүмкіндік
берді.
Хромосомалар құрылысының ерекшеліктері цитологиялық әдістің көмегімен
зерттелетінін ерекше атап айтқан жөн. Хромосомалар функцияларына және
олардың жаңадан өзін өзі өндіру механизмдеріне талдау жасау үшін тұқым
қуалаудың цитохимиялық, биохимиялық және цитогенетикалық әдістері де кең
түрде қолданылады. Геннің әсері және организмнің жеке дамуы процесіндегі
оның көрінісі онтогенетикалық әдіспен зерттеледі.
Онтогенетикада гендер әсерін талдаудың алуан түрлі тәсілдері
қолданылады: тұқым қуалау қасиеттері әр түрлі тканьдерді трансплантациялау,
бір клетканың ядросын екінші клеткаға ауыстыру, тканьдерді өсіру әдісі,
клеткалық селекция, эмбриологиялық, иммунологиялық және талдау жасау т.б.
Молекулалық биология мен молекулалық генетиканың дамуы биополимерлерді
зерттеудегі физика-химиялық әдістердің кең қолданылуына байланысты болды.
Қорытындылап айтқанда генетика тұқым қуалаушылықты және тұқым қуалайтын
өзгергіштікті негізгі үш бағытта зерттейді: 1) организмнің көбею
процесіндегі гендердің жағдайы; 2) геннің материалдық құрылымы; және 3)
геннің онтогенез барысындағы өзгергіштігі мен қызметі (әсері).
Бақылау сұрақтары
1. Генетика пәні туралы түсінік беріңіздер.
2. Генетиканың негізгі проблемаларын атаңыздар және оларға қысқаша
3. сипаттама беріңіздер.
4. Генетиканың даму тарихына қысқаша анықтама беріңіздер.
5. Генетиканың негізгі әдістерін атаңыздар.
6. Генетиканың басқа ғылымдар мен практика үшін маңызы қандай?
Дәріс № 2
Тұқымқуалаушылықтың материалдық негіздері. Клетканың құрылысы. Клетканың
бөлінуі. Митоз, мейоз. Тұқымқуалаушылықтың молекулалық негізі.
Дәріс тақырыбы: Тұқым қуалаудың цитологиялық негіздері
Жоспары:
1.Клетка тіршіліктің негізі
2.Митоз
2.1Ингерфазаның G1 - кезеңі
3.Хромосомалардың құрылысы және функциясы
4. Мейоз
5. Гаметогенез. Жануарлар мен өсімдіктердің жыныс клеткаларының түзілуі
6. Мейоздың биологиялық маңызы
Лекцияның мақсаты: Студенттерге тұқымқуалаушылық пен өзгергіштік
қасиеттерін, тұқым қуалаудың цитологиялық негіздерімен таныстыру.
Лекцияның мазмұны:
Клетка тіршіліктің негізі
Клетка тіршіліктің негізі, яғни ол тірі материяның құрылымды
функционалдық байланысының универсалды бірлігі болып табылады. Ағылшын
ғалымы Роберт Гук 1665 жылы алғаш рет өзі ойлап тапқан микроскоп арқылы
тоздың (пробка) жұқа кесіндісінен ұсақ ұяшықтар көрді, сондықтан осы жылды
клетканы зерттеудің бастамасы деп қарауға болады. Ол тоз құрылысының бірдей
еместігін, оның торшаларға ұқсас өте үсак қуыстардан тұратынын анықтады
және сол қуыстарды клеткалар (клетка -латынша cellula - ұя, үйшік тор деген
мағынадағы сөз) деп атады. Микроскоптардың жетілдірілуіне сәйкес өсімдіктер
мен жануарлар организмдерінің клеткалық құрылысы туралы көптеген жаңа
мәліметтер жинақталды. 1839 жылы Чехославакия ғалымы Пуркинье клетка
ішіндегі тірі бөлшектерді айқындау үшін цитотазма деген терминді кіргізді.
Шамамен сол жылдары немістің екі ғалымы - ботаник М.Шлейден мен зоолог
Т.Шванн клетка туралы өздерінің жалпы шолуларын жасады, ол шолулар
кейінірек клеткалық теория деп аталды. Клеткалық теория бойынша барлық
жануарлар мен өсімдіктердің денесі клеткалардан тұрады, клетка -
тіршіліктің негізгі бірлігі. 1855 жылы неміс биологы Рудольф Вирхов бірінші
рет жаңа клеткалар тек қана өзіне дейінгі клеткалардың бөлінуі нәтижесінде
пайда бола алады деген пікір айтты. Клеткалық теория XIX ғасырдағы ең ірі
ғылыми жаңалықтардың бірі болып табылады. Сонымен қатар ол тірі табиғаттың
бәріне ортақ және олардың шығу тегі мен эволюциялық дамуының бірлігі туралы
түсініктеріміздің негізі болып есептеледі. Клеткалық теория ұғымына тек
клетканың құрылымдық бірлігі ғана емес, функциялық бірлігі де кіреді.
Клеткада тірі организмдерге тән барлық ерекшеліктер болады. Клеткалық
теория жалпы биологиялық мәні бар тұжырымды теориялардың болып есептеледі.
Өсімдіктер мен жануарлардың сан алуан клеткалары, бір организмнің әртүрлі
органдарының клеткалары өздерінің көлемі, формалары, ішкі құрылыстары
жөнінен бірінен-бірі таң қаларлықтай өзгеше болып келеді, бірақ ол
клеткалардың бәрінің де бірқатар жалпы ерекшеліктері бір. Клеткаларды
зерттеу үшін жарық микроскоптарының көмегімен көруге болатын тұрақты немесе
уақытша препараттар пайдаланылады.
Мұндағы клеткалар немесе олардың ұсақ құрылымдары арнаулы түстермен
боялады немесе олар боялмаған күйінде зерттеледі. Клеткалардың өте ұсақ
құрылымдарын зерттеу үшін электрондық микроскоп пайдаланылады.
Жануарлар, өсімдіктер, саңырауқұлақтар клеткаларының жалпы құрылысы
негізінен бірдей.
Клетка құрылысының жинақы схемасында құрамында хромосомалары бар ядросы
және ішінде өзін-өзі ұдайы өндіретін органоидтары - митохондриялары мен
хлоропластары (өсімдіктерде) бар цитоплазмасы болатыны көрсетілген.
Олардан басқа, эукариоттар цитоплазмасында әр уақытта тұрақты түрде
болатын, бірақ өзін-өзі өндіруге қабілетсіз органоидтарда болады. Оларға
Гольджи аппараты, вакоульдар, лизосомалар жатады. Бактериялардың
(прокариоттардың) клеткалары басқаша типте құрылған. Оларда қалыптасқан
клеткалық ядро болмайды. Ядроның орнына эукариоттар клеткасының ядросына
ұқсас - нуклеоидтары болады. Әр клетка плазмалық мембранамен қоршалған.
Плазмалық мембрана цитоплазманы қоршап тұрады және клетка ішіндегі зат
алмасуының реттелуінде аса маңызды роль атқаратын клетканың функционалды
бөлігі болып табылады. Клеткаға түсетін барлық қоректік заттар және
клеткадан шығарылатын бүкіл қалдықтар немесе секреция өнімдері осы мембрана
арқылы өтеді.
Тыныштықта тұрған клеткалардан екі қабат ядролық
мембранамен қоршалған сфералық ядроны ажыратуға болады. Ядро көбінесе
клетканың ортасында орналасады. Бірақ кейбір клеткаларда ол еркін орын
ауыстыра алады және клетканың кез келген бөлігінде орналасуы мүмкін. Ядро
клеткада өте маңызды роль атқарады, ол клетка қызметінің активтілігіне
бағыт береді. Бөлінуі басталмаған клетканың ядросы микроскоппен
қарағанда біркелкі сияқты көрінеді. Ондай ядродан қабықшаны, бір немесе
бірнеше ірірек денешіктерді яғни - ядрошықтарды, кейде тағы да бір ұсақ
гранулаларды байқауға болады. Бірақ бөлінуге кіріспеген кейбір ядролардан
едәуір үлкен құрылымдар - хромосомаларды да табуға болады. Хромосомалар -
құрамында түқым қуалау бірліктері немесе гендері бар таяқша тәріздес
денешіктер. Клеткалардың белінулері аралығында хромосомалар ұзын, өте нәзік
хроматин жіпшелеріне айналады. Оларды тек электронды микроскоппен ғана
көруге болады. Ядрошықтардың ішінде рибосомалар түзіледі. Клетканың
бөлінуге дайындалуы кезінде ядрошықтар жойылады да кейіннен қайта пайда
болады.
Хромосомалардың құрамындағы ДНҚ арқылы ядро клетканың дамуы мен оның
тіршілік әрекеттерін басқаруда маңызды қызмет атқарады.
Ядрода тек белгілі бір клетканың белгілері мен қасиеттерінің немесе ол
клетканың ішінде жүретін тіршілік процестерінің (мысалы, белоктың
синтезделуі) ғана емес, сол сияқты организмнің барлық белгілері туралы да
тұқым қуалау ақпараты сақталады. Ақпарат - хромосомалардың құрамына кіретін
оның ең маңызды бөлігі - ДНҚ молекулаларында жазылған. Клетка тыныштық
күйде түрғанда (яғни, клеткалардың екі бөлінулері аралығындағы кезеңде)
хроматиндер ядрода шашырап жатады. Клетканың бөлінуге дайындалу процесінде
хроматин жинақталып тығыздалады, сөйтіп, хромосомалар түзіледі, содан соң
пайда болған хромосомалар бөлінген екі жаңа клеткаға бірдей тарайды.
Митоз
Бөлінуге кіріскен кез келген клетка бірқатар өзгерістерге ұшырайды, сол
өзгерістерден клеткалық циклді құрайды. Клеткалық цикл төрт кезеңнен
тұрады: синтезге дейінгі (G1), ДНҚ синтезі (S), синтезден кейінгі (G2) және
митоз (М).
Көпшілік организмдер үшін клеткалық циклдің ұзақтығы 10-нан 50 сағатқа
дейін болады. Митоздың дәл өзі клеткалық циклдің 17 - 110 бөлігінен
аспайтын уақытта өтеді. Мысалы: сүтқоректілерде М- 1,0-1,5 сағатқа, G1 - 8-
12 сағатқа, G2 - 2,0-5 сағатқа, S - 6-10 сағатқа созылады.
Көп клеткалы организмдердің бәрінде де митоздық бөліну жүреді. Митоз
ядроның өзінің бөлінуі - кариокинезден және цитоплазманың бөлінуі
-цитокинезден тұрады. Клетка бөлінулерінің арасындағы кезең интерфаза деп
аталады. Интерфаза мен митоз клеткалық циклді құрайды. Митоз барысында
клетка бірқатар өзгерістерге ұшырайды, ол өзгерістер бірнеше фазаларға
бөлінеді: профаза, метафаза, анафаза және телофаза.
Клетка бөлінбей тұрған кезде, яғни интерфазада, метаболитгік процестер
интенсивті түрде жүріп жатады. Соның негізінде клетканың өсуі мен оның
келесі бөлінуіне қажетті әр түрлі заттар синтезделеді.
Ингерфазаның G1 - кезеңі
Ингерфазаның G1 - кезеңінде клетка тіршілігі үшін аса қажетті заттар -
нуклеотидтер, аминқышқылдары, ферменттер т.б. синтезделеді. Бұл ең ұзақ
кезең, сонан соң ДНҚ синтезі жүретін - S - кезеңі келеді. Клеткадағы ДНҚ
мөлшepi екі есе артады. Осы уақыт ішінде басқа да заттар - РНҚ және
белоктар синтезделеді. Синтезден кейінгі G; - кезеңінде РНҚ және басқа да
заттар синтезделе береді. Бұл кезеңде клетка келесі митозға
қажетті энергия жинақтайды. Осы кезеңде ДНҚ-ның жаңадан түзілген
тізбектерінің негізінде,клеткада әр хромосоманың екі еселенуі
басталады. Интерфаза негізінде хромосомалар активті түрде қызмет
жасайды, және микроскоппен қарағанда олар көрінбейді. Митоздың
профазасында хромосомалар ширатылады, қысқарады және жуандайды.
Сондықтан осы кезеңде олар бір центромера арқылы біріккен екі
хроматидтен тұратын құрылым ретінде көрінеді. Хроматидтер
интерфазадағы хромосомалардың екі еселену процесінде пайда болады.
Профазаның соңына қарай ядрошықтар жойылады, ядролық мембрана ериді. Сөйтіп
хромосомалар цитоплазмада жатқандай болып шығады. Клеткада бөлінудің арнайы
механизмі болады. Профазаның басында хромосомалар бүкіл ядро бойынша
біркелкі таралады, ал профазаның соңында ядролық мембранаға жақындайды.
Жіпшелердің күшті ширатылуына байланысты хромосомалардың ұзындығы едәуір
қысқарады.
Ядролық мембрана еріген соң хромосомалар экватор бағытына қарай жылжиды.
Митоздың бұл стадиясы прометафаза деп аталады. Хромосомалардың жылжуы
центромера учаскелеріне бекіген ахроматин жіпшелері (ұршық тәрізді) арқылы
жүзеге асады. Барлық хромосомалардың центромералары экватор жазықтығына
жеткен кезде, клетка метафаза стадиясына көшеді деп айтуға болады. Егер осы
стадиядағы клетканы микроскоппен қараса, онда барлық хромосомалардың бір
жазықтықта жатқанын және экваторлық немесе метафазалық пластинка деп
аталатын құрылым түзетінін жақсы көруге болады. Осы стадияда клеткадағы
хромосомалардың санын есептеу, олардың құрылымын зерттеу және мөлшерін
анықтау жұмыстары оңай жүргізіледі. Метафазада байқалатын хромосомалардың
саны мен пішіні түрдің кариотипін сипаттайды.
Митоздың келесі фазасы - анафаза бұл центромера учаскесінің бөлінуімен
сипатталады, осы бөлінудің нәтижесінде хроматидтер хромосомаларға айналады.
Екі полюстерден келетін ұршық тәріздес жіпшелер хромосомаларды қарама-қарсы
полюстерге тарта бастайды. Клетканың профазасында қанша хромосома болса,
анафазаның соңында әр полюстерде соншама хромосомадан болады.
Телофаза - митоздың ақырғы стадиясы бұл хромосомалардың полюстерге
толық ажырауымен бітеді. Профазада болатын барлық процестер телофазада да
қайталанады, бірақ олар керісінше жүреді, яғни ядролық мембрана түзіледі,
ядрошықтар пайда болады, хромосомалар тарқатылады (деспирализация) және
олар жіңішкеріп ұзара бастайды. Микроскоппен қарағанда қайтадан тек тор
құрылым көрінеді. Осымен ядроның бөлінуі - кариокинез аяқталады. Осы
уақытта цитоплазманың бөлінуі - цитокинез де қоса жүреді. Жануарлар
клеткаларында, олардың ортасында, шетінен орталығына қарай тартылу пайда
болады да, біртіндеп клетканы екіге бөледі. Өсімдіктер клеткаларында
керісінше, клетка қабығы фрагмопласт элементтері есебінен пайда болады да
орталықтан шетке қарай жүреді. Митоздың нәтижесінде бір клеткадан ұсақ
хромосомалары бар екі клетка пайда болады. Сонымен, митоз организмдегі
сабақтастылықты және хромосомалар жиынтығы мен оның санының тұрақтылығын
қамтамасыз етеді. Мұнда жануарлар мен өсімдіктер клеткаларына тән митоздың
жүрісіне қысқаша сипаттама бердік. Бірақ бұл процестің кейбір өзгешеліктері
кездеседі. Мысалы, сахаромицеттерде (саңырауқұлақтарда) барлық митоз
процесі ядролық мембрана ішінде өтеді. Жалпы клеткалық цикл мен митоздық
бөлінудің генетикалық бақылауда болатынын атап айтқан жөн. Гендер ДНҚ
репликациясының, цитокинездің, хромосома жіпшелерінің ширатылуы мен
тарқатылуының тағы басқаларының жүзеге асуына бақылау жасайды.
Хромосомалардың құрылысы және функциясы
Жоғарыда атап өткеніміздей, әрбір ядрода хромосомалардың тұрақты саны
және олардың әрқайсысының өзіне тән генетикалық мәні болады. Әрбір
хромосома хромонема деп аталатын ДНҚ жіпшесінен тұрады, ол жіпшенің бойында
тізілген моншақ сияқты құрылымдар - хромомерлер орналасқан. Хроомосоманың
міндетті түрде болатын құрылым ерекшелігіне бірінші жинақталу (перетяжка)
жатады, ол хромосоманы екі бөлікке бөледі. Бірінші жинақталудың ішінде
ерекше түзіліс - центромера болады, ол хромосомалардың митоздық бөлінуінде
маңызды роль атқарады. Центромера прафазадағы хромосомалардың пішінін
анықтайды.
Егер центромера хромосоманың ортасында орналасса және хромосоманы тең
екі иыққа бөлсе, онда хромосоманың құрылымы X- тәріздес болады, оны
метаорталықты хромосома деп атайды. Центромера хромосоманы тең екі иыққа
бөлмесе, ондай хромосомаларды акроцентрлі хромосомалар деп атайды. Егер
центромера хромосоманың ұшына өте жақын орналасса және хромосома
иықтарының біреуі ғана анық көрінсе, оны телоорталықты хромосома деп
атайды. Кейбір хромосомалардың ішінде екінші бунақталу болады. Кейде екінші
бунақталудың көрінуі қаншалықты анық, хромосома иықтарының біреуінің шеткі
бөлігі ол хромосома мен тек жіңішке жіп арқылы ғана жалғасқан сияқты болып
көрінеді. Ондай хромосома серікті (қосшы) хромосома деп аталады.
Клеткалар бөлінгенде хромосомалардың морфологиялық ерекшеліктері
өзгермей сақталады. Клетка бөлінер алдында әр хромосома да бөлінеді. Бұл
процесс ядродағы хромосомалар санының екі еселенуіне әкеледі. Сомалық
клетка ядроларындағы ДНҚ-ның мөлшері жыныс клеткаларының ядроларына
қарағанда екі есе көп болады. Клеткалардың бұл екі типі бір-
бірінен хромосомаларының саны бойынша ажыратылады. Жыныс клеткаларындағы
хромосомалардық саны гаплоидты деп аталады және n белгісі арқылы
белгілгіленеді. Көп клеткалы организм денесінің сомалық
клеткаларында хромосомалардың саны екі есе көп болады, және оны диплоидты
деп атайды (2n). Морфологиясы, құрылысы және көлемі бірдей жұп
хромосомаларды гомологты немесе ұқсас хромосомалар деп атайды.
Хромосомалардың әр жұбының біреуі аналық, екіншісі аталық организмнен
келеді. Әртүрлі организмдердің сомалық тканьдері клеткаларындағы
хромосомаларды зерттеу тканьдердің тек өзіне ғана тән хромосома
болатынын көрсетгі. Әр түрге тән хромосомалар жиынтығының ерекшеліктері –
хромосомалардың саны және формасы (пішіні) оның кариотипі деп аталады.
Кариотиптегі хромосомалар саны жануарлар мен өсімдіктердің құрылым
деңгейімен байланысты емес. Жоғары сатыдағы организмдерге қарағанда
қарапайым организмдердің хромосомалар саны көп болуы мүмкін.
Хромосомаларды жұбымен топтастыра отырып, профазалық немесе метафазалық
хромосомалардың микрофотографиялары бойынша идиограмма (хромосомаларды
ұзындығы бойынша орналастыру) құруға болады. 79-шы жылдардың басында
дифференциалды түс әдісі хромосомаларды бір-бірінен ажыратуға мүмкіндік
берді. дрозофиланың), ішек клеткаларының, мальпиги түтікшелерінің
клеткалары -ядроларынан табылды. Алып хромосомалар, сол сияқты кейбір
өсімдіктер синергидтерінің ядроларынан, қарапайым жануарлардан да табылды.
Интерфазалық сомалық және жыныс клеткаларындағы хромосомаларға қарағанда,
алып хромосомалар олардан 100-200 есе ұзын және 1000 есе жуан. Алып
хромосомаларды қарағанда, олардан көлденең жолақтар көрінеді. Ондай
жолақтар ашығырақ және күңгірттеу - дискілердің кезектесуінен түзіледі. Ол
жолақтар - дискілер бір-біріне тығыз жанасқан, күшті ширатылған
хромонемалар учаскелері немесе хромомерлер болып табылады. хромомерлер
политенді хромосомалар деп аталады. Дискілердің көлемі мен морфологиясы өте
өзгергіш келеді, бірақ әр хромосома үшін олар тұрақты және оны ұқсастыру
(идентификациялау) үшін маркер қызметін атқара алады.
Алып хромосомаларға тән аса үлкен көлемділік пен пішіндер, олардың
барынша көп тарқатылуы және хромосомалардың ажырап кетпей ұдайы өзін-өзі
өндіруі нәтижесінде пайда болады.
Ядро мен клетканың бөлінуінсіз-ақ, өзін-өзі өндіру есебінен хромосомалар
санының көбеюін эндомитоз деп атайды. Осының арқасында өндірілген
хроматидтер ажырап кетпейді және бір-біріне тығыз жанасып қала береді.
Мейоз
Клеткалар митоздық жолмен бөлінгенде хромосомалардың тұрақты саны
сақталады. Онда да, бастапқы және жаңа екі клеткалардағы хромосомалар
жиынтықтары өзара ұқсас болады. Егер жыныс клеткаларының түзілуі де осындай
жолмен жүрсе онда ұрықтанғаннан кейін хромосомалардың саны әруақытта
еселеніп артып отырған болар еді. Мейоз нәтижесінде гаметалар -жұмыртқа
клеткалары мен сперматазоидтар яғни жыныс клеткалары пайда болады.
Гаметалар түзілуі кезінде редукциялану, яғни хромосомалар санының екі есе
азаю процесі жүреді. Редукциялық бөліну жануарларда гаметалар түзілуі
кезінде (генетикалық редукция), өсімдіктерде споралар (споралық редукция)
түзілуі кезінде байқалады. Мейоз нәтижесінде пайда болған гаметаларда
хромосомалардың бір ғана, яғни гаплоидты жиынтығы (n) болады.
Мейоз барлық организмдерде дерлік ұқсас жолмен жүреді. Мейоздың екі
бөлінуі шартты түрде бірінші мейоз (мейоз I, редукциялық) және екінші мейоз
(мейоз II, эквациялық) деп аталады. Митоз сияқты мейоздық бөліну де
профаза, метафаза, анафаза және телофаза стадияларынан тұрады. Мейоздың
алдында интерфаза процесі, ал онда хромосомалар редупликациясы - ДНҚ-ның
синтезі жүреді.
Редукциялық бөліну І-ші профазадан басталады және ол митоздың
профазасынан принципті түрде өзгеше болады. І-профаза күрделі стадия. Ол
бес кезеңге бөлінеді: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена және
диакинез.
Лептотена (нәзік жіпшелер стадиясы) - митоздың алғашқы профазасын еске
түсіреді. Хромосомалар әлсіз, өте нәзік әрі ұзын (метафазадағыдан 2-5 рет
ұзынырақ) жіпшелер түрінде көрінеді. Электронды микроскоппен бұл кезде
хромосомалардың центромера арқылы қосылған екі хроматидтен тұратындығы
көрінеді. Ал бұл жағдай, мейоздың алдындағы интерфазада хромосомалардың екі
еселенуі болып кеткенін байқатады.
Зиготена (қосарлы жіптер) – көлемі бірдей хромосомаларкон
коньюгацияланып қосылады. Ең басында жекелеген гомолотты хромосомалар
коньюгациялары жүреді. Бұл гомологты хромосомалардың қосылуын синапсис деп
атайды. Зиготенаның соңына қарай олардың қосылуы бүкіл ұзындығы бойынша
аяқталады. Коньюгацияланушы гомологты хромосомаладың әр жұбы бивалент
түзеді. Бұл стадияға стаптонемалық комплекстің көрінуі тән. Электрондық
микроскоппен қарағанда синаптонемалық комплекс коньюгацияланушы
хромосомалар ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
1. Кіріспе
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... 6
2.Тұқым қуалаудың цитологиялық негіздері
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .17
3. Белгілердің тұқым куалаушылығының негізгі заңдылықтары мен тұқым
қуалаушылық принциптері.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
...29
4.Тұқымқуалаушылықтың негізгі заңдары. Мендель заңдылықтары. Моногибридті
будандастыру.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
32
5.Дигибридті және полигибридті будандастыру.
Тәуелсіз тұқым қуалау заңы.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
..37
6.Тіркесе тұқым қуалау және кроссинговер.
... ... ... ... ... ... ... ... ... 47
7. Хромосомадан тыс тұқым қуалау.
Гендердің өзара эрекеттесуі.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
64
8.Өзгергіштік және оны зерттеу әдістері.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .72
9.Мутациялық өзгергіштік оның түрлері.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .78
10. Генетиканың молекулалық негізі.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ..86
11.Адам генетикасы. Адамның тұқымқуалаушылығын зерттеу әдістері ... 92
12.Даму генетикасы, онтогенез, филогенез.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..97
13. Популяциялар генетикасы.
Харди-Вайнберг заңы, мутация сұрақтары.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .102
14.Селекцияның генетикалық негізі. Сорт, тұқым, штамм ұғымдары.
Өсімдіктердегі мутациялық селекция. Жануарлар селекциясы.
... ... ... ... ...108
15.Генетика және биотехнология. Гендік инженерия, биотехнологиялық
зерттеулердің дүние жүзіндегі және Қазақстандағы қазіргі
жағдайына шолу.
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ...112
Қолданылатын әдебиеттер тізімі.
Дәріс № 1
Дәріс тақырыбы: Кіріспе
Жоспары:
1.Генетика пәні
2. Генетика ғылымының негізгі мәселелері және олардың практикалық маңызы
3. Генетиканың қысқаша даму тарихы және негізгі даму кезеңдері
4. Генетиканың басқа ғылымдармен байланысы
5. Генетиканың зерттеу әдістері
Лекцияның мақсаты: Студенттерді тұқымқуалаушылық пен өзгергіштік
қасиеттерін зерттейтін жаңа пәнмен таныстыру.
Лекцияның мазмұны:
Генетика биология ғылымдарының ішінде негізгі орындардың бірін алады.
Өйткені ол тірі организмдердің негізгі қасиеттері тұқым қуалаушылық пен
өзгергіштікті зерттейді. Тұқым қуалаушылық пен өзгергіштіктің заңдылықтары
кез-келген организмге тән, сондықтан генетика жинақтаушы ғылым ретінде
барлық биологиялық ғылымдарға бағыт беріп отырады. Генетиканың әдістері мен
принциптері биологиялық ғылымдардың барлық салаларында қолданылады.
Тірі табиғаттың заңдылықтарын зерттейтін ғылымдардың ішінде генетика
сияқты қарқынды әрі биологияның басқа да салаларымен тығыз байланыста бола
отырып дамыған ғылым кемде-кем. Осыған байланысты, биолог-студенттер
генетиканың негізгі мәселелерін және жаңалықтары мен жетістіктерін оқып
үйренуге талпынуы керек.
Генетика және оның биология ғылымындағы орны
Генетика пәні
Генетика барлық тірі организмдерге тән негізгі екі қасиетті – тұқым
қуалаушылық пен өзгергіштікті зерттейтін биология ғылымының басты бір
саласы.
Тұқым қуалау - тірі организмдердің аса маңызды ерекшеліктерінің бірі.
Тұқым қуалаушылық деп - ата-аналарымен олардың арғы тектері белгілерінің
ұрпақтарына берілуін және ұрпақ пен ұрпақтың арасындағы жалғастықты
қамтамасыз ететін қасиетті айтады. Тұқым қуалаудың арқасында организмдердің
кейбір түрлері миллиондаған жылдар бойы өздерінің ерекшеліктерін сақтап
келе жатыр. Тұқым қуалау көбею процесімен, ал көбею клетканың бөлінуі және
оның құрылымы мен функцияларының көшірмелерінің ұдайы өндірілуімен
байланысты.
Өзгергіштік деп - организмнің бойындағы белгілер мен қасиеттердің
әртүрлі факторлардың әсерінен өзгеруін айтады. Соған байланысты организмде
жаңа белгілер, қасиеттер пайда болады немесе бұрынғылары өзгеріп, кейде
тіпті жойылып та кетеді.
Тұқым қуалаушылық пен өзгергіштік бірімен-бірі қатар жүретін, бір
жағынан бір-біріне қарама-қайшы, сөйте тұра өзара тығыз байланысты
процестер. Тұқым қуалаушылық пен өзгергіштік туралы ілім жер бетіндегі
тіршіліктің пайда болу заңдылықтарын терең де толық зерттеуге мүмкіндік
береді.
Ағылшын ғалымы Ч.Дарвин өз заманында көп ескерілмеген өзгергіштік пен
тұқым қуалаушылықтың заңдылықтарын зерттеуге көңіл бөліп, ұрпақтар әрдайым
өзінің ата-аналарына және ата-бабаларына ұқсас болып келеді, алайда
ешқашанда оның дәл көшірмесі бола алмайды деген пікір айтқан. Сонымен тұқым
қуалаушылық дегеніміз - организмнің көбеюі кезінде өзінің белгі-
қасиеттерімен даму ерекшеліктерін ұрпағына беруі. Тұқым қуалаушылықтың
нәтижесінде организмнің түрлері артына көптеген ұрпақтарды қалдыра отырып
жүздеген миллион жылдар бойында шамалы өзгеріске ұшырайды. Организмдер
белгілі бір жүйеге - түр, туыс, тұқымдас т.с.с. болып топтасады. Мұндай
жүйелілік әр топтағы организмдер ішіндегі ұқсас белгілерді ғана емес,
олардың арасындағы айырмашылықты да сақтайтын тұқым қуалаушылық қасиет
болғанда ғана жүзеге асады.
Белгілердің бірнеше ұрпақ бойы тұрақты сақталуы тұқым қуалаушылықтың бір
жағы ғана, оның екінші жағы - онтогенезде белгілі түрдің дамып жетілуімен
зат алмасу ерекшелігін қамтамасыз етуі. Организмнің жетілуі үшін оған даму
сатылары мен фазалары қажет.
Мысалы, адам зиготасының жіктелуі ұрық жолында басталады, ал ұрықтанудан
кейінгі 5-6 күнде имплантация жүреді, бұдан кейін жеке тканьдер жіктеледі
(дифференцияцияланады), ал сонан соң ғана органдар қалыптаса бастайды.
Бұлардың бәрі клеткада жазылған арнайы бағдарламаларға сәйкес жүреді, яғни
тұқым қуалаушылық арқылы іске асып отырады.
Ата-аналарының ұрпақтарымен байланысы негізінен жынысты көбею арқылы
жүзеге асады. Клетканың бөлінуі алдында әрбір хромосома екі еселенеді.
Бөліну процесінде олар жаңадан түзілген жеке клеткаларға ажырап кетеді.
Клетканың бөлінуіне дейінгі хромосома жиынтығы қанша болса, жаңа түзілген
клетканың ядросындағы толық хромосома жиынтығы сонша болады. Басқа
клеткалармен салыстырғанда жыныс клеткаларында хромосома саны екі есе кем
болады. Ал түрге тән хромосоманың толық жиынтығы ұрықтанған клеткада
қайтадан қалпына келеді. Зигота хромосомасының әр жұбының бір сыңары -
әкесінің, екіншісі анасының қасиеттерін береді. Организм белгілері мен
қасиеттерінің болуы хромосоманың белгілі-бір бөлігі - геннің әсер етуіне
байланысты болады.
Ген - материалдық бөлшек болғандықтан ұрпаққа берілгенде жойылып
кетпейді, қайта әр ұрпақ сайын клетканың бөлінуі барысында өзіне ұқсас
гендерді жасап отырады. Демек дамуы онымен байланысты белгілер де жойылып
кетпейді.
Тағы да бір айта кететін мәселе: анасының организмінде өсіп жетілген
ұрпақ жатырда жатқан кезінде кейбір тұқым қуаламайтын қасиеттерді қабылдай
алады мысалы, жұқпалы ауруларды. Мұндай белгілер туа пайда болған деп
есептеледі. Нерв жүйесі жетілген жануарлардың ұрпақтарында біз бейімделу
реакцияларының ерекше типі функционалдық сабақтастылықты байқаймыз. Бұған
ата-аналарына еліктеушілікті, шартты рефлекс немесе оқыту мен тәрбиелеу
процесінде пайда болатын қасиеттерді жатқызуға болады.
Тұқым қуалаушылық құбылысымен қатар генетика пәні өзгергіштікті де
зерттейді дедік. Өзгергіштік организмнің тұқым қуалайтын қасиеттерінің
әрдайым сақталып отырмауының көрінісі болып табылады. Ол гендердің
өзгеруіне және олардың комбинациясына, сондай-ақ организмнің тұқым
қуалаушылық қасиеттерінің даму процесінде гендер көрінісінің өзгеруіне де
байланысты болады. Сонымен тұқым қуалаушылық ұрпақтар жалғасында
организмдердің ұқсастығын ғана емес, сондай-ақ айырмашылығын да сақтай
алады.
Генетика ғылымының негізгі мәселелері және олардың практикалық маңызы
Генетика тұқым қуалаушылық пен өзгергіштіктің заңдылықтарын жан-жақты
зерттеп, олардың жетістіктерін қоғамды дамыту үшін пайдаланудың жолдарын
шешуде үлкен роль атқарады. Сондықтан да ол биология ғылымының басқа
салаларының ішінде өте маңызды орын алады.
Генетика ғылымы зерттейтін төрт негізгі проблеманы ажыратуға болады:
- Генетикалық ақпараттың сақталу проблемасы. Мұнда генетикалық
ақпараттың клетканың қандай құрылымдарында болатындығы және оның
қалайша сақталатындығы зерттеледі.
- Генетикалық ақпараттың берілу проблемасы. Генетикалық ақпараттың бір
клеткадан екінші клеткаға және ұрпақтан ұрпаққа берілу
заңдылықтары мен механизмдері зерттеледі.
- Генетикалық ақпараттың жүзеге асу проблемасы. Генетикалық
ақпараттың дамып келе жатқан организмнің нақты
белгілерінің қалыптасуына қалай әсер ететіндігі және бұл
жағдайда сыртқы қоршаған ортамен қандай қарым-қатынаста болатындығы
зерттеледі.
- Генетикалық ақпараттың өзгеру проблемасы.
Генетикалық құбылыстардың типтері мен өзгеру себептері зерттеледі.
Қазіргі генетиканың міндеттері тек осы аталған
теориялық проблемаларды зерттеумен ғана шектелмейді. Сонымен қатар генетика
ғылымының алдында көптеген практикалық мақсаттарға қол жеткізуді көздейтін
мәселелер де бар. Генетиканың аса маңызды мәселелерінің бірі ауылшаруашылық
жануарлары мен мәдени өсімдіктердің өнімдерін шығаратын
әдістерді іздестіру. Тұқым қуалаушылық пен өзгергіштіктің заңдылықтарына
сүйене отырып селекционерлер жануарлардың жаңа тұқымдарын,
өсімдіктердің сорттарын және микроорганизмдердің штаммдарын
шығару үшін қажетті бастапқы материалды таңдай алады.
Содан кейін будандастырудың әртүрлі жүйесін, индукциялық мутация,
гибридологиялық талдау т.б. әдістерді қолданады. Өсімдіктерде хромосом
жиынтығын арттыру, яғни полиплоидизациялау әдісі де кеңінен қолданылады.
Полиплоидтар әдетте, өзінің диплоидты туыстарына қарағанда мол өнімді болып
келеді. Адам баласы бидайдың табиғи полиплоидты түрлерін ертеден пайдаланып
келеді, сонымен қатар қарабидайдың, қант қызылшасының, жидек пен қарбыздың
т.б. дақылдардың полиплоидтары қолдан жасалған. Гетерозис немесе
гибридтердің мықты, қуатты болу құбылысы да жануарлар мен өсімдіктер
селекциясында қолданыс тапты. Мысалы, өсімдік шаруашылығында жүгері мен
қонақ жүгерінің линияаралық, сортаралық гибридтері кеңінен қолданылады.
Мендель заңдылықтарына сүйене отырып селекционерлер терілерінің түстері
мен реңі әртүрлі болып келетін бағалы аңдардың жаңа тұқымдарын шығарды.
Генетиканың әдістері балық және құс шаруашылықтарында да қолданылады.
Мутациялық селекция микробиологиялық өндірістің дамуында үлкен роль
атқарды. Атап айтқанда ашытқы саңырауқұлақтарының белокты-витаминді
концентраттарға бай штаммдары және төменгі сатыдағы саңырауқұлақтар мен
бактериялардың құрамында антибиотиктері, витаминдері мен аминқышқылдары
т.б. биологиялық активті заттары көп түрлері шығарылды.
Медициналық генетика мәселелері қазіргі кезде генетиканың басты
проблемаларының бірі болып табылады. Адамда болатын мыңнан астам әртүрлі
тұқым қуалайтын аурулар анықталған. Жер бетіндегі 5 миллиардтан астам
адамның әр буын сайын кем дегенде 10 миллиондайы әртүрлі тұқым қуалайтын
аурулармен ауырады. Ондай ауырулардың қатарына жүйке дерттері (эпилепсия,
шизофрения), эндокриндік (кретинизм), қанда болатын анемияның кейбір
түрлері (гемофилия) т.б. жатады. Сонымен қатар адамның дене құрылысында да
түрлі кемістіктер кездеседі (көп саусақтылық, қоян жырық, бұлшық ет
атрофиясы т.б.) олар да тұқым қуалайды.
Тұқым қуалайтын ауруларды алдын-ала анықтау және дұрыс ем қолдану адамды
кеміс болудан немесе өлімнен сақтандырады. Мысалы, галактоземия (сүт қантын
сіңіре алмау) немесе ароматты аминқышқылдарына өте сезімтал -
фенилкетонурия ауруымен ауыратын, жаңа туған сәбилерді қауіпті жағдайлардан
сақтандыру үшін олардың тамақ рационынан жағымсыз заттарды алып тастау
керек.
Тұқым қуалайтын ауруларды бала туғанға дейін алдын ала болжау немесе
гендік және хромосомдық ауытқулардың гетерозиготалык жағдайын анықтау от
басын құрған кезде сәтсіздіктерді болдырмауға мүмкіндік туғызады. Мұндай
жағдайда халыққа медицито-генетикалық кеңес берудің орны ерекше.
Соңғы кездерге дейін тұқым қуалайтын ауруларды емдеп жазу мүмкін болмай
келді. Қазір ген инжәнериясының жедел дамуына байланысты медицинаның жаңа
саласы - генотерапия қалыптасып отыр, соның көмегімен генетикалық
материалдың бөлінген бөлігін жөндеуге немесе алмастыруға мүмкіндік тумақ.
Микроорганизмдер генетикасының дамуына және көптеген антибиотиктердін
ашылуына байланысты генетика дәрі-дәрмек өндірісінде де ерекше орын алады.
Мыңдаған адамдардың өмірін аман алып қалған антибиотиктердің кең қолданысқа
ие болуы олардың продуценттерінде тұқым қуалайтын өзгерістердің қолдан
жасалуына байланысты болды. Ондай мутациялар ультракүлгін сәулелері,
химиялық агенттер және ренттен сәулелерімен әсер ету арқылы алынды.
Адам баласының шаруашылық іс әрекеті көбінесе табиғи процестермен тығыз
байланысты болып келеді, соған сәйкес орман алқаптары азаяды, су баланстары
өзгереді, суда, ауада және топырақта ластанған қосылыстар пайда болады.
Мұндай қауіпті жағдайлардың зардаптарын жою үшін экологиялық және
генетикалық білім қажет соның ішінде әсіресе организмдердің үлкен топтары
ішінде табиғи жағдайда гендер алмастырып жататын популяциялық генетиканың
заңдылықтарын жақсы білу керек.
Экологиялық генетиканың маңызды бір мәселесі - адам пайдаланатын әртүрлі
физикалық және химиялық факторлардың мутагендік әсерлерін зерттей білу.
Мутагендердің таралуы аномальды гендерді көбейтеді, соның салдарынан тұқым
қуалайтын аурулардың саны артады. Сондықтан медицинада, ауылшаруашылығында
және тамақ өнеркәсібінде қолдануға арналған әрбір жаңа әсер етуші зат
генетикалық тұрғыдан зерттелуге тиісті. Ол үшін генетиктер арнайы тест-
жүйелерін жасайды. Олар: микроорганизмдердің штаммалары, дрозофилалар,
тышқандардың линиялары, жануарлар және адам клеткаларының культуралары.
Қандай заттың болмасын мутаген емес екендігіне көз жеткізген соң ғана барып
қолдануға рұқсат етіледі. Егер барлық мутагендердің 90% канцерогендер
екенін ескеретін болсақ, мұндай генетикалық тұрғыдан сақтандыру шараларының
аса қажет екендігі сөзсіз.
Генетиканың қысқаша даму тарихы және негізгі даму кезеңдері
Тұқым қуалаушылық туралы алғашқы түсініктерді тіпті ертедегі грек
ғалымдары да берген болатын. Грек дәрігері Гиппократ (біздің эрамызға
йінгі 400 жылдары) әкесінің де, шешесінің де "тұқымы" организм
клеткаларының экстрактыларынан тұрады, бұл экстракт өзінің таңбасын жаңа
дараға жеткізеді және оның белгілі бағытта дамуын басқарады деген болжам
ұсынды. Генетиканың дамуына Ч.Дарвиннің "Түрлердің пайда болуы" деген
еңбегі өте үлкен әсер етті. Өз еңбектерінде Ч.Дарвин пайдалы өзгергіштікке
негізделген қолдан сұрыптаудың творчестволық мәнін ашып берді. Тұқым куалау
құбылысын түсіндірмекші болып 1868 жылы өзінің пангенезис гипотезасын
ұсынды. Ол гипотеза бойынша эмбриондар мен эрғанизмдердің барлық
клеткаларында, тканьдерінде өте ұсақ бөлшектер геммулалар түзіледі; ол
геммулалар өсімдіктер мен жануарлардың тамыр жүйкелері арқылы қозғала
отырып жыныс клеткаларына жетеді. Организмнің барлық бөліктерінің құрылымы
мен функциялары туралы ақпарат (хабар) осы жолмен жыныс клеткаларына
түседі. Бірақ, дене шеткалары бөлшектерінің жыныс клеткаларына осылайша
жеткізілуі гуралы түсінік дұрыс емес еді, кейінірек көптеген басқа
зерттеушілердің жүргізген тәжірибелерінің нәтижелері бұл түсінікті жоққа
шығарды. Дегенмен бұл гипотезада ұрпақ белгілерінің дамуын анықтайтын жыныс
клеткаларында ерекше бөлшектер болады, деген дұрыс болжам бар еді.
Сол кезеңдегі бірқатар ғалымдар (Англияда - Т.Найт, Германияда Гертнер,
Францияда - Ш.Ноден т.б.) тұқым қуалау заңдылықтарын ашуға тырысты. Бірақ,
генетика үшін аса маңызды ғылыми деректер жинақталғанымен тұқым
қуалаушылықтың негізгі заңдылықтары толық анықталмады.
1865 жылы чех жаратылыстану зерттеушісі Грегор Мендельдің "Өсімдік
будандарымен тәжірибелер" атты еңбегі жарық көрді. Өсімдіктерді
будандастыру бойынша қойылған ұқыпты тәжірибелер оған тұқым қуалаудың
негізгі заңдарын ашуға мүмкіндік берді. Осы зерттеулерінің нәтижесі 1865
жылы Брно (Словакия) қаласы табиғат зерттеушілер қоғамының отырысында
баяндалды. Бірақ, оның жұмысы өз замандастарының арасында толық қолдау
таппады, сонымен Мендельдің ілімі 35 жыл бойы ұмыт қалды.
1900 жылы Г.Д.Фриз (Голландия), К.Корренс (Германия), Э.Чермак Австрия)
бір-бірімен байланыссыз, әртүрлі объектілермен тәжірибелер жүргізіп,
Мендель тапқан белгілердің тұқым қуалау заңдылықтарын қайтадан ашты,
сондықтан осы 1900 жыл генетиканың дүниеге келген, яғни туған жылы деп
есептелінеді. Тұқым қуалау заңдарының қайтадан ашылып жарық көруі,
өсімдіктер мен жануарлардың басқа түрлерінде де осы заңдылықтардың
болатындығын тексеруге арналған жұмыстардың әрі қарай жүргізіле беруіне
мүмкіндік тудырды. Нәтижесінде Мендель ашқан тұқым қуалау заңдарының
универсальды (әмбебап, жан-жақты) және материалдық негізі бар екендігі
анықталды. Көптеген зерттеушілер организмдердің тұқым қуалау ерекшеліктері
ген деп аталатын хромосома бөлшегіне тәуелді деген қорытындыға келді.
Өзінің келесі даму тарихында генетика бірқатар кезеңдерден өтті, ол
кезеңдер бір-бірімен өте тығыз байланысты. Бұл ғылымның келесі кезеңге көшу
мүмкіндігі ондағы ашылған жаңалықтарға байланысты. Генетиканың даму тарихын
шартты түрде негізгі бес кезеңге бөлуге болады.
• Бірінші кезең 1900-1912 жылдар аралығы. Бұл жылдар Мендель ашқан тұқым
қуалау заңдылықтарының беку жылдары болды. Әр түрлі елдерде, түрлі
объектілермен жасалған гибридологиялық тәжірибелерден орасан көп деректер
алынды, олар Мендель ашқан тұқым қуалау заңдарының универсальды сипатта
екендігін толық дәлелдеді. Аз жылдар ішінде генетика өз алдына ғылым болып
қалыптасты және кең көлемді ғылым ретінде танылды. 1906 жылы ағылшын ғалымы
У.Бэтсон жаңа ғылымның атын - генетика деп атауды ұсынды (латынның geneo -
шығу тегіне, тууға қатысты). 1909 жылы Дания ғалымы В.Иоғансен ген, генотип
және фенотип деген терминдерді ұсынып, оларды биологиялық әдебиеттерге
енгізді. Голландия ғалымы Г.Де Фриз 1901 жылы мутациялық өзгергіштік
теориясын ұсынды, ол теория бойынша организмдердің тұқым қуалайтын
қасиеттері мен белгілері кенеттен өзгереді деген ұғым қалыптасты.
• Генетиканың дамуының келесі кезеңінде (шамамен 1912 жылдан 1925
жылға дейін) тұқым қуалау факторлары хромосомалармен
байланысты екені дәлелденді. Тұқым қуалаудың хромосомалық теориясын жасауда
АҚШ ғалымы Т.Г.Морганның және оның шәкірттерінің
(А.Стертевант, Г.Меллер, К.Бриджес) жұмыстары маңызды роль атқарды. Бұл
авторлар, кейінірек генетикалық зерттеулердің негізгі объектісі болған
жеміс шыбыны дрозофиламен жасаған тәжірибелерінде, гендердің
хромосомаларда бірінен соң бірі тізбектеле орналасатындығын, әр геннің онда
белгілі орны болатындығын және гендердің бір-бірінен белгілі бір ара
қашықтықта орналастындығын анықтады. Тұқым қуалаудың
хромосомалық теориясы биологияның ең ірі жетістігі болды, бұл теория тек
генетикалық мәліметтерге ғана емес, сол сияқты митоз және мейоздағы
хромосомалардың қозғалу сипатына, тұқым қуалаудағы ядроның ролі туралы
мәліметтерге де сүйенді. Генетиканың дамуының бұл кезеңінде көптеген
белгілі генетиктер құнды зерттеулер жүргізді. Генетиканың көптеген
проблемалары бойынша кең көлемде жүргізілген зерттеулер нәтижесінде ол
жылдары қысқа мерзім ішінде тұқым қуалауды зерттеу саласында бұрынғы
Кеңес үкіметі алдыңғы мемлекеттердің қатарына шықты. Генетиканың
дамуында Н.К.Кольцовтың, Ю.А.Филипченконың, З.И.Вавиловтың,
Г.Д.Карпеченконың, А.С.Серебровскийдің т.б. ғалымдардың еңбектері
маңызды роль атқарды.
• Генетиканың дамуының үшінші кезеңінің (шамамен 1925-1940
жылдары) ең басты ерекшелігі - мутацияларды қолдан алу мүмкіндігінің
ашылуы. 1925 жылы орыс ғалымдары Г.А.Надсон мен Г.С.Филиппов
саңырауқұлақтармен, ал 1927 жылы АҚШ ғалымы Г.Меллер дрозофиламен жасаған
тәжірибелерінде рентген сәулелерінің тұқым қуалайтын
өзгергіштіктердің пайда болуына себепкер екендігі туралы мәліметтерді.
Кейінірек 30-40 жылдары химиялық қосылыстардың да мутациялар тудыратыны
анықталды (В.В.Сахаров, М.ЕЛобашев, И.А.Рапопорт). Бұл кезеңде
эволюцияның генетикалық негіздерін зерттеу бағытындағы жұмыстар да
дамыды (С.С.Четвериков, Р.Фишер, Дж.Холдейн, С.Райт).
• Төртінші кезең шамамен 40-шы жылдардан 1955 жылға дейінгі уақытты
қамтиды. Бұл кезең биохимиялық және физиологиялық белгілер генетикасы
бойынша ғылыми жұмыстардың дамуымен сипатталады. Әртүрлі
организмдердің, соның ішінде дрозофила мен нейроспораның тұқымқуалайтын
белгі-қасиеттерінің қалыптасуы негізінде биохимиялық процестердің
жататындығын зерттеу геннің әрекетін түсіндіруге мүмкіндік туғызды. Дж.
Бидл және Э. Тэтум қандай болмасын ген организмде бір ғана ферменттің
түзілуін анықтайды деген қорытындыға келді. Содан келіп, "бір ген - бір
фермент", деген ұғым қалыптасты, кейінірек бұл ұғым "бір ген -бір белок",
"бір ген - бір полипептид" деген қағидаға ұласты.
Микроорганизмдер гендерінің құрылымын молекулалық деңгейде талдауға
мүмкіндік беретін бірсыпыра жаңа генетикалық құбылыстар ашылды.
Генетиканың даму тарихындағы осы кезеңнің соңғы жылдарында
бактерияларда генетикалық трансформация мен
трансдукция құбылыстарының табиғаты анықталды. Вирустардың
инфекциялық элементі олардың өз нуклеин қышқылдары болып табылатындығы
белгілі. Ф.Крик пен Дж.Уотсонның 1953 жылы ДНҚ молекуласының құрылысын
анықтауы аса зор жетістік болды. Молекулалық биология мен молекулалық
генетиканың келешектегі көптеген бағыттарының дамуында ДНҚ-ның
құрылысының анықталуы орасан зор роль атқарды.
Қарастырылып отырған кезеңнің басында бұрынғы Кеңес Одағында генетикалық
зерттеулер біршама қарқынды дамып, дүние жүзіндегі алғашқы орындардың
біріне ие болды. Бірақ, 40-шы жылдардың соңында КСРОда Мендель заңдарын,
тұқым қуалаушылықтың хромосомдық теориясының негізгі қағидаларын толық
жоққа шығарған Т.Д. Лысенконың көзқарасы кең етек алды.
1948 жылдың тамыз айында ВАСХНИЛ-дің (Бүкілодақтық
ауылшаруашылығы академиясы) ғылыми сессиясы болып, әртүрлі ғылыми
мекемелерде жүргізіліп жатқан генетикалық зерттеулер лысенкошілдер
тұрғысынан қатаң сынға алынды. Соның салдарынан генетикалық ғылыми
мекемелер мүлдем жабылып атақты генетик-ғалым, академик Н.И.Вавилов
бастаған белгілі оқымыстылар қуғынға ұшырап, көпшілігі абақтыға
жабылды. Бұл Кеңес Одағы генетикасы тарихындағы ең ауыр кезең болды.
Т.Д.Лысенкомен оның жолын ұстаған оқымысты сымақтылардың
көзқарастарының уақытша қолдау табуы олардың берген ұсыныстарының негізінде
ауылшаруашылық өсімдіктері мен жануарларының өнімі күрт артады деген құрғақ
уәдеге байланысты болды. Өмір ол ұсыныстардың қате екендігін және
Т.Д.Лысенконың жүре пайда болған белгілердің тұқым қуалау туралы
антигенетикалық концепциясынық дұрыс еместігін көрсетті.
Бірақ, мұндай өзгерістер болғанға дейін бұрынғы Кеңес
Одағында генетикалық зерттеулер жоғарыда айтылғандай тоқтап қалды. Жоғары
оқу орындарында генетика пәні оқытылмады және генетикалық әдебиеттердің
баспадан шығарылуына тыйым салынды.
КСРОда генетиканың қайта жаңғыруы кеңестік биология ғылымы
Т.Д.Лысенконың теріс көзқарастарынан құтылғаннан кейін, тек 60-шы жылдардың
бас кезінде ғана басталды.
• Генетиканың қазіргі даму кезеңі (1955 жылдан осы уақытқа дейін) тұқым
қуалау құбылыстарын молекулалық деңгейде зерттеумен сипатталады.
Генетиканың дамуының осы кезеңінде ашылған жаңалықтарды жай ғана санап
айтудың өзі көп орын алар еді, дегенмен осы жетістіктердің кейбіреулерін
атап өтейік олар:
• генетикалық кодтың анықталуы;
• геннің химиялық синтезі;
• кері транскрипция құбылысының табылуы;
• гендердің экзон - интрон құрылымының ашылуы;
• рекомбинанттық ДНҚ технологиясы;
• генетикалық және клеткалық инженерия бойынша жұмыстардың
дамуы.
Қазіргі уақытта клеткалық және генетикалық инженерияның көптеген
әдістері биотехнологияның практикалық мақсаттары үшін пайдаланыла бастады.
Келтірілген генетиканың қысқаша даму тарихы және оны бес кезеңге бөлу бұл
ғылымның жалпы дамуының және оның қалыптасуының негізгі сатыларымен
таныстыру мақсатымен берілді. Жоғарыда аталған негізгі қағидаларға біз
келешекте нақты тоқталамыз, бірақ осы жай тізімнің өзі генетиканың әлі жас
ғылым болғанымен де, оның зор жетістіктерге жеткендігін көрсетеді.
Генетиканың әртүрлі бағыттарының дамуына Қазақстан ғалымдары да үлкен
үлестерін қосты. Қазақстанда генетика саласындағы алғашқы зерттеулер 30-40
жылдары басталды. Республикада бидай, арпа, сұлы, жүгері, қант қызылшасы
және басқа ауылшаруашылық дақылдарының (К.Мынбаев, Г.З.Бияшев,
А.М.Ғаббасов, Н.Л.Удольская, І.Ә.Әбуғалиев, Р.А.Уразалиев т.б.), раушан,
сирень, астра гүлдерінің және ағаш, бұта, шөптесін өсімдіктердің
(Е.Х.Узенбаев, М.В.Бессчетнова, А.Ж.Жангалиев т.б.) мол өнімді сорттары
шығарылды. Қазақстан ғалымдарының алшақ будандастыру жөніндегі еңбектері
бүкіл елімізде, сондай-ақ шетелдерде де танымал болды. Алшақ будандастыру
әдісімен мол өнімді мал тұқымдары шығарылды. Мысалы, жабайы арқарды
пайдаланып қойдың арқар меринос тұқымы алынды (Н.С.Бутарин, Ш.Жандеркин,
Ә.Е.Есенжолов) биязы және биязылау жүнді, кроссбредой тұқымдарын алудың
генетикалық-селекциялық негіздері салынды. В.А.Бальмонт, М.Ә.Ермеков,
А.Е.Елеманов, Ф.М.Мүхаметқалиев, Қ.Медеубеков, М.К.Кройтер т.б.).
Республика селекционерлері тұқым таңдау, жұптастыру, аса бағалы
генотиптерді іріктеп, селекцияда пайдалану тәсілдерін қолдана отырып, ақбас
сиырын, алатау, әулиеата сиырларын, қазақтың биязы жүнді қойын, оңтүстік
қазақтың мериносын, биязылау жүнді дегерес ойын, жүндес ешкіні, қостанай
жылқыларын, жетісу шошқасын шығарды.
Қазақстанда молекулалық биология және гендік инженерия саласындағы
зерттеулер 60-шы жылдар аяғында басталды. Бұл зерттеулер ҚР ҰҒА-ның
құрамында молекулалық биология және биохимия институты ашылғаннан кейін
(1983) үдей түсті. Өсімдік клеткасындағы хромосомалар зерттеліп, олардың
бидай эмбриогенезі кезінде белок құрастыруға, бұл процесті реттеуге
қатысатыны анықталды. Өсімдік гномының молекулалық құрылымы мен оның
экспрессиясы, клеткалық иженерия мен биотехнология мәселелері зерттелді.
Академик М.Ә.Айтхожиннің басқаруымен жүргізілген бұл жұмыстар бүкіл дүние
жүзіне танымал болды. Осы еңбектері үшін М.Ә.Айтхожин бұрынғы Кеңес
Одағындағы ғылым мен техника саласындағы ең жоғарғы Ленин сыйлығының
лауреаты (1986) болды.
Микроорганизмдер селекциясының генетикалық негіздері кеңінен зерттелді
және мутагендік факторлардың тигізетін әсерлері зерттеліп,
микроорганизмдердің практикаға қажетті мутагенді формалары алынды
Л.Х.Шығаева). Вирустар генетикасы және экологиялық генетика саласында да
маңызды зерттеулер жүргізілді (Н.Б.Ахматуллина). Соңғы уақытта Республикада
молекулалық генетика (Р.І.Берсімбаев), радиациялық генетика
(К.Қ.Мүхамбетжанов, А.Т.Сейсебаев) салалары бойынша ғылыми зерттеулер
жүргізілуде. 1995 жылы ҚР ҰҒA құрамында Жалпы генетика және цитология
институты ашылып, генетиканың жаңа салаларында да ғылыми зерттеулер жүргізу
жолға қойылуда.
Генетиканың басқа ғылымдармен байланысы
Тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті зерттеудегі генетиканың қысқаша даму
тарихынан оның басқа биологиялық ғылымдармен, ең алдымен эволюциялық
іліммен байланыстылығын көреміз.
Генетиканың дамуында цитология ғылымы үлкен орын алады. Хромосомалардың
құрылысы және оның қозғалу сипаттары жөніндегі классикалық зерттеулер
нәтижесінде табылған негізгі фактілер мен заңдылықтар, сол сияқты қазіргі
цитологиялық әдістермен (электрондық микроскопия, цитофотометрия,
радиоавтография) зерттеуден алған жаңа мәліметтер, тұқым қуалау мен
өзгергіштіктің цитологиялық негіздері жөніндегі біздің түсінігімізді едәуір
кеңейтті.
Соңғы үш онжылдықтар ішінде генетиканың дамуы биохимия және молекулалық
биологиямен тығыз байланысты. Өйткені геннің құрылысы мен әсерін зерттеу
оның химиялық табиғатын білмей тұрып ешқандай мүмкін емес. Жеке организмнің
тіршілігі мен оның онтогенезіне әсер ету биохимиялық және молекулалық
процестер арқылы ғана жүзеге асырылады. Рекомбинантты ДНҚ әдістерінің
дамуы, яғни әртүрлі биохимиялық манипуляциялар арқылы гендерді
бөлу генетикалық процестердің молекулалық механизмдерінің көптеген
мәселелерін түсінуге мүмкіндік береді.
Вирустар мен бактерияларды зерттеу объектілері ретінде пайдалану
генетиканың микробиология және вирусологиямен өзара тығыз байланысын
қамтамасыз етті. Плазмидтердің генетикалық құрылымын, олардын
рекомбинациялану процестерін, генетикалық реттеу механизмдері мен
фенотиптік көріністері, ауыспалы генетикалық элементтермен эксперименттер,
ДНҚ-ның гибридті молекулаларын конструкциялау әдістері, фагтардың,
плазмидтер және бактериялардың нуклеин қышкылдарымен жүргізіліп жатқан
зерттеулер қазіргі микроорганизмдер генетикасының барлық бағыттарда дамуына
мүмкіндік туғызады.
Генетиканың дамуына басқа да көптеген биология ғылымының салалары -
физиология, эмбриология, иммунология т.б. үлкен әсер етті.
Жоғарыда көрсетілгендей, генетиканың алдында тұрған көптеген мақсаттар
мен міндеттерді шешу физиканың, химияның, математиканың қазіргі
жетістіктерін пайдаланбайынша ешқандай да мүмкін емес.
Генетиканың зерттеу әдістері
Тұқым қуалау мен өзгергіштікті зерттеуде бірқатар әдістер қолданылады.
Олардың ең негізгісі генетикалық талдау болып табылады.
Жынысты көбеюде организмдердің жеке қасиеттері мен белгілерінің тұқым
қуалауын және тұқым қуалау заңдылықтарын талдауға мүмкіндік беретін
будандастыру жүйесін сол сияқты гендердің өзгергіштігі мен олардың
комбинаторикасын зерттейтін әдісті гибридологиялық талдау деп атайды. Бұл
генетикалық талдаудың ішіндегі ең негізгісі. Бұл әдістің мәні бір немесе
бірнеше белгілері арқылы бір-бірінен ажыратылатын организмдерді
будандастыру (гибридизация) болып табылады. Осындай будандастырулардан
алынған ұрпақтар гибридтер болып табылатындықтан, бұл әдіс гибридологиялық
әдіс деп те аталады. Сонымен, гибридологиялық талдау генетиканың ең негізгі
және арнайы әдісі болып табылады. Оған сонымен қатар математикалық
статистиканың элементтері де енеді.
Математикалық әдіс, әдетте, будандастыру бойынша жүргізілген
тәжірибелердің нәтижелерін өңдеу, белгілердің өзгергіштігін зерттеу және
зерттелген белгілер арасындағы байланыстарды табу үшін қолданылады.
Семьялардағы немесе туыс адамдар арасындағы тұқым қуалаушылыққа талдау
жасау арқылы олардың белгі қасиеттерінің ұрпақтарға берілуін зерттеуге
мүмкіндік беретін генетикалық әдістің бір түрін генеалогиялык деп атайды.
Бұл әдіс көптеген тұқым қуалайтын аурулардың себебін табуға мүмкіндік
берді.
Хромосомалар құрылысының ерекшеліктері цитологиялық әдістің көмегімен
зерттелетінін ерекше атап айтқан жөн. Хромосомалар функцияларына және
олардың жаңадан өзін өзі өндіру механизмдеріне талдау жасау үшін тұқым
қуалаудың цитохимиялық, биохимиялық және цитогенетикалық әдістері де кең
түрде қолданылады. Геннің әсері және организмнің жеке дамуы процесіндегі
оның көрінісі онтогенетикалық әдіспен зерттеледі.
Онтогенетикада гендер әсерін талдаудың алуан түрлі тәсілдері
қолданылады: тұқым қуалау қасиеттері әр түрлі тканьдерді трансплантациялау,
бір клетканың ядросын екінші клеткаға ауыстыру, тканьдерді өсіру әдісі,
клеткалық селекция, эмбриологиялық, иммунологиялық және талдау жасау т.б.
Молекулалық биология мен молекулалық генетиканың дамуы биополимерлерді
зерттеудегі физика-химиялық әдістердің кең қолданылуына байланысты болды.
Қорытындылап айтқанда генетика тұқым қуалаушылықты және тұқым қуалайтын
өзгергіштікті негізгі үш бағытта зерттейді: 1) организмнің көбею
процесіндегі гендердің жағдайы; 2) геннің материалдық құрылымы; және 3)
геннің онтогенез барысындағы өзгергіштігі мен қызметі (әсері).
Бақылау сұрақтары
1. Генетика пәні туралы түсінік беріңіздер.
2. Генетиканың негізгі проблемаларын атаңыздар және оларға қысқаша
3. сипаттама беріңіздер.
4. Генетиканың даму тарихына қысқаша анықтама беріңіздер.
5. Генетиканың негізгі әдістерін атаңыздар.
6. Генетиканың басқа ғылымдар мен практика үшін маңызы қандай?
Дәріс № 2
Тұқымқуалаушылықтың материалдық негіздері. Клетканың құрылысы. Клетканың
бөлінуі. Митоз, мейоз. Тұқымқуалаушылықтың молекулалық негізі.
Дәріс тақырыбы: Тұқым қуалаудың цитологиялық негіздері
Жоспары:
1.Клетка тіршіліктің негізі
2.Митоз
2.1Ингерфазаның G1 - кезеңі
3.Хромосомалардың құрылысы және функциясы
4. Мейоз
5. Гаметогенез. Жануарлар мен өсімдіктердің жыныс клеткаларының түзілуі
6. Мейоздың биологиялық маңызы
Лекцияның мақсаты: Студенттерге тұқымқуалаушылық пен өзгергіштік
қасиеттерін, тұқым қуалаудың цитологиялық негіздерімен таныстыру.
Лекцияның мазмұны:
Клетка тіршіліктің негізі
Клетка тіршіліктің негізі, яғни ол тірі материяның құрылымды
функционалдық байланысының универсалды бірлігі болып табылады. Ағылшын
ғалымы Роберт Гук 1665 жылы алғаш рет өзі ойлап тапқан микроскоп арқылы
тоздың (пробка) жұқа кесіндісінен ұсақ ұяшықтар көрді, сондықтан осы жылды
клетканы зерттеудің бастамасы деп қарауға болады. Ол тоз құрылысының бірдей
еместігін, оның торшаларға ұқсас өте үсак қуыстардан тұратынын анықтады
және сол қуыстарды клеткалар (клетка -латынша cellula - ұя, үйшік тор деген
мағынадағы сөз) деп атады. Микроскоптардың жетілдірілуіне сәйкес өсімдіктер
мен жануарлар организмдерінің клеткалық құрылысы туралы көптеген жаңа
мәліметтер жинақталды. 1839 жылы Чехославакия ғалымы Пуркинье клетка
ішіндегі тірі бөлшектерді айқындау үшін цитотазма деген терминді кіргізді.
Шамамен сол жылдары немістің екі ғалымы - ботаник М.Шлейден мен зоолог
Т.Шванн клетка туралы өздерінің жалпы шолуларын жасады, ол шолулар
кейінірек клеткалық теория деп аталды. Клеткалық теория бойынша барлық
жануарлар мен өсімдіктердің денесі клеткалардан тұрады, клетка -
тіршіліктің негізгі бірлігі. 1855 жылы неміс биологы Рудольф Вирхов бірінші
рет жаңа клеткалар тек қана өзіне дейінгі клеткалардың бөлінуі нәтижесінде
пайда бола алады деген пікір айтты. Клеткалық теория XIX ғасырдағы ең ірі
ғылыми жаңалықтардың бірі болып табылады. Сонымен қатар ол тірі табиғаттың
бәріне ортақ және олардың шығу тегі мен эволюциялық дамуының бірлігі туралы
түсініктеріміздің негізі болып есептеледі. Клеткалық теория ұғымына тек
клетканың құрылымдық бірлігі ғана емес, функциялық бірлігі де кіреді.
Клеткада тірі организмдерге тән барлық ерекшеліктер болады. Клеткалық
теория жалпы биологиялық мәні бар тұжырымды теориялардың болып есептеледі.
Өсімдіктер мен жануарлардың сан алуан клеткалары, бір организмнің әртүрлі
органдарының клеткалары өздерінің көлемі, формалары, ішкі құрылыстары
жөнінен бірінен-бірі таң қаларлықтай өзгеше болып келеді, бірақ ол
клеткалардың бәрінің де бірқатар жалпы ерекшеліктері бір. Клеткаларды
зерттеу үшін жарық микроскоптарының көмегімен көруге болатын тұрақты немесе
уақытша препараттар пайдаланылады.
Мұндағы клеткалар немесе олардың ұсақ құрылымдары арнаулы түстермен
боялады немесе олар боялмаған күйінде зерттеледі. Клеткалардың өте ұсақ
құрылымдарын зерттеу үшін электрондық микроскоп пайдаланылады.
Жануарлар, өсімдіктер, саңырауқұлақтар клеткаларының жалпы құрылысы
негізінен бірдей.
Клетка құрылысының жинақы схемасында құрамында хромосомалары бар ядросы
және ішінде өзін-өзі ұдайы өндіретін органоидтары - митохондриялары мен
хлоропластары (өсімдіктерде) бар цитоплазмасы болатыны көрсетілген.
Олардан басқа, эукариоттар цитоплазмасында әр уақытта тұрақты түрде
болатын, бірақ өзін-өзі өндіруге қабілетсіз органоидтарда болады. Оларға
Гольджи аппараты, вакоульдар, лизосомалар жатады. Бактериялардың
(прокариоттардың) клеткалары басқаша типте құрылған. Оларда қалыптасқан
клеткалық ядро болмайды. Ядроның орнына эукариоттар клеткасының ядросына
ұқсас - нуклеоидтары болады. Әр клетка плазмалық мембранамен қоршалған.
Плазмалық мембрана цитоплазманы қоршап тұрады және клетка ішіндегі зат
алмасуының реттелуінде аса маңызды роль атқаратын клетканың функционалды
бөлігі болып табылады. Клеткаға түсетін барлық қоректік заттар және
клеткадан шығарылатын бүкіл қалдықтар немесе секреция өнімдері осы мембрана
арқылы өтеді.
Тыныштықта тұрған клеткалардан екі қабат ядролық
мембранамен қоршалған сфералық ядроны ажыратуға болады. Ядро көбінесе
клетканың ортасында орналасады. Бірақ кейбір клеткаларда ол еркін орын
ауыстыра алады және клетканың кез келген бөлігінде орналасуы мүмкін. Ядро
клеткада өте маңызды роль атқарады, ол клетка қызметінің активтілігіне
бағыт береді. Бөлінуі басталмаған клетканың ядросы микроскоппен
қарағанда біркелкі сияқты көрінеді. Ондай ядродан қабықшаны, бір немесе
бірнеше ірірек денешіктерді яғни - ядрошықтарды, кейде тағы да бір ұсақ
гранулаларды байқауға болады. Бірақ бөлінуге кіріспеген кейбір ядролардан
едәуір үлкен құрылымдар - хромосомаларды да табуға болады. Хромосомалар -
құрамында түқым қуалау бірліктері немесе гендері бар таяқша тәріздес
денешіктер. Клеткалардың белінулері аралығында хромосомалар ұзын, өте нәзік
хроматин жіпшелеріне айналады. Оларды тек электронды микроскоппен ғана
көруге болады. Ядрошықтардың ішінде рибосомалар түзіледі. Клетканың
бөлінуге дайындалуы кезінде ядрошықтар жойылады да кейіннен қайта пайда
болады.
Хромосомалардың құрамындағы ДНҚ арқылы ядро клетканың дамуы мен оның
тіршілік әрекеттерін басқаруда маңызды қызмет атқарады.
Ядрода тек белгілі бір клетканың белгілері мен қасиеттерінің немесе ол
клетканың ішінде жүретін тіршілік процестерінің (мысалы, белоктың
синтезделуі) ғана емес, сол сияқты организмнің барлық белгілері туралы да
тұқым қуалау ақпараты сақталады. Ақпарат - хромосомалардың құрамына кіретін
оның ең маңызды бөлігі - ДНҚ молекулаларында жазылған. Клетка тыныштық
күйде түрғанда (яғни, клеткалардың екі бөлінулері аралығындағы кезеңде)
хроматиндер ядрода шашырап жатады. Клетканың бөлінуге дайындалу процесінде
хроматин жинақталып тығыздалады, сөйтіп, хромосомалар түзіледі, содан соң
пайда болған хромосомалар бөлінген екі жаңа клеткаға бірдей тарайды.
Митоз
Бөлінуге кіріскен кез келген клетка бірқатар өзгерістерге ұшырайды, сол
өзгерістерден клеткалық циклді құрайды. Клеткалық цикл төрт кезеңнен
тұрады: синтезге дейінгі (G1), ДНҚ синтезі (S), синтезден кейінгі (G2) және
митоз (М).
Көпшілік организмдер үшін клеткалық циклдің ұзақтығы 10-нан 50 сағатқа
дейін болады. Митоздың дәл өзі клеткалық циклдің 17 - 110 бөлігінен
аспайтын уақытта өтеді. Мысалы: сүтқоректілерде М- 1,0-1,5 сағатқа, G1 - 8-
12 сағатқа, G2 - 2,0-5 сағатқа, S - 6-10 сағатқа созылады.
Көп клеткалы организмдердің бәрінде де митоздық бөліну жүреді. Митоз
ядроның өзінің бөлінуі - кариокинезден және цитоплазманың бөлінуі
-цитокинезден тұрады. Клетка бөлінулерінің арасындағы кезең интерфаза деп
аталады. Интерфаза мен митоз клеткалық циклді құрайды. Митоз барысында
клетка бірқатар өзгерістерге ұшырайды, ол өзгерістер бірнеше фазаларға
бөлінеді: профаза, метафаза, анафаза және телофаза.
Клетка бөлінбей тұрған кезде, яғни интерфазада, метаболитгік процестер
интенсивті түрде жүріп жатады. Соның негізінде клетканың өсуі мен оның
келесі бөлінуіне қажетті әр түрлі заттар синтезделеді.
Ингерфазаның G1 - кезеңі
Ингерфазаның G1 - кезеңінде клетка тіршілігі үшін аса қажетті заттар -
нуклеотидтер, аминқышқылдары, ферменттер т.б. синтезделеді. Бұл ең ұзақ
кезең, сонан соң ДНҚ синтезі жүретін - S - кезеңі келеді. Клеткадағы ДНҚ
мөлшepi екі есе артады. Осы уақыт ішінде басқа да заттар - РНҚ және
белоктар синтезделеді. Синтезден кейінгі G; - кезеңінде РНҚ және басқа да
заттар синтезделе береді. Бұл кезеңде клетка келесі митозға
қажетті энергия жинақтайды. Осы кезеңде ДНҚ-ның жаңадан түзілген
тізбектерінің негізінде,клеткада әр хромосоманың екі еселенуі
басталады. Интерфаза негізінде хромосомалар активті түрде қызмет
жасайды, және микроскоппен қарағанда олар көрінбейді. Митоздың
профазасында хромосомалар ширатылады, қысқарады және жуандайды.
Сондықтан осы кезеңде олар бір центромера арқылы біріккен екі
хроматидтен тұратын құрылым ретінде көрінеді. Хроматидтер
интерфазадағы хромосомалардың екі еселену процесінде пайда болады.
Профазаның соңына қарай ядрошықтар жойылады, ядролық мембрана ериді. Сөйтіп
хромосомалар цитоплазмада жатқандай болып шығады. Клеткада бөлінудің арнайы
механизмі болады. Профазаның басында хромосомалар бүкіл ядро бойынша
біркелкі таралады, ал профазаның соңында ядролық мембранаға жақындайды.
Жіпшелердің күшті ширатылуына байланысты хромосомалардың ұзындығы едәуір
қысқарады.
Ядролық мембрана еріген соң хромосомалар экватор бағытына қарай жылжиды.
Митоздың бұл стадиясы прометафаза деп аталады. Хромосомалардың жылжуы
центромера учаскелеріне бекіген ахроматин жіпшелері (ұршық тәрізді) арқылы
жүзеге асады. Барлық хромосомалардың центромералары экватор жазықтығына
жеткен кезде, клетка метафаза стадиясына көшеді деп айтуға болады. Егер осы
стадиядағы клетканы микроскоппен қараса, онда барлық хромосомалардың бір
жазықтықта жатқанын және экваторлық немесе метафазалық пластинка деп
аталатын құрылым түзетінін жақсы көруге болады. Осы стадияда клеткадағы
хромосомалардың санын есептеу, олардың құрылымын зерттеу және мөлшерін
анықтау жұмыстары оңай жүргізіледі. Метафазада байқалатын хромосомалардың
саны мен пішіні түрдің кариотипін сипаттайды.
Митоздың келесі фазасы - анафаза бұл центромера учаскесінің бөлінуімен
сипатталады, осы бөлінудің нәтижесінде хроматидтер хромосомаларға айналады.
Екі полюстерден келетін ұршық тәріздес жіпшелер хромосомаларды қарама-қарсы
полюстерге тарта бастайды. Клетканың профазасында қанша хромосома болса,
анафазаның соңында әр полюстерде соншама хромосомадан болады.
Телофаза - митоздың ақырғы стадиясы бұл хромосомалардың полюстерге
толық ажырауымен бітеді. Профазада болатын барлық процестер телофазада да
қайталанады, бірақ олар керісінше жүреді, яғни ядролық мембрана түзіледі,
ядрошықтар пайда болады, хромосомалар тарқатылады (деспирализация) және
олар жіңішкеріп ұзара бастайды. Микроскоппен қарағанда қайтадан тек тор
құрылым көрінеді. Осымен ядроның бөлінуі - кариокинез аяқталады. Осы
уақытта цитоплазманың бөлінуі - цитокинез де қоса жүреді. Жануарлар
клеткаларында, олардың ортасында, шетінен орталығына қарай тартылу пайда
болады да, біртіндеп клетканы екіге бөледі. Өсімдіктер клеткаларында
керісінше, клетка қабығы фрагмопласт элементтері есебінен пайда болады да
орталықтан шетке қарай жүреді. Митоздың нәтижесінде бір клеткадан ұсақ
хромосомалары бар екі клетка пайда болады. Сонымен, митоз организмдегі
сабақтастылықты және хромосомалар жиынтығы мен оның санының тұрақтылығын
қамтамасыз етеді. Мұнда жануарлар мен өсімдіктер клеткаларына тән митоздың
жүрісіне қысқаша сипаттама бердік. Бірақ бұл процестің кейбір өзгешеліктері
кездеседі. Мысалы, сахаромицеттерде (саңырауқұлақтарда) барлық митоз
процесі ядролық мембрана ішінде өтеді. Жалпы клеткалық цикл мен митоздық
бөлінудің генетикалық бақылауда болатынын атап айтқан жөн. Гендер ДНҚ
репликациясының, цитокинездің, хромосома жіпшелерінің ширатылуы мен
тарқатылуының тағы басқаларының жүзеге асуына бақылау жасайды.
Хромосомалардың құрылысы және функциясы
Жоғарыда атап өткеніміздей, әрбір ядрода хромосомалардың тұрақты саны
және олардың әрқайсысының өзіне тән генетикалық мәні болады. Әрбір
хромосома хромонема деп аталатын ДНҚ жіпшесінен тұрады, ол жіпшенің бойында
тізілген моншақ сияқты құрылымдар - хромомерлер орналасқан. Хроомосоманың
міндетті түрде болатын құрылым ерекшелігіне бірінші жинақталу (перетяжка)
жатады, ол хромосоманы екі бөлікке бөледі. Бірінші жинақталудың ішінде
ерекше түзіліс - центромера болады, ол хромосомалардың митоздық бөлінуінде
маңызды роль атқарады. Центромера прафазадағы хромосомалардың пішінін
анықтайды.
Егер центромера хромосоманың ортасында орналасса және хромосоманы тең
екі иыққа бөлсе, онда хромосоманың құрылымы X- тәріздес болады, оны
метаорталықты хромосома деп атайды. Центромера хромосоманы тең екі иыққа
бөлмесе, ондай хромосомаларды акроцентрлі хромосомалар деп атайды. Егер
центромера хромосоманың ұшына өте жақын орналасса және хромосома
иықтарының біреуі ғана анық көрінсе, оны телоорталықты хромосома деп
атайды. Кейбір хромосомалардың ішінде екінші бунақталу болады. Кейде екінші
бунақталудың көрінуі қаншалықты анық, хромосома иықтарының біреуінің шеткі
бөлігі ол хромосома мен тек жіңішке жіп арқылы ғана жалғасқан сияқты болып
көрінеді. Ондай хромосома серікті (қосшы) хромосома деп аталады.
Клеткалар бөлінгенде хромосомалардың морфологиялық ерекшеліктері
өзгермей сақталады. Клетка бөлінер алдында әр хромосома да бөлінеді. Бұл
процесс ядродағы хромосомалар санының екі еселенуіне әкеледі. Сомалық
клетка ядроларындағы ДНҚ-ның мөлшері жыныс клеткаларының ядроларына
қарағанда екі есе көп болады. Клеткалардың бұл екі типі бір-
бірінен хромосомаларының саны бойынша ажыратылады. Жыныс клеткаларындағы
хромосомалардық саны гаплоидты деп аталады және n белгісі арқылы
белгілгіленеді. Көп клеткалы организм денесінің сомалық
клеткаларында хромосомалардың саны екі есе көп болады, және оны диплоидты
деп атайды (2n). Морфологиясы, құрылысы және көлемі бірдей жұп
хромосомаларды гомологты немесе ұқсас хромосомалар деп атайды.
Хромосомалардың әр жұбының біреуі аналық, екіншісі аталық организмнен
келеді. Әртүрлі организмдердің сомалық тканьдері клеткаларындағы
хромосомаларды зерттеу тканьдердің тек өзіне ғана тән хромосома
болатынын көрсетгі. Әр түрге тән хромосомалар жиынтығының ерекшеліктері –
хромосомалардың саны және формасы (пішіні) оның кариотипі деп аталады.
Кариотиптегі хромосомалар саны жануарлар мен өсімдіктердің құрылым
деңгейімен байланысты емес. Жоғары сатыдағы организмдерге қарағанда
қарапайым организмдердің хромосомалар саны көп болуы мүмкін.
Хромосомаларды жұбымен топтастыра отырып, профазалық немесе метафазалық
хромосомалардың микрофотографиялары бойынша идиограмма (хромосомаларды
ұзындығы бойынша орналастыру) құруға болады. 79-шы жылдардың басында
дифференциалды түс әдісі хромосомаларды бір-бірінен ажыратуға мүмкіндік
берді. дрозофиланың), ішек клеткаларының, мальпиги түтікшелерінің
клеткалары -ядроларынан табылды. Алып хромосомалар, сол сияқты кейбір
өсімдіктер синергидтерінің ядроларынан, қарапайым жануарлардан да табылды.
Интерфазалық сомалық және жыныс клеткаларындағы хромосомаларға қарағанда,
алып хромосомалар олардан 100-200 есе ұзын және 1000 есе жуан. Алып
хромосомаларды қарағанда, олардан көлденең жолақтар көрінеді. Ондай
жолақтар ашығырақ және күңгірттеу - дискілердің кезектесуінен түзіледі. Ол
жолақтар - дискілер бір-біріне тығыз жанасқан, күшті ширатылған
хромонемалар учаскелері немесе хромомерлер болып табылады. хромомерлер
политенді хромосомалар деп аталады. Дискілердің көлемі мен морфологиясы өте
өзгергіш келеді, бірақ әр хромосома үшін олар тұрақты және оны ұқсастыру
(идентификациялау) үшін маркер қызметін атқара алады.
Алып хромосомаларға тән аса үлкен көлемділік пен пішіндер, олардың
барынша көп тарқатылуы және хромосомалардың ажырап кетпей ұдайы өзін-өзі
өндіруі нәтижесінде пайда болады.
Ядро мен клетканың бөлінуінсіз-ақ, өзін-өзі өндіру есебінен хромосомалар
санының көбеюін эндомитоз деп атайды. Осының арқасында өндірілген
хроматидтер ажырап кетпейді және бір-біріне тығыз жанасып қала береді.
Мейоз
Клеткалар митоздық жолмен бөлінгенде хромосомалардың тұрақты саны
сақталады. Онда да, бастапқы және жаңа екі клеткалардағы хромосомалар
жиынтықтары өзара ұқсас болады. Егер жыныс клеткаларының түзілуі де осындай
жолмен жүрсе онда ұрықтанғаннан кейін хромосомалардың саны әруақытта
еселеніп артып отырған болар еді. Мейоз нәтижесінде гаметалар -жұмыртқа
клеткалары мен сперматазоидтар яғни жыныс клеткалары пайда болады.
Гаметалар түзілуі кезінде редукциялану, яғни хромосомалар санының екі есе
азаю процесі жүреді. Редукциялық бөліну жануарларда гаметалар түзілуі
кезінде (генетикалық редукция), өсімдіктерде споралар (споралық редукция)
түзілуі кезінде байқалады. Мейоз нәтижесінде пайда болған гаметаларда
хромосомалардың бір ғана, яғни гаплоидты жиынтығы (n) болады.
Мейоз барлық организмдерде дерлік ұқсас жолмен жүреді. Мейоздың екі
бөлінуі шартты түрде бірінші мейоз (мейоз I, редукциялық) және екінші мейоз
(мейоз II, эквациялық) деп аталады. Митоз сияқты мейоздық бөліну де
профаза, метафаза, анафаза және телофаза стадияларынан тұрады. Мейоздың
алдында интерфаза процесі, ал онда хромосомалар редупликациясы - ДНҚ-ның
синтезі жүреді.
Редукциялық бөліну І-ші профазадан басталады және ол митоздың
профазасынан принципті түрде өзгеше болады. І-профаза күрделі стадия. Ол
бес кезеңге бөлінеді: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена және
диакинез.
Лептотена (нәзік жіпшелер стадиясы) - митоздың алғашқы профазасын еске
түсіреді. Хромосомалар әлсіз, өте нәзік әрі ұзын (метафазадағыдан 2-5 рет
ұзынырақ) жіпшелер түрінде көрінеді. Электронды микроскоппен бұл кезде
хромосомалардың центромера арқылы қосылған екі хроматидтен тұратындығы
көрінеді. Ал бұл жағдай, мейоздың алдындағы интерфазада хромосомалардың екі
еселенуі болып кеткенін байқатады.
Зиготена (қосарлы жіптер) – көлемі бірдей хромосомаларкон
коньюгацияланып қосылады. Ең басында жекелеген гомолотты хромосомалар
коньюгациялары жүреді. Бұл гомологты хромосомалардың қосылуын синапсис деп
атайды. Зиготенаның соңына қарай олардың қосылуы бүкіл ұзындығы бойынша
аяқталады. Коньюгацияланушы гомологты хромосомаладың әр жұбы бивалент
түзеді. Бұл стадияға стаптонемалық комплекстің көрінуі тән. Электрондық
микроскоппен қарағанда синаптонемалық комплекс коньюгацияланушы
хромосомалар ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz