Экологиялық генетика пәнінен лекциялар
1. Экологиялық генетика туралы түсінік. Эколого.генетикалық модельдер.
2. Адамның экологиялық генетикасы
2. Адамның экологиялық генетикасы
1. Экологиялық генетика - генетикалық процестер мен экологиялық қарым-қатынастардың өзара әсерін зерттейтін ғылым. Экологиялық қарым-қатынастардың келесі типтері :
1)синэкология (қауымдастықтар экологиясы)
2)аутэкология (особьтар мен түрлердің экологиясы)
Биоценоз - әртүрге жататын өсімдіктер, жануарлар мен микроағзалар популяцияларының жиынтығы. Биоценоз ұғымын 1877 жылы неміс зоологы К.Мебиус ұсынған болатын. Биоценоз қоршаған орта компоненттерімен бірлесіп дамиды. Биоценоз қоныстандырылған кеңістікті биотоп деп атайды. Ондағы тіршілік ететін тірі ағзаларды биота деп атайды. Биота флора (өсімдіктер жиынтығы) және фаунадан (жануарлар жиынтығы) турады. Кез-келген биоценоз биотоппен бірігіп, биогеоценоз деген биологиялық жүйені түзеді. Бұл терминді 1940 жылы В.Н.Сукачев ұсынған (сур.1).
Сур. 1. Биогеоценоз схемасы (В.Н.Сукачев бойынша, 1964)
Биогеоценоз ұғымы шет елдерде кеңінен таралған. 1935 жылы А.Тенсли ұсынған «экожүйе» ұғымына жақын. Экожүйе дегеніміз – зат айналымы мен энергия тасымалдануы жүретін табиғи бірлік. Зат пен энергия алмасуын қоректік тізбек көрсетеді: мұнда ағзалардың үш функциясы әртүрлі экологиялық топтар болуы қажет: продуценттер, консументтер, редуценттер.
Аутэкология – абиотикалық орта факторларының және ағзаларға, популяцияға, түрлерге әсерін зерттейтін экология бөлімі. Аутэкологияның міндеті – түрлердің алуан түрлі экологиялық жағдайларға (ылғалдылыққа, жоғары және төмен температураға, топыраққа) бейімдіктерін анықтау және де орта ластануының әсеріне организмнің жауап қайтару тетіктерін зерттеу.
Генетика - тұқымқуалаушылық және өзгергіштік туралы ғылым. Тұқымқуалаушылық ағзалардың ата-анасына ұқсастық қабілеті, белгілі бір қасиеттерді ұрпақтан ұрпаққа берілу қабілеті. Ондай қасиеттерге мүшелердің болуы, болмауы, олардың саны, түсі, размері; биохимиялық реакцияларды жүргізу қабілеті; жүйке жүйесінің қасиеттері, мінез-құлық типтер т.б. жатады.
Генетикалық талдау әдістеріне моногибридті және полигибридті будандастыру жатады. Моногибридті будандастыру ата-анасының бір ғана жұп белгілерінде айырмашылығы бар ата-аналық формалар будандастыру. Полигибридті будандастыру екі және одан да көп ата-анасының бір ғана жұп белгілерінде айырмашылығы бар ата-аналық формалар будандастыру.
Генетикалық талдау өзгергіштіктің себептерін анықтайды. Осы тұста тұқым қуалайтын мутациялық өзгергіштікке көп назар аударылады. Мутациялар спонтанды және жасанды болуы мүмкін. Тұқым қуаламайтын өзгергіштік (модификациялық) мәселесі де генетикалық талдауды қажет етеді.
1)синэкология (қауымдастықтар экологиясы)
2)аутэкология (особьтар мен түрлердің экологиясы)
Биоценоз - әртүрге жататын өсімдіктер, жануарлар мен микроағзалар популяцияларының жиынтығы. Биоценоз ұғымын 1877 жылы неміс зоологы К.Мебиус ұсынған болатын. Биоценоз қоршаған орта компоненттерімен бірлесіп дамиды. Биоценоз қоныстандырылған кеңістікті биотоп деп атайды. Ондағы тіршілік ететін тірі ағзаларды биота деп атайды. Биота флора (өсімдіктер жиынтығы) және фаунадан (жануарлар жиынтығы) турады. Кез-келген биоценоз биотоппен бірігіп, биогеоценоз деген биологиялық жүйені түзеді. Бұл терминді 1940 жылы В.Н.Сукачев ұсынған (сур.1).
Сур. 1. Биогеоценоз схемасы (В.Н.Сукачев бойынша, 1964)
Биогеоценоз ұғымы шет елдерде кеңінен таралған. 1935 жылы А.Тенсли ұсынған «экожүйе» ұғымына жақын. Экожүйе дегеніміз – зат айналымы мен энергия тасымалдануы жүретін табиғи бірлік. Зат пен энергия алмасуын қоректік тізбек көрсетеді: мұнда ағзалардың үш функциясы әртүрлі экологиялық топтар болуы қажет: продуценттер, консументтер, редуценттер.
Аутэкология – абиотикалық орта факторларының және ағзаларға, популяцияға, түрлерге әсерін зерттейтін экология бөлімі. Аутэкологияның міндеті – түрлердің алуан түрлі экологиялық жағдайларға (ылғалдылыққа, жоғары және төмен температураға, топыраққа) бейімдіктерін анықтау және де орта ластануының әсеріне организмнің жауап қайтару тетіктерін зерттеу.
Генетика - тұқымқуалаушылық және өзгергіштік туралы ғылым. Тұқымқуалаушылық ағзалардың ата-анасына ұқсастық қабілеті, белгілі бір қасиеттерді ұрпақтан ұрпаққа берілу қабілеті. Ондай қасиеттерге мүшелердің болуы, болмауы, олардың саны, түсі, размері; биохимиялық реакцияларды жүргізу қабілеті; жүйке жүйесінің қасиеттері, мінез-құлық типтер т.б. жатады.
Генетикалық талдау әдістеріне моногибридті және полигибридті будандастыру жатады. Моногибридті будандастыру ата-анасының бір ғана жұп белгілерінде айырмашылығы бар ата-аналық формалар будандастыру. Полигибридті будандастыру екі және одан да көп ата-анасының бір ғана жұп белгілерінде айырмашылығы бар ата-аналық формалар будандастыру.
Генетикалық талдау өзгергіштіктің себептерін анықтайды. Осы тұста тұқым қуалайтын мутациялық өзгергіштікке көп назар аударылады. Мутациялар спонтанды және жасанды болуы мүмкін. Тұқым қуаламайтын өзгергіштік (модификациялық) мәселесі де генетикалық талдауды қажет етеді.
Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 54 бет
Таңдаулыға:
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 54 бет
Таңдаулыға:
Лекция № 1. Кіріспе. Экологиялық генетика пәніне кіріспе
Лекция жоспары:
1. Экологиялық генетика туралы түсінік. Эколого-генетикалық модельдер.
2. Адамның экологиялық генетикасы
1. Экологиялық генетика - генетикалық процестер мен экологиялық қарым-
қатынастардың өзара әсерін зерттейтін ғылым. Экологиялық қарым-
қатынастардың келесі типтері :
1)синэкология (қауымдастықтар экологиясы)
2)аутэкология (особьтар мен түрлердің экологиясы)
Биоценоз - әртүрге жататын өсімдіктер, жануарлар мен микроағзалар
популяцияларының жиынтығы. Биоценоз ұғымын 1877 жылы неміс зоологы К.Мебиус
ұсынған болатын. Биоценоз қоршаған орта компоненттерімен бірлесіп дамиды.
Биоценоз қоныстандырылған кеңістікті биотоп деп атайды. Ондағы тіршілік
ететін тірі ағзаларды биота деп атайды. Биота флора (өсімдіктер жиынтығы)
және фаунадан (жануарлар жиынтығы) турады. Кез-келген биоценоз биотоппен
бірігіп, биогеоценоз деген биологиялық жүйені түзеді. Бұл терминді 1940
жылы В.Н.Сукачев ұсынған (сур.1).
Сур. 1. Биогеоценоз схемасы (В.Н.Сукачев бойынша, 1964)
Биогеоценоз ұғымы шет елдерде кеңінен таралған. 1935 жылы А.Тенсли
ұсынған экожүйе ұғымына жақын. Экожүйе дегеніміз – зат айналымы мен
энергия тасымалдануы жүретін табиғи бірлік. Зат пен энергия алмасуын
қоректік тізбек көрсетеді: мұнда ағзалардың үш функциясы әртүрлі
экологиялық топтар болуы қажет: продуценттер, консументтер, редуценттер.
Аутэкология – абиотикалық орта факторларының және ағзаларға,
популяцияға, түрлерге әсерін зерттейтін экология бөлімі. Аутэкологияның
міндеті – түрлердің алуан түрлі экологиялық жағдайларға (ылғалдылыққа,
жоғары және төмен температураға, топыраққа) бейімдіктерін анықтау және де
орта ластануының әсеріне организмнің жауап қайтару тетіктерін зерттеу.
Генетика - тұқымқуалаушылық және өзгергіштік туралы ғылым.
Тұқымқуалаушылық ағзалардың ата-анасына ұқсастық қабілеті, белгілі бір
қасиеттерді ұрпақтан ұрпаққа берілу қабілеті. Ондай қасиеттерге мүшелердің
болуы, болмауы, олардың саны, түсі, размері; биохимиялық реакцияларды
жүргізу қабілеті; жүйке жүйесінің қасиеттері, мінез-құлық типтер т.б.
жатады.
Генетикалық талдау әдістеріне моногибридті және полигибридті
будандастыру жатады. Моногибридті будандастыру ата-анасының бір ғана жұп
белгілерінде айырмашылығы бар ата-аналық формалар будандастыру.
Полигибридті будандастыру екі және одан да көп ата-анасының бір ғана жұп
белгілерінде айырмашылығы бар ата-аналық формалар будандастыру.
Генетикалық талдау өзгергіштіктің себептерін анықтайды. Осы тұста
тұқым қуалайтын мутациялық өзгергіштікке көп назар аударылады. Мутациялар
спонтанды және жасанды болуы мүмкін. Тұқым қуаламайтын өзгергіштік
(модификациялық) мәселесі де генетикалық талдауды қажет етеді.
Генетикалық талдау экологиялық қатынастарға да жүргізіледі. Ол үшін
эколого-генетикалық модельдер жасалынады. Эколого-генетикалық модельді
жасау үшін қоректік тізбекті білуіміз қажет. Мысалы, мынадай қарым-
қатынасты қарастырамыз: топырақ бактериясы Agrobacterium tumefaciens және
крестгүлді өсімдіктер арасындағы қарым-қатынас. Агробактериялар
крестгүлділердің тамырларымен тығыз байланысты, оларға ДНҚ плазмидтерін (Ті-
плазмидтер) береді, олар өсімдіктің хромосомасына тіркеледі. Бұл
өсімдіктерде ісіктердің пайда болуын туғызады, олар аминоқышқылдардың
аналогтарын синтездейді. Синтезделген аминоқышқылдар агробактерияларға азот
қорегі болып оларды көбейтеді. Осындай бактериямен өсімдіктің қарым-
қатынасын генетикалық колонизация деп аталады. Осы зерттеу ген инженериясын
негізіне алынды. Бұл жерде аминоқышқылдардың биосинтезінің бақылауын
өсімдіктердің гендері бастап, агробактерияның гендері аяқтайды. Мұндағы
генетикалық бақылау толық зерттелген. Бұл мысалды эколого-генетикалық
модель деп қарастыруға болады.
2. Адамның экологиялық генетикасы – мекен орта факторларының тұқым
қуалаушылыққа тигізетін әсерлерін зерттейді. Орта факторлары генотип
құрылымына және қызметіне екі түрлі әсер етуі мүмкін:
1)арнайы (спецификалық) факторлардың ағзаға әсер ету салдарынан
белгілі бір аллельдер әрекетінің байқалуының өзгеруі;
2)даралардың және популяциялардың генетикалық материалдарының өзгеруі.
Бірінші типті әсерлер жеке адамдар деңгейінде патологиялық
реакциялардың (аурулардың), ал популяциялық деңгейде ортаға жақсы не нашар
бейімделуі (адаптациялануы, жерсінуі) күйінде байқалуы мүмкін.
Орта факторлары әсерлерінен патологиялық аллельдердің фенотиптік
байқалуын экогенетикалық реакциялар немесе экогенетикалық аурулар деп
атайды.
Екінші типті әсерлерге – қоршаған орта факторлары индукцияланған
мутациялық құбылыс пен сұрыптауды жатқызамыз. Бұл екі құбылыс адамдардың
тұқым қуалайтын өзгергіштігінің қарқынының жеке дара және популяциялық
деңгейлерде айтарлықтай жоғарылауына алып келеді.
Адамның экологиялық генетикасының негізі болып эволюция құбылысының
жалпы биологиялық заңдылықтары саналады. Генотиптердің өзгеруі ағзалардың
(популяцияның) фенотипінің өзгеруіне алып келеді, ал сұрыптау бірегей
популяция генофондын қалыптастырады. Демек, бір биологиялық түрдің, сол
сияқты адамдардың, эволюциясы - оның генотиптерінің эволюциясы болып
табылады.
Эволюция құбылысының негізі болып саналатын өзгергіштіктің бірден-бір
көзі мутациялар. Биологиялық түрлердің маңызды және тұрақты
сипаттамаларының бірі – нақтылы орта жағдайларында олардың мутациялық
құбылысының тұрақты және оптимальды деңгейде болуы.
Тұқым қуалаушылық ерекшеліктеріне қарай қоршаған орта популяциялардың
не даралар тобының сұрыпталуына, тірі қалуына, гүлденіп дамуына алып
келеді. Биологиялық тұрақты түрлерде мутациялық құбылыс пен сұрыптау
арасында үнемі тепе-теңдік байқалып тұрады.
Адам эволюциясы барысында оның мекен ортасы (климат, қорек, от, киім,
мекен-жай т.б.) үнемі өзгеріп отырған. Бұл өзгерістерге адам ағзасы бір
жағынан кең көлемді реакция нормасы арқасында, екінші жағынан
генотиптерінің өзгеруі нәтижесінде бірте-бірте жайлап бейімделіп келген.
Мұның бәрі жүзмыңдаған жылдар бойына адамның биологиялық болмысын
қалыптастырып, адамның қоршаған ортаға жеткілікті дәрежеде бейімделуіне
алып келді.
Қазіргі кезде адамның тіршілік ортасы тез қарқынмен және кең көлемде
өзгеруде, ал адамның тұқым қуалаушылығы, популяциялық деңгейде, осыншама
тез өзгере алмайды. Сондықтан да қазіргі кезде адам популяцияларында
мутациялық құбылыс пен сұрыптау деңгейі едәуір жоғарылады.
Эволюция барысында адам популяцияларында үнемі байқалып отыратын
мутациялық, генетикалық–автоматтық (гендердің дрейфі) құбылыс және сұрыптау
салдарынан кең көлемді балансты полиморфизм қалыптасқан. Қазіргі адам
популяцияларында оның көлемі өте үлкен. Мысалы, адамның антигендік,
ферменттік, рецепторлық және басқа да молекулалық –биохимиялық қасиетін
анықтайтын гендердің кем дегенде 25, яғни 12000 гені, 2 не оданда көп
аллельдерден тұратын полиморфтық жүйе күйінде кездеседі, демек жеке
генотиптер вариациясы 25000 тең. Мұндай көптүрліліктің қаншалықты
үлкендігіне көз жеткізу үшін мынаны ескерген жөн: тек 25 полиморфты жүйенің
нұсқалары бүкіл жер шарын мекендейтін адамдар санына тең (6 миллиардтан
астам) әр түрлі жеке генотиптерді пайда етер еді.
Адамның ферменттік жүйелерінің, тасымалдаушы ақуыздарының,
антигендерінің және жасуша рецепторларының көптеген вариациялары ағзадағы
химиялық заттардың метаболизмдерінің, биологиялық агенттерге не физикалық
факторларға кері жауап реакцияларының жеке ерекшеліктерін туғызады.
Осылардың бәрі адам экогенетикасының зерттеу обьекттері болып саналады.
Адам экогенетикасы ХХ ғасырдың 50-шы жылдарынан бастап дамып келеді.
Бұл жылдары адам ағзасында кейбір ферменттердің жетіспеушілігі салдарынан
дәрі-дәрмектерге қарсы тұқым қуалайтын патологиялық реакциялар байқалған.
1962 жылы Канадалық ғалым В.Калоу алғашқылардың бірі болып адамдарда
байқалатын дәрі-дәрмектердің қосалқы реакцияларының себебі – олардың
генетикалық айырмашылықтары болуы мүмкін деген пікірді айтқан. Ол гендердің
полиморфтық эффектерімен адам ағзасының өнеркәсіптің әртүрлі лас заттарына
(токсиндер) деген сезімталдық арасында байланыстардың болатынын анықтаған
және биохимиялық индикаторларды өнеркәсіп мекемелерінің қызметкерлерінің
химиялық заттарға сезімталдығын болжау үшін қолдануды ұсынды.
1971 жылы Ж.К.Бревер ағзаның дәрі-дәрмектер әсерлерінен туындайтын
реакцияларының генетикалық өзгергіштігін қоршаған ортаның әртүрлі
факторларымен байланыстырып, экогенетика тұжырымдамасын қалыптастырады.
Кейін бұл тұжырымды әртүрлі елдердің ғалымдары-А.Мотульский, Неберт (АҚШ),
А.Долий, Д.Стрендж (ҰлыБритания), Я.Сейдегард (Швеция), И.Руте, Ф.Фогель
(Германия), Е.Тайоли (Италия) т.б., әрі қарай дамытып келеді.
Адам экогенетикасын зерттеулер соңғы жылдары адамның мекен ортасының
жаңа, бұрын кездеспеген факторлармен (дәрі-дәрмектер, пестицидтер, тамақ
қоспалары т.б.) ластануы нәтижесінде жеделдеді. Бұрын адамдар бұл заттармен
тіпті жанаспаған, сондықтан да бұл заттарға қарсы сұрыптау болмаған. Кейбір
аллельдер гендердің дрейфі не басқа да себептер нәтижесінде популяцияда
жинақталуы мүмкін, бірақ олар ұзақ уақыт үнсіз күйде болып фенотиптік
байқалмайтын. Ал, жаңа жағдайларда олар активтеніп фенотиптік байқалуын
көрсетуі мүмкін.
Бұрын үнсіз күйде болып келген гендердің жаңа экологиялық факторлар
әсерінен активтенуін – факторлардың экогенетикалық әсері деп атайды.
Ағзаның экогенетикалық реакцияларының көптүрлілігінің бірден бір көзі
болып төмендегілер саналады:
- биотрансформация үдерісіне қатынасатын метоболизм гендерінің
полиморфтық эффектері;
- кейде индуктор, кейде ингибитор не субстрат болып табылатын қоршаған
ортафакторлары;
- күнделікті жүзеге асатын қоршаған орта-гендер, ген-ген арасындағы
көптеген әрекеттесулер формалары;
Осы әрекеттесулер және факторлар әсерлерінің көптүрлілігін зерттеу –
экогенетика ғылымының міндеті болып саналады.
Қазіргі кезде ағзалардың орта факторлары әсерлеріне тұқым қуалайтын
реакциялары тек қана дәрі-дәрмектерге емес, сол сияқты физикалық
факторларға, тамақтарға, әсіресе тамақтарға қосылатын қоспаларға, атмосфера
ластануына, кәсіби зиянды факторларға да байқалған.
Сыртқы орта факторларының әрекеттеріне ағзаның генетикалық
реакцияларының ерекшелктерін клиникалық-генеалогиялық, егіздерді зерттеу
немесе популяциялық-статистикалық әдістер анықтауға болады.
Лекция № 2. Ортаның экологиялық қауіпті факторларына тірі организмдер мен
адамның реакциясы
Лекция жоспары:
1. Экологиялық факторлардың тірі ағзаларға әсері.
2. Ю.Либихтың минимум заңы және В.Шелфордтың толеранттылық заңы.
3. Физикалық ластану
4. Химиялық ластану
5. Биологиялық ластану
1. Биосфера тірі организмдерге зиянды антропогенді сипатты заттармен
көптеп қанығуда. Миллиондаған қауіпті заттар атмосфераға шығарылып, су
қоймаларына төгіліп, қалдықтарда жинақталады. Ауамен, өзендермен
теңіздердің ағыстарымен қауіпті заттар мемлекеттердің шекаралары арқылы
ғаламдық ластануға ұшыратып үлкен ара- қашықтыққа таралуда адамдардың
денсаулығын табиғатқа материалдық байлықтарға шығын тигізуде.
Қазіргі кезде барлық антропогенді ластау көздерінің қуаты көп
жағдайда табиғи ластанудан асып түсуде. Табиғи көздерден жылына 30 млн.
тонна азот шығарылады, ал антропогендіден - 150млн. тонна артық шығарылады.
Адамның іс-әрекетінің нәтижесінде биосфераға табиғи ластанумен
салыстырғанда, 10 есе артық қорғасын түседі.
Жер бетіндегі кез келген тірі зат күрделі де әрі үнемі өзгеріп
отыратын ортада өмір сүреді, өзінің тіршілігін осы өзгерістерге сәйкес
реттеп, өзгертіп, орта жағдайларына үнемі бейімделіп отыруға мәжбүр.
Организмдердің ортаның әртүрлі жағдайларына бейімделуін адаптация деп
атайды. Адаптацияға мүмкіндік тірі заттардың маңызды қасиеттерінің бірі,
тек бейімделген организмдер ғана тірі қалады. Тірі организмдерге тікелей
және жанама әсер ететін қоршаған әртүрлі компоненттері мен құбылыстары оның
тіршілік ортасын құрайды. Жерде төрт түрлі тіршілік ортасы бар - су, жер
үсті, топырақ және паразиттер үшін басқа организмнің денесі. Адаптация үш
негізгі факторлардың әсерінен дамиды : тұқымқуалаушылық, өзгергіштік және
табиғи сұрыпталу. Ағзалардың сыртқы орта факторларына негізгі адаптациясы
тұқымқуалаушылықпен түсіндіріледі. Адаптацияның негізінде ағзадағы
генетикалық өзгерістер жатады – табиғи және жасанды мутациялар.
Экологиялық фактор - тірі организмнің жеке дамуының ең болмағанда бір
фазасының бойында оған тікелей немесе жанама әсер ететін ортаның кез келген
жағдайы. Барлық экологиялық факторлар биотикалық (тірі табиғат факторлары),
абиотикалық (өлі табиғат факторлары) және антропогенді (адамның іс-
әрекетінің факторлары) болып бөлінеді. Кез-келген организм популяция,
бірлестік көптеген факторлардың ықпалына ұшырайды. Алайда кейбір
экологиялық факторлардың ғана факторлық маңызы бар. Мұндай факторлар
шектеуші немесе лимитті деп атайды. Әр организм үшін оның дамуының белгілі
бір сатысында әр фактордың оптимум зонасы деп аталатын қолайлы жағдайлары
мәндерінің диапазондары бар. Организмнің тіршілік мүмкіндігі бар
факторлардың минимум мен максимум мәндерінің арасын шыдамдылық шегі деп
атайды.
Фактордың мәндерінің артықшылығы немесе жетіспеушілігі особьтардың
тіршілігіне кері әсер етеді. Фактордың максимальды және минимальды мәндері
түрдің өмір сүруі мүмкіншілігінің критикалық нүктелері болып табылады.
Критикалық нүктелердің арасындағы диапазон экологиялық валенттілік немесе
толеранттылық деп аталады (сур.2).
Фактордың оптимальды шамасының үлкен өзгерістеріне шыдамдылары, жақсы
бейімделгендер немесе эвритоптылар деп аталады. Экологиялық фактордың
оптимальды шамасының аздаған өзгерістеріне ғана шыдамды түрлер нашар
бейімделгендер немесе стенотоптылар деп аталады.
2. Организмдердің өмір сүруі және төзімділік қабілеттері қоршаған
ортаның факторларына жиі сезімтал болып келеді. Осындай жағдайларда
организмге ең минимальды мөлшерде қажетті фактордың шешуші маңызы бар. Осы
идея организмдердің төзімділігі оның экологиялық қажеттілігі тізбегіндегі
ең әлсіз буынмен анықталады деген Ю.Либихтің минимум заңының негізі болып
табылады. Либихтің минимум заңында өмірлік маңызы бар қоршаған ортада аз
және тұрақсыз мөлшерде кездесетін химиялық элементтердің лимиттік әсері
туралы айтылып отыр. Олар микроэлементтер деп аталады. Микроэлементтерге
жататын элементтер: темір, мыс, мырыш, бор, кремний, хлор, ванадиЙ, йод
және натрий. Ал организмге салыстырмалы көп мөлшерде қажетті элементтер -
фосфор, кальций, калий, күкірт, магний - макроэлементтер деп аталады.
Организмнің тіршілігіне қолайлы факторлардың белгілі бір шама аралығы
болады. Егер фактор мөлшері минимальды немесе максимальды шамадан асып
кетсе организм өледі, ал көбейіп немесе азайып отырса, организмнің тіршілік
қабілеті төмендейді. Осының негізінде 1913 жылы В.Шелфорд толеранттылық
заңын ашты, бұл заң минимум заңын толықтырды. Организмнің шыдамдылығы тек
қана минимумдағы факторға байланысты емес, сондай-ақ максимумдағы факторға
да байланысты (сур.4).
Сур. 4. В.Шелфордтың толеранттылық заңы
Тірі организмдер әрдайым экологиялық ең аз шама арасында өмір сүреді.
Осы аралық мөлшерін толеранттылық диапазоны деп атайды. Қандай түр болсада
қоршаған ортаның қатаң белгілі бір жағдайларына бейімделеді. Жануарлардың
өсімдіктердің, микробтардың қолайлы түрде өсіп өнетін, мекендейтін,
қоректенетін, бірнеше жылдар бойы арғы аталарынан қалыптасып келе жатқан
жерлері бар, яғни табиғатта әрбір түрдің өздеріне тиісті экологиялық мекен
орны болады. Экологиялық қуыс деп организмнің тіршілік ету жағдайларына
қатысты шарттардың жалпы жиынтығын (экологиялық фактордың құрамы мен
режимін) және осы шарттар қанағаттандырылатын жерлерді атайды. Экологиялық
қуыс - экосистеманың ішіндегі белгілі бір түрдің өмір сүру жағдайларының
жиынтығы.
Құрғақтағы маңызды факторларға - жарық, температура және жауын-шашын
жатады, ал теңіздегіге - жарық, температура және судың тұздылығы жатады.
Тіршіліктің осы физикалық шарттары лимиттік және қолайлы әсер етуші болуы
мүмкін. Ортаның барлық факторлары бір бірімен байланысты және бірге әсер
етеді.
Басқа лимиттік факторлардың арасынан атмосфералық газдарды (көмір
қышқыл газы, оттегі) атап өтуге болады.
Қәзіргі жағдайда маңызды лимиттік факторға қоршаған ортаның ластануы
жатады. Қоршаған ортаның ластануы ортаға оған тән емес заттарды (металдар,
синтезделген жаңа заттар) және мүлдем ыдырамайтын заттарды енгізуден
болады, немесе биосферада бар заттарды мысалы көмір қышқыл газын табиғи
жолмен өңдеуге мүмкін емес шектен тыс мөлшерде енгізуден болады. Ластану
адамға және экосистемаға қолайсыз әсер ететін, ортаның физикалық, химиялық
және биологиялық жағымсыз өзгерістеріне әкеледі.
3. Ластану халық саны мен оның қажеттері түрінің өсуімен сондай-ақ осы
қажеттерді қанағаттандыру үшін жаңа технологияларды қолдану нәтижесінде
өсуде. Химиялық, жылулық, шумен ластану түрлері бар. Басқаша түрде
физикалық, химиялық және биологиялық болып жіктеледі.
Орта жағдайларының жылулық, жарықтық, акустикалық, электромагниттік,
радиациялық және т.б. параметрлерінің өзгеруі физикалық ластану деп
аталады. Мысал ретінде жылы судың өндірістік төгілуімен, ыстық ауаның,
түтіннің, газдың ағынымен байланысты ортаның температурасының
жоғарылануынан болатын жылулық ластануды айтуға болады. Су қоймаларының
жылулық ластануынан балдырлар бірлестігінің түрлік құрамы және қалыптасуы
өседі.
Өнеркәсіптің дамуы табиғи шудың деңгейінің өсуі және дыбыстық
сипаттамаларының қалыпты жағдайдан ауытқулары түрінде болатын ортаның
акустикалық ластануына әкеледі.
Іс-жүзінде даму барысында тірі организмдер бейімделмеген табиғи емес
дыбыстар антропогендік шумен ластану деп аталады. Шу кез-келген тірі
организмге, әсіресе адамға кері әсер етеді, тез шаршатады, мидың жұмысын
төмендетеді, психикалық ауруларға ұшыратады, еңбек өнімділігін төмендетеді.
Гигиеналық және клиникалық зерттеулердің нәтижесінде шудың аз уақыт
ішіндегі әсерінің өзі адамның барлық функциональды системаларына әсер
ететіндігі байқалған әсіресе жүрек қан тамырлары және жуйке жүйелері әлсіз.
Шудың 30-40 дБ арасындағы шамасы комфорт зонасы болып табылатындығын, ал
120 дБ–дан артық болғанда адам үшін өте қауіптілігі тағайындалған.
Қоршаған ортаның ластануының радиациялық және радиоактивті түрлері
бар. Радиациялық ластану иондық сәулелену нәтижесінде болады, ал
радиоактивтілік - қоршаған ортадағы радиоактивті заттардың мөлшерінің
табиғи деңгейінің өсуінен болады. Радиациялық және радиоактивті ластану
барлық тірі организмдер өздерінің даму кезеңі бойында бейімделген. Жердің
табиғи радиациялық фонын өсіреді. Бұл ластану қатаң нормаланады.
Нормативтен асып кету қоршаған ортада және адам организмінде елеулі
өзгерістер тудырады. Радиация әсерінен болатын мутагенді эффект
(генетикалық аппараттағы өзгерістер) ластанудың осы түрінің ең қауіптісі.
Мутация ұрпақтан ұрпаққа беріледі және биосферада тұрақты өзгерістер
тудыруы мүмкін.
Ғылыми-техникалық прогресс дәуірінде ластанудың жаңа түрі
электромагнитті ластану пайда болды. Электр тогын тарату линияларының,
радио, теледидар, өнеркәсіп қондырғыларының кейбір түрлерінің жұмысы
нәтижесінде пайда болатын ластанудың бұл түрі клеткалардың мембранасын
өзгертеді және тірі организмдердің іс-әрекетін түгелдей өзгеріске әкелетін
молекулалық деңгейде әсер етеді.
4. Химиялық ластану - кез келген элементтердің немесе заттардың құрамының
ауытқуынан ортаның химиялық қасиеттерінің өзгеруінен байқалады. Әсіресе
құрамында күкірт диоксиді және оның қышқыл жаңбырларға әкелетін туындылары
бар өндірістік шығарымдар ерекше қауіпті.
Қоршаған ортаға ауыр металдардың әсіресе сынаптың, толық жанбаған
отынның күлі, азот оксидтері, фтор қосылыстарының шығарымдары үлкен
аймақтарға таралады. Сарапшылардың бағалауы бойынша ең көп химиялық ластану
автотранспорттан болады, автотранспорт шығарымдарының арасындағы ең
қауіптілері қорғасын, оның ішінде тетраэтилқорғасын, көміртек оксиді,
көмірсутектер.
Адамның іс-әрекеті нәтижесінде қоршаған ортаны ластайтын, 7000 000-
нан астам химиялық қосылыстардың арасынан жалпы токсикологиялық,
аллергендік, мутагенді және канцерогенді заттады ерекше атап өтуге болады.
Бұлардың ішінде ең қауіпті заттардың 7 тобы: ауадағы көміртек диоксиді,
ауадағы бензол, судағы пестицидтер, судағы нитраттар, тамақ өнімдеріндегі
және топырақтағы диоксиндер, тамақтағы полихлорланған дифенил, топырақтағы
тұз қышқылы.
Берілген организмге және организмдер бірлестігіне тән емес,
биотикалық процестердің бұзылуына, тірі организмдерді ауруға және өлімге
әкелетін, организм үшін бөтен заттарды- ксенобиотиктер (ксенос –бөтен) деп
атайды.
Өздерінің табиғаты жағынан токсиканттардың органикалық және
бейорганикалық шығу тегі бар. Органикалық токсиканттарға жататындар -
фенолдар, аминдер, мұнай өнімдері, формальдегид, бензапирен,
нитроқосылыстар, беттік заттар және т.б. Ал бейорганикалық
токсиканттар қоршаған ортадағы қауіптілігіне байланысты үш топқа бөлінеді.
- мышьяк, кадмий, сынап, қорғасын, селен, мырыш, фтор;
- бор, никель, кобальт, молибден, мыс, сурьма, хром;
- барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций.
Ластаушы заттар организмдерге әртүрлі жолдармен әсер етеді.
Цитотоксикологиялық әсер клетка мембраналарының өткізгіштігі өзгеруімен,
клетканың ферменттік жүйесі жұмысының бұзылуымен сипатталады. Тератогенді
әсер генді трансформацияға ұшыратады, кеміс балалардың туылуына әкеледі,
мутагенді әсер – ДНҚ молекуласының структурасы бұзылады, канцерогенді әсер
– қатерлі ісіктерді тұғызады.
Ауыр металдар улылығы жоғарылығымен және жылжу мүмкінділігімен
айрықша ерекшеленеді. Сондай-ақ олар қоршаған ортаның барлық
компоненттерінде химиялық және биологиялық активтілігінің жоғарылығымен
ерекшеленеді. Ауыр металдар әртүрлі организмдер мен жеке органдарды таңдап
жинақталады, патогенді жағдайларға себеп болады.
Топырақ, су және ауаның металдармен ластануы локальды және ғаламдық
деңгейде үлкен қауіп төндіреді, әсіресе, тамаққа, адамдар мен жануарлар
организмдеріне түсуі өте қауіпті.
Органикалық қосылыстардың арасындағы адамға және барлық тірі
организмдерге үлкен қауіп төндіретін ластаушылар тобы (супертоксиканттар):
полихлорланған диоксиндер, дибензофуран және бифенил, хлор және фторы бар
пестицидтер, полиароматты көмірсутектер және т.б. Соңғы кезде диоксиндерге
үлкен назар аударылуда. Диоксиндер тобына құрамында хлор бар 200-ден артық
заттар жатады. Бұлар типтік ксенобиотиктер, тірі организмдер клеткаларының
ядросының ішіне кіріп, оны деструкцияға ұшырату қабілеттері бар.
Организмдер бұл заттардың аз мөлшерінің өзіне өте сезімтал келеді.
Пестицидтер – синтетикалық улар. Оларға инсектицидтер, фунгицидтер,
гербицидтер жатады. Пестицидтер өсімдіктерде, насекомдарға қарсы табылған
заттар (никотин, кофеин, сарымсақ иісі т.б.) негізінде және токсикалық
металдардың қосылыстары негізінде жасалған болатын. Пестицидтер ортада
жылдап өмір сүре береді. Пестицидтермен уланудан жылына 2 млн. адам зардап
шегіп, 50 000 адам дүниеден кетеді.
Мұнайда 1000 – нан астам органикалық қосылыстардан тұрады. Мұнайдан
Әлемдік Мұхит зардап көруде. Мұнай пленкасы атмосфера мен гидросфера
арасындағы газ аламасуды тоқтатады. Желдің, күн радиациясының әсерінен
ағыстардың әсерінен мұнай ыдырайды да одан шыққан зиянды өнімдер
гидробионттарға токсикалық әсер етеді. Төмен температурада ыдырай өте баяу
жүреді, арктикалық теңіздерде 50 жылға дейін сақталып су биоценоздарға
зиян тигізіп отырады.
5. Қоршаған ортаның биологиялық ластануы биотикалық (биогенді) және
микробиологиялық болып бөлінеді.
Биотикалық ластануға қоршаған ортаның биогенді заттармен - ауыл
шаруашылығы мал фермаларының қалдықтары, тамақ өнімдерінің белгілі бір
түрін антибиотиктер шығаратын кәсіпорындардың (ет комбинаттары, сүт
заводтары, сыра заводтары) шығарымдарымен сондай-ақ жануарлардың
өліктерімен түсетін заттарымен ластануы. Биотикалық ластану заттардың
табиғи айналымына кірісіп, судың және топырақтың өзін өзі тазарту
процесінің жиі бұзылуына әкеледі.
Микробты ластану адамның шаруашылық іс-әрекетінің негізінде өзгерген
антропогенді субстратта немесе ортада микроорганизмдердің жаппай көбеюінен
пайда болады. Субстраттың өзгеруі себебінен бұрын зияны жоқ
микроорганизмдерде патогенді қасиеттер пайда болуы мүмкін немесе
бірлестіктегі басқа микроорганизмдердің тіршілігіне кедергі келтіретін
қасиетке ие болады.
Микроорганизмдермен ластану бактериологиялық деп те аталады. Ең
қауіптісі қаруланған кейбір елдердің лабораторияларында жасалған ауру
таратушы микроорганизмдердің штаммасымен атмосфераның кездейсоқ немесе
қасақана ластануы болып табылады. Атмосферада, әсіресе эпидемия кезінде
сансыз бактериялар мен вирустар болады.
Микробиологиялық ластануға байланысты биологиялық қауіптілік
проблемасы туындап отыр. Биологиялық қауіптілік деп адам денсаулығына
нұқсан келтіретін биологиялық агенттердің зиянды әсерін айтады. Микробтар
тек қана инфекциялық аурулар емес, сондай-ақ қатерлі ісік, аллергия,
эндокринді, жүрек-тамыр ауруларын тұғызуы мүмкін.
Экосистемадағы өсімдіктердің бөтен түрлермен өздері бөліп шығаратын
фитонцидтер деп аталатын спецификалық заттардың көмегімен күресуге
қабілеттері бар. Олар әртүрлі биоценоздардың ара қатынасында маңызды роль
атқарады. Бактериялық және саңырауқұлақтар флорасына фитонцидтер ерекше
әсер етеді. Мысалы, емен жапырағының фитонцидтері үлкен ара қашықтықта
дизентерия және паратифтің қоздырғыштарын өлтіреді. Эвкалипт жапырағынан
бөлінетін фитонцидтерден стрептококк қоздырғыштары өледі.
Бір гектар жердегі арша бұталары зиянды микроорганизмдерді жойып қана
қоймай шыбын және басқа да насекомдарды жақындатпайтын күніне 30 кг
фитонцидтер бөледі. 1 га аудандағы арша бұталары үлкен қаланың ауасын
тазарта алады. Мысалы, қарағай орманының 1м3 ауасында небәрі 200-300
бактерия болады. Бұл аралас орманның ауасына қарағанда 2 есе аз. Қарағай
ормандарында зиянды микроорганизмдер мүлдем болмайдыдесе болады, ал ауасы
тіпті қалаға жақын жерінің өзінде өте таза болады.
Лекция № 3. Вирустар биологиясы
Лекция жоспары:
1. Вирустар туралы түсінік.
2. Вирустардың ерекшеліктері, түрлері
3. Вирустар арқылы таралатын аурулар
1. Вирус деген латынның virus деген сөзінен алынып, у деген ұғымды
білдіреді.
Бұл терминді алғаш рет ғылымға Нидерланды ғалымы М.В.Бейерник
(1815—1931) 1899 жылы енгізді. Вирусты алғаш орыс ғалымы Д.И. Ивановский
(1863—1920) 1892 жылы темекі жапырағының теңбіл ауруынан тапты.
Вирустар — тіршіліктің клеткасыз тобына жатады, олардың бір бөлігі бір
тірі клеткалардың ішіне еніп, сол клетканың есебінен өз тіршілігін
жалғастырады және сол тірі клетканың ішінде көбейе алады. Сондықтан да
вирустар паразитті тіршілік етуге ғана бейімделген.
Вирустарды алғаш ашқан Д.И.Ивановский олардың өздеріне тән екі түрлі
қасиетін ерекше атап көрсетті. Біріншіден, вирустар өте ұсақ әрі
бактерияларды ұстап қалатын сүзгілерден де өтіп кетеді, екіншіден,
клеткаларды қолдан өсіруге болатын жасанды қоректік ортада өсіруге мүлдем
болмайды.
Вирустарды тек электрондық микроскоптың көмегімен ғана көруге болады.
Олардың мөлшері 20-дан 3000 нм (нанометр). Бір нанометр бір миллиметрдің 10
млн-нан (10-6 мм) бір бөлігіндей өлшем бірлігі.
Вирустардың пішіні де түрліше: таяқша тәрізді, жіпше не оралма
пішінді, текше тәрізді, түйреуіштің басына ұқсаған және т.б. болып келеді.
Қазіргі кезде вирустардың түрін анықтауда көбіне олардың құрамындағы
ДНҚ-ның немесе РНҚ-ның молекулаларының физикалық және химиялық қасиеттеріне
сүйенеді. Жалпы микроорганизмдерді генетикалық тұрғыдан жүйелеуде
өсімдіктерге тән жүйелік топтар қолданылады. Мысалы, түр →туыс → тұқымдас →
қатар → класс →бөлім → дүние. Қазіргі кезде әр түрлі организмдердің
клеткаларында кездесетін вирустардың 500-дей түрі белгілі.
Микробиология ғылымында көбіне штамм және клон деген терминдер
көбірек қолданылады. Штамм — бір ғана түрге жататын әр түрлі табиғи
ортадан (топырақтан, судан, не басқа организмдердің жеке клеткаларынан)
бөліп алынып, белгілі бір қолдан жасалған қоректік ортада өсіріп алынған
вирустардың жекеленген тобын атайды. Ал, клон — бір ғана клеткадан
бөлініп алынып, қолдан табиғи ортада өсірілген организмдер жиынтығы. Клон
микроорганизмдер генетикасында есептеудің өлшем бірлігі ретінде де
қолданылады.
Соңғы жылдары микробиология ғылымында кейбір организмдердің жеке
топтары ондағы рибосомалық РНҚ-ның (16 SрРНҚ) орналасу ретіне қарай басқа
организмдерден ерекше оқшауланады.
2. Вирустардың өздеріне ғана тән ерекшеліктері:
1. Олардың клеткалық құрылысы болмайды.
2. Вирустар өз бетінше тіршілік ете алмайды және бөлінбейді.
3. Олардың өздеріне тән заттар мен энергия алмасуы да болмайды.
4. Вирустардың молекулалары нуклеин қышқылдарының бір ғана түрінен, яғни
не РНҚ-дан немесе ДНҚ-дан тұрады.
5. Олар өздеріне қажетті белокты түзу үшін өзі паразитті тіршілік ететін
клетканың рибосомасын пайдаланады.
6. Вирустар жасанды қоректік ортада көбеймейді және олар тіршілігін өздері
паразитті тіршілік ететін иесінің клеткаларында ғана жалгастыра алады.
Вирустар екі түрлі ортада ғана кездеседі:
1. Клеткадан тыс жерде тек вирион (вирус бөлшектері) күйінде ғана
кездеседі. Мұны кейде тыныштық қалыпта тіршілігін сақтау кезеңі деп те
атайды.
2. Клетка ішінде көбеюге қабілетті кезеңі.
Вирион күйіндегі әрбір вируста зат алмасу процесі жүрмейді, яғни бұл
күйінде не өспейде, не көбеймейді.
Ал, клетка ішіндегі вирус өз иесінің клеткасының (микроорганизмдердің,
саңырауқұлақтардың, өсімдіктердің, жануарлардың және адамның) биосинтездік,
энергетикалық аппараттарынан түзілген заттарды пайдалана отырып, вирустар
тіршілігі жандана түседі, яғни көбейеді де, жаңадан түзілген вирустар өзі
тіршілік етіп тұрған клетка-ның жойылуына әсер етеді. Вирустар өздері
тіршілік ететін клетканың ішінде ғана тіршілікке тән қасиеттерді айқын
түрде көрсете алады.
Вирустардың химиялық құрамы өте қарапайым. Олардың құрамындағы
химиялық қосылыстар көп емес. Вирустар құрамы нуклеопротеидтерден, нуклеин
қышқылдарының біреуінен және өздеріне ғана тән белоктардың жиынтығынан ғана
тұрады. Олардың құрамындағы нуклеин қышқылдары химиялық құрамы жағынан
басқа организмдердің нуклеин қышқылдарынан едәуір ерекшеленеді.
Барлық вирустарды ғалымдар шартты түрде 2 топқа бөледі.
1. Қарапайым вирустар — тек қана нуклеин кышкыддарының бір ғана түрінен
және белокты қабықшадан (капсидтен) тұрады. Олардың кейбір түрлері ұсақ
кристалдар түзеді, пішіндері таяқша, жіпше және оралма тәрізді болып
келеді.
2. Күрделі вирустардың құрамында нуклеин қышқылдары, белоктардан
(капсидтан) басқа сыртқы липопротеидті жарғақша, көмірсулар және ферменттер
де кездеседі.
Күрделі вирустардың белокты капсиді және сыртқы қабықшасы олардың
антигені болып есептелінеді де, вируспен зақымданған организмде соған қарсы
арнайы қорғаныштық қасиеті бар антиденелер түзіледі. Сыртқы қабықтағы
белоктар ферменттердің рөлін атқара отырып, вирустың клетка жарғақшасы
арқылы иесінің клеткасына енуіне жағдай жасайды да, вирусқа қажетті нуклеин
қышқылы түзіледі.
1992 жылы ағылшын ғалымдары тұмаудың шығу тегін зерттеу барысында
бұрын ғылымға белгісіз болып келген вирустың жаңа түрін тапты. Оның
диаметрі 800 нм, яғни бұрыннан белгілі ірі деп келген вирустардан 3 есе, ал
ұсақ вирустардан 40 есе үлкен. Оған ғалымдар мими (mimi) деп ат берді. Бұл
вирусты ұзақ уақыт зерттеудің нәтижесіңде оның геномында 1260 ген болатыны
анықталды. Ал, бұған дейінгі зерттеліп жүрген вирустарда гендер саны 3-пен
100-дің аралығында ғана болатын. Мими вирусының тағы бір ерекшелігі оның
генетикалық коды әрі ДНҚ мен әрі РНҚ-дан тұратыны анықталды. Ғылымға
белгілі бұрынғы вирустардың құрамы тек бір ғана нуклеин қышқылынан (не РНҚ,
не ДНҚ) тұратыны белгілі болатын. Бұл жаңалық вирустар әлемінің әлі болса
ашылмаған құпия сырларының мол екендігін айғақтай түсіп отыр. Бұған қоса
мими вирусы белоктардың 150 түрін синтездеп, өз құрамындағы жарақат алған
ДНҚ-ның молекулаларын алмастыра алатын қабілеті бар екендігі де анықталды.
Дегенмен де мими вирусы да басқа вирустар сияқты басқа тірі клеткалардың
есебінен тіршілік ететіні белгілі.
Қорыта айтқанда, кез келген вирус генетикалық деңгейдегі тірі жасуша
ішінде ғана тіршілік ете алатын паразиттер болып саналады.
Вирустарды түрге жіктеп жүйелеуде басты белгі ретінде белоктық қабық емес,
керісінше, вибрионда болатын нуклеин қышқылы негізге алынады. Осыған
байланысты вирустар құрамында ДНҚ болатын және РНҚ болатындар деп екі топқа
бөлінеді (кесте 1-2).
I. Құрамында ДНҚ болатын вирустардың жеке топтары
1-кесте
Нуклеин қышқылының РНҚ болатын вирустар
тобы
Капсид симметриясы Текшетәрізді вирустар Оралматәрізді вирустар
Сыртқы қабығының Болмайды Болады Болмайды Болады
болуы
Вирус түрлері Полиомиелит Кене Темекінің Тұмау,
вирусы, энцефа-литініңтенбіл қызылша,
кейбір вирусы, сары ауруының құтыру
бактериофаггақызба вирусы вирусы вирустары
р
II. Құрамында ДНҚ болатын вирустардың жеке топтары
2-кесте
Нуклеин ДНҚ болатын вирустар
қыш-қылынын тобы
Капсид Текше тәрізді Оралма Күрделі Қос тіз-бекті
симме-триясы вирустар тәрізді вирустар ви-рустар
вирустар
Сыртқы қабығы-ныңБолмайды Болады Болмайды Күрделі Болмайды
болуы болады
Вирус түрлері Жоғарғы Ұшық Кейбір Шешек Кейбір
тыныс вирусы бактерио-фавирусы бак-териофагт
жол-дарының гтар ар
ауруын
қоз-дыратын
аденови-рус
тар, кейбір
бакте-риофа
гтар және
т.б.
Клетка ішіндегі вирус бөлшектері әр түрлі күйде болуы мүмкін:
1.Белсенді күйінде болған кезде вирус бөлшектеріндегі нуклеин қышқылдары
жаңа вириондардың түзілуіне мүмкіндік жасайтын арнайы процестердің жүруіне
әсер етеді.
2.Клеткадағы вириондар болғанымен, бірақ олар көбеймейді.
3.Вирустың нуклеин қышқылдары иесінің клетка геномында тізбектеліп
тұрғанымен өз бетінше көбейе алмайды.
Вирустар өздері тіршілік ететін иелерінің клеткаларына түрлі жолдармен
түседі. Мысалы, пиноцитоз, орагоцитоз жолдарымен клетка сіңіретін сұйықтық
арқылы клетка түседі. Кейде вирус вириондары өсімдік клеткасының қабықшасы
жарақаттанған кезде де түсуі мүмкін.
Өсімдіктерде ауру қоздыратын вирустарды көбіне буынаяқтылар
(жәндіктер, кенелер) таратады. Жануарлар мен адамға вирустар көбіне
шіркейлер, масалар, кенелер арқылы таралады.
Бактерияларда болатын вирустарды бактериофагтар деп атайды.
Бакгериофагтарды 1915 жылы ағылшын вирусологы Ф.Туарт (1877— 1950) және
1917 жылы Канада ғалымы Ф.Д.Эррель (1873-1949) бір-біріне тәуелсіз түрде
ашты. Кейбір бактериофаггардың құрамында лизоцим және аденозинүшфосфат
ферменттері де кездеседі.
Вирустардың ішінде темекінің теңбіл ауруын қоздыратын вирус (ВТМ —
вирус табачной мозаики) толық зерттелген. 1935 жылы бұл вирусты американ
вирусологы У.М.Стэнли (1904—1971) кристалл түрінде бөліп алып, онымен
темекінің бұрын ауырмаған жапырағын зақымдаған кезде ауру пайда болғандығы
байқалған.
Әрбір бактериофаг тек бір ғана бактерия түрін немесе өзара туыстығы
жақын бірнеше бактериялар түрін ғана зақымдай алады. Бактериофагтар барлық
табиғи ортада (суда, топырақта өсімдіктердің, жануарлардың және адамның
организмінде) кездеседі. Кейбір бактериофаг түрлерін медицинада аурулардың
алдын алу үшін пайдаланады. Мысалы, тырысқақ ауруына қарсы пайдаланады.
3. Вирустар арқылы таралатын ауруларға — тұмау, ұшық, бауырдың қабынуы
(гепатит), қызылша, қызамық, құтыру, шешек, мидың қабынуы (энцефалит),
ЖИТС, полиомиелит, аусыл, өсімдіктерде болатын темекінің теңбіл ауруы,
қиярдың теңбіл ауруы, қант кызылшасының сары ауруы, қызанақтың қола ауруы
және т.б. жатады.
Вирустардың көбею кезеңдері
3-кесте
Көбею кезеңдері Көбею кезендерінін ерекшеліктері
1. Адсорбция (жанасуы) Вирус бөлшектерінің иесінің клеткасына жанасып
бекінуі
2. Инъекция (енуі) Вирус бөлшектерінің клеткаға енуі, вирус
құра-мындағы нуклеин қышқылының белок капсидінен
клетка ішіне босап шығуы
3. Репликация (екі Клетка ішіндегі нуклеотидтердің есебінен вирус
еселенуі) құрамындағы нуклеин қышқылдарының молеку-лаларының
түзіле бастауы
4. Вирус белоктарының Клетканың рибосомаларында жүреді
түзілуі
5. Вирус бөлшек-терініңЗақымданған клеткадағы нуклеин қышқылдары мен вирус
жинақталуы белоктарынан түзіледі
6. Вирус бөлшек-терініңБактерияларда көбіне клетка тіршілігін жояды, ал
зақымданған клеткадан эукариотты организмдердің клеткаларының қабығы
сыртқа шығуы ісініп, жарылады да ішіндегі вирус бөлшектері
сыртқа шығарылады
Сыртқа шыққан вирус бөлшектері қолайлы жағдайға тап болғанда вирустар
басқа клеткаларға түсіп, оларды да жарақаттай бастайды. Осылайша
вирустардың тіршілік циклы қайталана береді.
Қорыта айтқанда, вирустардың құрылысы мен химиялық құрамын сызбанұсқа
түрінде төмендегідей көрсетуге болады (сур.2).
Сур.2 Вирустардың құрылысы
Вирустар адам өміріне өте қауіпті ауру тудырады. ЖҚТБ, шешек, гепатит,
энцефалит, полиомиелит, қызылша, қызамық, тұмау А,В,С гепатиттің вирусы
бауыр ұлпасын, аденовирус пен тұмау – тыныс алу жолдарының эпителиінің
сілемейлі қабаттарының клеткаларында бас миының қабынуын тұғызатын вирус,
жүйке клеткаларында эпидемиялық паротит (свинка) вирусы – шықшыт бездерінің
клеткаларын зақымдайды. 3-суретте вирустардың функциясын көрсетіледі.
Сур. 3 Вирустардың функциясы
Аса қауіпті қазіргі кездегі вирус адам қорғаныш тапшылығының
қоздырғышы АҚТҚ, жұқтырған қорғаныс тапшылығының белгісі ЖҚТБ. Бұл ауру
адамға жыныстық жолмен, инъекцимя, ана сүті арқылы, құрсақта жатқан балаға
анасынан жұғады. 1950 жылдан бастап анықталды. Табиғи ошағы – жасыл маймыл
(мартышка) мұндай вирус адам қанына түскенде, ақ қан түйіршігі – лимфоцит
зақымдалады. Лимфоцитке кірген соң вирус РНҚ-сы алдымен ревертаза ферментін
синтездейді. Иммунитеттің бұзылуынан адам кез келген жеңіл жұқпалы аурудан
қайтыс болады.
Өсімдіктерде: темекі теңбілі, картоп, бұршақта т.б. мәдени
өсімдіктерде қызанақта қола ауруы, қант қызылшасында сары ауру.
Өсімдіктердің хлоропластарын түссіздендіріп зақымдайды.
Лекция № 4. Генетикалық материалдың өзгергіштігі. Мутациялық өзгергіштік.
Лекция жоспары:
1. Өзгергіштік және оның сипаты.
2. Мутациялық өзгергіштік. Мутацияның типтері.
3. Геномдық мутация.
4. Модификациялық өзгергіштік.
1. Генетика тұқым қуалаушылықпен қатар өзгергіштік заңдылықтарын да
зерттейді. Өзгергіштік дегеніміздің өзі организмнің сыртқы ортаның әсерінен
өзгеруі, яғни оның жаңа қасиеттерге ие болып немесе бұрынғы бойында бар
қасиеттерден айырылу қабілеті. Организм фенотипінің дамуы оның тұқым
қуалауының негізі болып саналатын генотипі мен сыртқы орта жағдайына
байланысты. Генотипі бірдей болғанымен түрліше орта жағдайларына, дамуына
байланысты организмнің белгілері мен қасиеттері әртүрлі болып қалыптасуы
мүмкін. Және сонымен бірге организмде болатын көптеген белгілер сыртқы орта
жағдайларының әсеріне бірдей жауап бере бермейді. Олардың біреулері сыртқы
орта факторларының әсеріне көнгіш келеді, екіншілері шамалы ғана өзгереді,
ал үшіншілерінде өзгеріс тым аз мөлшерде ғана болады. Мысалы, сиырлардың
сүттілігі олардың азығына және күтіміне байланысты. Талапқа сәйкес рацион
қолданып қажетті мөлшерде азықтандыра отырып, сиырдың сүтін молайтуға
болады. Ал сүттің майлылығының сүттілікке қарағанда қорек және күтім
жағдайларына байланыстылығы азырақ және сүттің майлылығы сиырдың тұқымына
тән біршама тұрақты қасиет, дегенмен де азық рационын жақсарта отырып оны
да аздап өзгертуге болады. Анағұрлым тұрақты белгі - сиырдың түсі. Бірақ
жүннің түсін де даму жағдайларына мүлдем байланыссыз деп ойлауға болмайды.
Кейбір сүтқоректілердің түсіне сыртқы қоршаған ортаның температурасы әсер
етеді. Оны мысалы қояндардың қысқы және жазғы маусымдарда түстерінің
өзгеретіндігінен көруге болады. Сонымен организмде болатын белгілер мен
қасиеттер тұрақты түрде тұқым қуаламайды, олар сыртқы ортаның әсерінен
өзгеріп дамып отырады. Сол өзгергіштіктің нәтижесінде эволюция барысында
жаңа биологиялық түрлер пайда болады.
Өзгергіштіктің генотиптік және фенотиптік деген екі түрі болады.
Генотиптік өзгергіштік. Организмнің белгілері мен қасиеттерінің өзгеруі
геннің немесе клеткадағы генетикалық аппараттың басқа да элементтерінің
өзгеруіне байланысты болуы мүмкін. Мұндай өзгергіштікті мутация деп
атайды. Кейбір жыныс клеткаларында пайда болатын мутация келесі ұрпақтарда
да сақталады. Мысалы, гомозиготалы ақ үй қояндарынан қара түсті ұрпақтардың
пайда болуын немесе қылтанақты бидайлардан қылтанақсыз формалардың шығуын
алуға болады.
Генотиптік өзгергіштік кейде гендердің арасында болатын әртүрлі
комбинацияларға да байланысты болады. Яғни гендер бір-бірімен орын
алмастырғанда жаңа белгілер мен қасиеттер пайда болуы мүмкін. Мұндай
өзгергіштікті комбинативтік өзгергіштік деп атайды. Мутациялық және
комбинативтік өзгергіштік тек қана генотиптің өзгеруіне байланысты болады
және ұрпаққа беріледі. Сондықтан оларды генотиптік немесе тұқым қуалайтын
өзгергіштік деп атайды.
Фенотиптік өзгергіштік. Организмнің жеке дамуы барысында оның
морфологиялық, физиологиялық, биохимиялық және басқа да ерекшеліктерінің
өзгеретіндігі байқалады. Мұндай өзгергіштікті фенотиптік өзгергіштік деп
атайды. Фенотиптік өзгергіштіктің генотиптік өзгергіштіктен негізгі бір
айырмашылығы организм генотипінің өзгермейтіндігінде және ол тұқым
қуаламайды. Сондықтан мұндай өзгергіштікті тұқым қуаламайтын өзгергіштік
деп те атайды. Қандай болмасын белгі немесе қасиет дамып қалыптасуы үшін
оған тиісті сыртқы орта жағдайлары қажет. Мысал келтірейік, егер белгілі
бір өзіне тән фенотипі бар хлорелла балдырын жарық ортада өсіретін болсақ,
одан түзілген колониялар жасыл түсті болады. Ал сондай хлорелланы қараңғы
жерде өсірсе, ол бозғылт түске айналады. Егер оны қайтадан жарық ортаға
апарса жасыл түс қайта қалпына келеді. Яғни бұл мысалдан екі түрлі
жағдайдың екеуінде де хлорофильдің түзілу мүмкіндігінің бар екендігін,
бірақ ол үшін сыртқы орта жағдайы – жарықтың қажет екендігін көреміз.
Сөйтіп, генотиптің өзгеруіне байланыссыз тек сыртқы ортаның әсерінен
болатын өзгергіштікті модификациялық өзгергіштік деп атайды. Мұндай
өзгергіштік фенотиптік немесе тұқым қуаламайтын өзгергіштікке жатады.
2. Мутациялық өзгергіштік. Мутация деген терминді ең алғаш рет 1901ж.
голландиялық ғалым Г.Де-Фриз өзінің “Мутациялық теория” деп аталатын
еңбегінде қолданды. Де-Фриздің теорияларының кейбір мәселелері осы күнге
дейін өз мәнін жойған жоқ. Олар:
1. Мутация кенеттен пайда болады.
2. Жаңадан пайда болған формалар тұрақты келеді.
3. Мутация сапалық өзгеріс болып саналады.
4. Мутация өзі әр түрлі бағытта пайдалы да, зиянды да болады.
5. Бір рет болған мутация қайтадан қайталана алады.
Мутация әр түрлі бағытта болады. Олардың көпшілігі организмнің тіршілік
қабілетін кемітіп жібереді. Кейде өлімге душар етеді, оны летальды мутация
деп атайды.
Мутацияның типтері. Мутациялық процестің өзін секірмелі түрде, яғни
кенеттен пайда болатын және индукциялық деп екіге бөлуге болады. Егер
мутация кәдімгі табиғи факторлардың әсерінен атап айтқанда сыртқы ортаның
немесе қалыпты физиологиялық және биохимиялық процестердің өзгеруінің
нәтижесінде өздігінен пайда болса, оны секірмелі мутация дейді. Ал арнайы
әсер ету арқылы, яғни радиоактивті сәулемен, химиялық заттармен немесе
температурамен әсер етудің нәтижесінде пайда болатын өзгерісті индукциялық
мутация деп атайды. Өзінің пайда болу орнына қарай, яғни организмнің қандай
клеткаларында пайда болатындығына байланысты мутация генеративтік және
сомалық болып бөлінеді. Генотиптің өзгеру сипатына қарай мутациялар гендік,
хромосомдық және геномдық болып бөлінеді.
Гендік мутация жекелеген гендерде болады және жиі кездеседі.
Организмнің көптеген морфологиялық, физиологиялық және биохимиялық белгі-
қасиеттердің өзгеруі осыған байланысты болады. Гендік мутацияның негізінен
екі түрін ажыратады: азотты негіздердің орын ауыстыруына және бір азотты
негіздің ДНҚ құрамынан түсіп қалуына немесе үстеме келіп қосылуына
байланысты болатын мутациялар.
Генетикалық материалдың өзгеруіне гендік мутациямен қатар хромосомалық
мутация да жатады. Оны хромосомалық өзгерістер немесе аберрациялар деп
атайды. Бұл жағдайда кариотиптегі хромосомалардың құрылымы өзгереді.
Аберрациялар хромосома ішілік және хромосома аралық болып келеді. Хромосома
ішілік өзгерістерге мыналар жатады: дефишенсия – хромосома ұштарының
жетіспеушілігі; делеция – хромосоманың бір бөлігінің үзіліп түсіп қалуы;
дупликация – хромосома бөлігінің 180О-қа бұрылуына байланысты гендердің
орналасу ретінің өзгеруі.
Хромосома аралық өзгерістерге хромосоманың бір бөлігінің басқа бір оған
гомологты емес хромосомамен ауысып кетуі жатады, оны транслокация деп
атайды.
Хромосомалық мутацияда транспозиция – генетикалық материалдың шағын бір
бөлігінде орналасқан гендер шоғырының өзгерісі ерекше орын алады.
Транспозиция гомологты емес хромосомалардың арасында немесе бір
хромосоманың өзінде жүруі мүмкін. Сондықтан ол хромосома ішілік және
хромосома аралық өзгерістердің аралығында жатады.
3. Геномдық мутация. Геномдық мутация дегеніміз клеткадағы
хромосомалар санының өзгеруіне байланысты организмнің белгілері мен
қасиеттерінде пайда болатын өзгергіштікті айтады. Геном дегеніміздің өзі
гаплоидты хромосомадағы болатын гендердің жиынтығы. Енді осы геномдық
мутацияның пайда болу жолын қарастырайық. Хромосома санының тұрақтылығын
және оның ұрпақтан-ұрпаққа берілуін қамтамасыз ететін, клетканың бөліну
механизмдері митоз бен мейоз екендігі белгілі. Бірақ кейбір жағдайда бұл
механизмдер бұзылады да, хромосомалар клеткадағы екі полюске теңдей
ажырамайды. Соның салдарынан хромосома саны өзгерген клеткалар пайда
болады. Геномдық мутация тұтас гаплоидты жиынтықтың немесе жеке
хромосомалар санының көбеюіне немесе азаюына байланысты болады.
Хромосомалар саны гаплоидты жиынтыққа еселеніп көбейетін организмдерді
полиплоидты, ал еселенбей көбейсе анеуплоидты немесе гетероплоидты
организмдер деп атайды.
Полиплоидия. Полиплоидты организмдер хромосома санының еселену
дәрежесіне қарай 3n-триплоидты, 4n-тетраплоидты, 5n- пентаплоидты болып
бөлінеді. Полиплоидия организмнің түрлі белгілерінің өзгеруіне себеп
болады. Сондықтан ол эволюция мен селекция үшін тұқым қуалайтын
өзгергіштіктің маңызды бір қайнар көзі болып есептеледі. Мысалы,
селекционер В.С.Федоров шығарған қара бидайдың тетраплоидты формасын
алсақ, ол диплоидты формасына қарағанда сабағы мықты, дәні ірі және
салмақты болып өзгерген, бұл әрине шаруашылық маңызы жағынан тиімді
өзгеріс.
Полиплоидияның өзінің екі түрі бар автополиплоидия және аллополиплоидия
деп аталады. Егер геномды А деп белгілесек, автодиплоид АА, ал автотриплоид
ААА болады.
Әр текті түрлердің геномдарының еселеніп көбеюінің нәтижесінде пайда
болған полиплоидты организмдер аллоплоидтар немесе амфиплоидтар деп
аталады.
Аллополиплоидтар әртекті түрлерді будандастыру кезінде пайда болады.
Мысалы, егер будан особьта А мен В гені болса одан алынған аллополиплоид
ААВВ болып келеді. Бұған мысал ретінде 1924 жылы тұңғыш рет шалқан мен
капустаны будандастыру арқылы (туыс аралық будандастыру) Г.Д.Карпаченконың
алған амфидиплоидын алуға болады. Мұндай будан өсімдікте шалқан мен
капустаның белгілерінің бірігіп келуіне байланысты ол өте мықты болып
шыққан. Сонда мұндай жаңа форма систематикалық жағынан әр туысқа жататын
өсімдіктердің геномдарының бірігуі нәтижесінде шығып отыр.
Анеуплоидия. Анеуплоидия немесе гетероплоидия хромосома санының
гаплоидты жиынтыққа еселенбей өзгеруінің нәтижесінде пайда болады.
Бұл құбылысты ең алғаш ашқан К.Бриджес ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Лекция жоспары:
1. Экологиялық генетика туралы түсінік. Эколого-генетикалық модельдер.
2. Адамның экологиялық генетикасы
1. Экологиялық генетика - генетикалық процестер мен экологиялық қарым-
қатынастардың өзара әсерін зерттейтін ғылым. Экологиялық қарым-
қатынастардың келесі типтері :
1)синэкология (қауымдастықтар экологиясы)
2)аутэкология (особьтар мен түрлердің экологиясы)
Биоценоз - әртүрге жататын өсімдіктер, жануарлар мен микроағзалар
популяцияларының жиынтығы. Биоценоз ұғымын 1877 жылы неміс зоологы К.Мебиус
ұсынған болатын. Биоценоз қоршаған орта компоненттерімен бірлесіп дамиды.
Биоценоз қоныстандырылған кеңістікті биотоп деп атайды. Ондағы тіршілік
ететін тірі ағзаларды биота деп атайды. Биота флора (өсімдіктер жиынтығы)
және фаунадан (жануарлар жиынтығы) турады. Кез-келген биоценоз биотоппен
бірігіп, биогеоценоз деген биологиялық жүйені түзеді. Бұл терминді 1940
жылы В.Н.Сукачев ұсынған (сур.1).
Сур. 1. Биогеоценоз схемасы (В.Н.Сукачев бойынша, 1964)
Биогеоценоз ұғымы шет елдерде кеңінен таралған. 1935 жылы А.Тенсли
ұсынған экожүйе ұғымына жақын. Экожүйе дегеніміз – зат айналымы мен
энергия тасымалдануы жүретін табиғи бірлік. Зат пен энергия алмасуын
қоректік тізбек көрсетеді: мұнда ағзалардың үш функциясы әртүрлі
экологиялық топтар болуы қажет: продуценттер, консументтер, редуценттер.
Аутэкология – абиотикалық орта факторларының және ағзаларға,
популяцияға, түрлерге әсерін зерттейтін экология бөлімі. Аутэкологияның
міндеті – түрлердің алуан түрлі экологиялық жағдайларға (ылғалдылыққа,
жоғары және төмен температураға, топыраққа) бейімдіктерін анықтау және де
орта ластануының әсеріне организмнің жауап қайтару тетіктерін зерттеу.
Генетика - тұқымқуалаушылық және өзгергіштік туралы ғылым.
Тұқымқуалаушылық ағзалардың ата-анасына ұқсастық қабілеті, белгілі бір
қасиеттерді ұрпақтан ұрпаққа берілу қабілеті. Ондай қасиеттерге мүшелердің
болуы, болмауы, олардың саны, түсі, размері; биохимиялық реакцияларды
жүргізу қабілеті; жүйке жүйесінің қасиеттері, мінез-құлық типтер т.б.
жатады.
Генетикалық талдау әдістеріне моногибридті және полигибридті
будандастыру жатады. Моногибридті будандастыру ата-анасының бір ғана жұп
белгілерінде айырмашылығы бар ата-аналық формалар будандастыру.
Полигибридті будандастыру екі және одан да көп ата-анасының бір ғана жұп
белгілерінде айырмашылығы бар ата-аналық формалар будандастыру.
Генетикалық талдау өзгергіштіктің себептерін анықтайды. Осы тұста
тұқым қуалайтын мутациялық өзгергіштікке көп назар аударылады. Мутациялар
спонтанды және жасанды болуы мүмкін. Тұқым қуаламайтын өзгергіштік
(модификациялық) мәселесі де генетикалық талдауды қажет етеді.
Генетикалық талдау экологиялық қатынастарға да жүргізіледі. Ол үшін
эколого-генетикалық модельдер жасалынады. Эколого-генетикалық модельді
жасау үшін қоректік тізбекті білуіміз қажет. Мысалы, мынадай қарым-
қатынасты қарастырамыз: топырақ бактериясы Agrobacterium tumefaciens және
крестгүлді өсімдіктер арасындағы қарым-қатынас. Агробактериялар
крестгүлділердің тамырларымен тығыз байланысты, оларға ДНҚ плазмидтерін (Ті-
плазмидтер) береді, олар өсімдіктің хромосомасына тіркеледі. Бұл
өсімдіктерде ісіктердің пайда болуын туғызады, олар аминоқышқылдардың
аналогтарын синтездейді. Синтезделген аминоқышқылдар агробактерияларға азот
қорегі болып оларды көбейтеді. Осындай бактериямен өсімдіктің қарым-
қатынасын генетикалық колонизация деп аталады. Осы зерттеу ген инженериясын
негізіне алынды. Бұл жерде аминоқышқылдардың биосинтезінің бақылауын
өсімдіктердің гендері бастап, агробактерияның гендері аяқтайды. Мұндағы
генетикалық бақылау толық зерттелген. Бұл мысалды эколого-генетикалық
модель деп қарастыруға болады.
2. Адамның экологиялық генетикасы – мекен орта факторларының тұқым
қуалаушылыққа тигізетін әсерлерін зерттейді. Орта факторлары генотип
құрылымына және қызметіне екі түрлі әсер етуі мүмкін:
1)арнайы (спецификалық) факторлардың ағзаға әсер ету салдарынан
белгілі бір аллельдер әрекетінің байқалуының өзгеруі;
2)даралардың және популяциялардың генетикалық материалдарының өзгеруі.
Бірінші типті әсерлер жеке адамдар деңгейінде патологиялық
реакциялардың (аурулардың), ал популяциялық деңгейде ортаға жақсы не нашар
бейімделуі (адаптациялануы, жерсінуі) күйінде байқалуы мүмкін.
Орта факторлары әсерлерінен патологиялық аллельдердің фенотиптік
байқалуын экогенетикалық реакциялар немесе экогенетикалық аурулар деп
атайды.
Екінші типті әсерлерге – қоршаған орта факторлары индукцияланған
мутациялық құбылыс пен сұрыптауды жатқызамыз. Бұл екі құбылыс адамдардың
тұқым қуалайтын өзгергіштігінің қарқынының жеке дара және популяциялық
деңгейлерде айтарлықтай жоғарылауына алып келеді.
Адамның экологиялық генетикасының негізі болып эволюция құбылысының
жалпы биологиялық заңдылықтары саналады. Генотиптердің өзгеруі ағзалардың
(популяцияның) фенотипінің өзгеруіне алып келеді, ал сұрыптау бірегей
популяция генофондын қалыптастырады. Демек, бір биологиялық түрдің, сол
сияқты адамдардың, эволюциясы - оның генотиптерінің эволюциясы болып
табылады.
Эволюция құбылысының негізі болып саналатын өзгергіштіктің бірден-бір
көзі мутациялар. Биологиялық түрлердің маңызды және тұрақты
сипаттамаларының бірі – нақтылы орта жағдайларында олардың мутациялық
құбылысының тұрақты және оптимальды деңгейде болуы.
Тұқым қуалаушылық ерекшеліктеріне қарай қоршаған орта популяциялардың
не даралар тобының сұрыпталуына, тірі қалуына, гүлденіп дамуына алып
келеді. Биологиялық тұрақты түрлерде мутациялық құбылыс пен сұрыптау
арасында үнемі тепе-теңдік байқалып тұрады.
Адам эволюциясы барысында оның мекен ортасы (климат, қорек, от, киім,
мекен-жай т.б.) үнемі өзгеріп отырған. Бұл өзгерістерге адам ағзасы бір
жағынан кең көлемді реакция нормасы арқасында, екінші жағынан
генотиптерінің өзгеруі нәтижесінде бірте-бірте жайлап бейімделіп келген.
Мұның бәрі жүзмыңдаған жылдар бойына адамның биологиялық болмысын
қалыптастырып, адамның қоршаған ортаға жеткілікті дәрежеде бейімделуіне
алып келді.
Қазіргі кезде адамның тіршілік ортасы тез қарқынмен және кең көлемде
өзгеруде, ал адамның тұқым қуалаушылығы, популяциялық деңгейде, осыншама
тез өзгере алмайды. Сондықтан да қазіргі кезде адам популяцияларында
мутациялық құбылыс пен сұрыптау деңгейі едәуір жоғарылады.
Эволюция барысында адам популяцияларында үнемі байқалып отыратын
мутациялық, генетикалық–автоматтық (гендердің дрейфі) құбылыс және сұрыптау
салдарынан кең көлемді балансты полиморфизм қалыптасқан. Қазіргі адам
популяцияларында оның көлемі өте үлкен. Мысалы, адамның антигендік,
ферменттік, рецепторлық және басқа да молекулалық –биохимиялық қасиетін
анықтайтын гендердің кем дегенде 25, яғни 12000 гені, 2 не оданда көп
аллельдерден тұратын полиморфтық жүйе күйінде кездеседі, демек жеке
генотиптер вариациясы 25000 тең. Мұндай көптүрліліктің қаншалықты
үлкендігіне көз жеткізу үшін мынаны ескерген жөн: тек 25 полиморфты жүйенің
нұсқалары бүкіл жер шарын мекендейтін адамдар санына тең (6 миллиардтан
астам) әр түрлі жеке генотиптерді пайда етер еді.
Адамның ферменттік жүйелерінің, тасымалдаушы ақуыздарының,
антигендерінің және жасуша рецепторларының көптеген вариациялары ағзадағы
химиялық заттардың метаболизмдерінің, биологиялық агенттерге не физикалық
факторларға кері жауап реакцияларының жеке ерекшеліктерін туғызады.
Осылардың бәрі адам экогенетикасының зерттеу обьекттері болып саналады.
Адам экогенетикасы ХХ ғасырдың 50-шы жылдарынан бастап дамып келеді.
Бұл жылдары адам ағзасында кейбір ферменттердің жетіспеушілігі салдарынан
дәрі-дәрмектерге қарсы тұқым қуалайтын патологиялық реакциялар байқалған.
1962 жылы Канадалық ғалым В.Калоу алғашқылардың бірі болып адамдарда
байқалатын дәрі-дәрмектердің қосалқы реакцияларының себебі – олардың
генетикалық айырмашылықтары болуы мүмкін деген пікірді айтқан. Ол гендердің
полиморфтық эффектерімен адам ағзасының өнеркәсіптің әртүрлі лас заттарына
(токсиндер) деген сезімталдық арасында байланыстардың болатынын анықтаған
және биохимиялық индикаторларды өнеркәсіп мекемелерінің қызметкерлерінің
химиялық заттарға сезімталдығын болжау үшін қолдануды ұсынды.
1971 жылы Ж.К.Бревер ағзаның дәрі-дәрмектер әсерлерінен туындайтын
реакцияларының генетикалық өзгергіштігін қоршаған ортаның әртүрлі
факторларымен байланыстырып, экогенетика тұжырымдамасын қалыптастырады.
Кейін бұл тұжырымды әртүрлі елдердің ғалымдары-А.Мотульский, Неберт (АҚШ),
А.Долий, Д.Стрендж (ҰлыБритания), Я.Сейдегард (Швеция), И.Руте, Ф.Фогель
(Германия), Е.Тайоли (Италия) т.б., әрі қарай дамытып келеді.
Адам экогенетикасын зерттеулер соңғы жылдары адамның мекен ортасының
жаңа, бұрын кездеспеген факторлармен (дәрі-дәрмектер, пестицидтер, тамақ
қоспалары т.б.) ластануы нәтижесінде жеделдеді. Бұрын адамдар бұл заттармен
тіпті жанаспаған, сондықтан да бұл заттарға қарсы сұрыптау болмаған. Кейбір
аллельдер гендердің дрейфі не басқа да себептер нәтижесінде популяцияда
жинақталуы мүмкін, бірақ олар ұзақ уақыт үнсіз күйде болып фенотиптік
байқалмайтын. Ал, жаңа жағдайларда олар активтеніп фенотиптік байқалуын
көрсетуі мүмкін.
Бұрын үнсіз күйде болып келген гендердің жаңа экологиялық факторлар
әсерінен активтенуін – факторлардың экогенетикалық әсері деп атайды.
Ағзаның экогенетикалық реакцияларының көптүрлілігінің бірден бір көзі
болып төмендегілер саналады:
- биотрансформация үдерісіне қатынасатын метоболизм гендерінің
полиморфтық эффектері;
- кейде индуктор, кейде ингибитор не субстрат болып табылатын қоршаған
ортафакторлары;
- күнделікті жүзеге асатын қоршаған орта-гендер, ген-ген арасындағы
көптеген әрекеттесулер формалары;
Осы әрекеттесулер және факторлар әсерлерінің көптүрлілігін зерттеу –
экогенетика ғылымының міндеті болып саналады.
Қазіргі кезде ағзалардың орта факторлары әсерлеріне тұқым қуалайтын
реакциялары тек қана дәрі-дәрмектерге емес, сол сияқты физикалық
факторларға, тамақтарға, әсіресе тамақтарға қосылатын қоспаларға, атмосфера
ластануына, кәсіби зиянды факторларға да байқалған.
Сыртқы орта факторларының әрекеттеріне ағзаның генетикалық
реакцияларының ерекшелктерін клиникалық-генеалогиялық, егіздерді зерттеу
немесе популяциялық-статистикалық әдістер анықтауға болады.
Лекция № 2. Ортаның экологиялық қауіпті факторларына тірі организмдер мен
адамның реакциясы
Лекция жоспары:
1. Экологиялық факторлардың тірі ағзаларға әсері.
2. Ю.Либихтың минимум заңы және В.Шелфордтың толеранттылық заңы.
3. Физикалық ластану
4. Химиялық ластану
5. Биологиялық ластану
1. Биосфера тірі организмдерге зиянды антропогенді сипатты заттармен
көптеп қанығуда. Миллиондаған қауіпті заттар атмосфераға шығарылып, су
қоймаларына төгіліп, қалдықтарда жинақталады. Ауамен, өзендермен
теңіздердің ағыстарымен қауіпті заттар мемлекеттердің шекаралары арқылы
ғаламдық ластануға ұшыратып үлкен ара- қашықтыққа таралуда адамдардың
денсаулығын табиғатқа материалдық байлықтарға шығын тигізуде.
Қазіргі кезде барлық антропогенді ластау көздерінің қуаты көп
жағдайда табиғи ластанудан асып түсуде. Табиғи көздерден жылына 30 млн.
тонна азот шығарылады, ал антропогендіден - 150млн. тонна артық шығарылады.
Адамның іс-әрекетінің нәтижесінде биосфераға табиғи ластанумен
салыстырғанда, 10 есе артық қорғасын түседі.
Жер бетіндегі кез келген тірі зат күрделі де әрі үнемі өзгеріп
отыратын ортада өмір сүреді, өзінің тіршілігін осы өзгерістерге сәйкес
реттеп, өзгертіп, орта жағдайларына үнемі бейімделіп отыруға мәжбүр.
Организмдердің ортаның әртүрлі жағдайларына бейімделуін адаптация деп
атайды. Адаптацияға мүмкіндік тірі заттардың маңызды қасиеттерінің бірі,
тек бейімделген организмдер ғана тірі қалады. Тірі организмдерге тікелей
және жанама әсер ететін қоршаған әртүрлі компоненттері мен құбылыстары оның
тіршілік ортасын құрайды. Жерде төрт түрлі тіршілік ортасы бар - су, жер
үсті, топырақ және паразиттер үшін басқа организмнің денесі. Адаптация үш
негізгі факторлардың әсерінен дамиды : тұқымқуалаушылық, өзгергіштік және
табиғи сұрыпталу. Ағзалардың сыртқы орта факторларына негізгі адаптациясы
тұқымқуалаушылықпен түсіндіріледі. Адаптацияның негізінде ағзадағы
генетикалық өзгерістер жатады – табиғи және жасанды мутациялар.
Экологиялық фактор - тірі организмнің жеке дамуының ең болмағанда бір
фазасының бойында оған тікелей немесе жанама әсер ететін ортаның кез келген
жағдайы. Барлық экологиялық факторлар биотикалық (тірі табиғат факторлары),
абиотикалық (өлі табиғат факторлары) және антропогенді (адамның іс-
әрекетінің факторлары) болып бөлінеді. Кез-келген организм популяция,
бірлестік көптеген факторлардың ықпалына ұшырайды. Алайда кейбір
экологиялық факторлардың ғана факторлық маңызы бар. Мұндай факторлар
шектеуші немесе лимитті деп атайды. Әр организм үшін оның дамуының белгілі
бір сатысында әр фактордың оптимум зонасы деп аталатын қолайлы жағдайлары
мәндерінің диапазондары бар. Организмнің тіршілік мүмкіндігі бар
факторлардың минимум мен максимум мәндерінің арасын шыдамдылық шегі деп
атайды.
Фактордың мәндерінің артықшылығы немесе жетіспеушілігі особьтардың
тіршілігіне кері әсер етеді. Фактордың максимальды және минимальды мәндері
түрдің өмір сүруі мүмкіншілігінің критикалық нүктелері болып табылады.
Критикалық нүктелердің арасындағы диапазон экологиялық валенттілік немесе
толеранттылық деп аталады (сур.2).
Фактордың оптимальды шамасының үлкен өзгерістеріне шыдамдылары, жақсы
бейімделгендер немесе эвритоптылар деп аталады. Экологиялық фактордың
оптимальды шамасының аздаған өзгерістеріне ғана шыдамды түрлер нашар
бейімделгендер немесе стенотоптылар деп аталады.
2. Организмдердің өмір сүруі және төзімділік қабілеттері қоршаған
ортаның факторларына жиі сезімтал болып келеді. Осындай жағдайларда
организмге ең минимальды мөлшерде қажетті фактордың шешуші маңызы бар. Осы
идея организмдердің төзімділігі оның экологиялық қажеттілігі тізбегіндегі
ең әлсіз буынмен анықталады деген Ю.Либихтің минимум заңының негізі болып
табылады. Либихтің минимум заңында өмірлік маңызы бар қоршаған ортада аз
және тұрақсыз мөлшерде кездесетін химиялық элементтердің лимиттік әсері
туралы айтылып отыр. Олар микроэлементтер деп аталады. Микроэлементтерге
жататын элементтер: темір, мыс, мырыш, бор, кремний, хлор, ванадиЙ, йод
және натрий. Ал организмге салыстырмалы көп мөлшерде қажетті элементтер -
фосфор, кальций, калий, күкірт, магний - макроэлементтер деп аталады.
Организмнің тіршілігіне қолайлы факторлардың белгілі бір шама аралығы
болады. Егер фактор мөлшері минимальды немесе максимальды шамадан асып
кетсе организм өледі, ал көбейіп немесе азайып отырса, организмнің тіршілік
қабілеті төмендейді. Осының негізінде 1913 жылы В.Шелфорд толеранттылық
заңын ашты, бұл заң минимум заңын толықтырды. Организмнің шыдамдылығы тек
қана минимумдағы факторға байланысты емес, сондай-ақ максимумдағы факторға
да байланысты (сур.4).
Сур. 4. В.Шелфордтың толеранттылық заңы
Тірі организмдер әрдайым экологиялық ең аз шама арасында өмір сүреді.
Осы аралық мөлшерін толеранттылық диапазоны деп атайды. Қандай түр болсада
қоршаған ортаның қатаң белгілі бір жағдайларына бейімделеді. Жануарлардың
өсімдіктердің, микробтардың қолайлы түрде өсіп өнетін, мекендейтін,
қоректенетін, бірнеше жылдар бойы арғы аталарынан қалыптасып келе жатқан
жерлері бар, яғни табиғатта әрбір түрдің өздеріне тиісті экологиялық мекен
орны болады. Экологиялық қуыс деп организмнің тіршілік ету жағдайларына
қатысты шарттардың жалпы жиынтығын (экологиялық фактордың құрамы мен
режимін) және осы шарттар қанағаттандырылатын жерлерді атайды. Экологиялық
қуыс - экосистеманың ішіндегі белгілі бір түрдің өмір сүру жағдайларының
жиынтығы.
Құрғақтағы маңызды факторларға - жарық, температура және жауын-шашын
жатады, ал теңіздегіге - жарық, температура және судың тұздылығы жатады.
Тіршіліктің осы физикалық шарттары лимиттік және қолайлы әсер етуші болуы
мүмкін. Ортаның барлық факторлары бір бірімен байланысты және бірге әсер
етеді.
Басқа лимиттік факторлардың арасынан атмосфералық газдарды (көмір
қышқыл газы, оттегі) атап өтуге болады.
Қәзіргі жағдайда маңызды лимиттік факторға қоршаған ортаның ластануы
жатады. Қоршаған ортаның ластануы ортаға оған тән емес заттарды (металдар,
синтезделген жаңа заттар) және мүлдем ыдырамайтын заттарды енгізуден
болады, немесе биосферада бар заттарды мысалы көмір қышқыл газын табиғи
жолмен өңдеуге мүмкін емес шектен тыс мөлшерде енгізуден болады. Ластану
адамға және экосистемаға қолайсыз әсер ететін, ортаның физикалық, химиялық
және биологиялық жағымсыз өзгерістеріне әкеледі.
3. Ластану халық саны мен оның қажеттері түрінің өсуімен сондай-ақ осы
қажеттерді қанағаттандыру үшін жаңа технологияларды қолдану нәтижесінде
өсуде. Химиялық, жылулық, шумен ластану түрлері бар. Басқаша түрде
физикалық, химиялық және биологиялық болып жіктеледі.
Орта жағдайларының жылулық, жарықтық, акустикалық, электромагниттік,
радиациялық және т.б. параметрлерінің өзгеруі физикалық ластану деп
аталады. Мысал ретінде жылы судың өндірістік төгілуімен, ыстық ауаның,
түтіннің, газдың ағынымен байланысты ортаның температурасының
жоғарылануынан болатын жылулық ластануды айтуға болады. Су қоймаларының
жылулық ластануынан балдырлар бірлестігінің түрлік құрамы және қалыптасуы
өседі.
Өнеркәсіптің дамуы табиғи шудың деңгейінің өсуі және дыбыстық
сипаттамаларының қалыпты жағдайдан ауытқулары түрінде болатын ортаның
акустикалық ластануына әкеледі.
Іс-жүзінде даму барысында тірі организмдер бейімделмеген табиғи емес
дыбыстар антропогендік шумен ластану деп аталады. Шу кез-келген тірі
организмге, әсіресе адамға кері әсер етеді, тез шаршатады, мидың жұмысын
төмендетеді, психикалық ауруларға ұшыратады, еңбек өнімділігін төмендетеді.
Гигиеналық және клиникалық зерттеулердің нәтижесінде шудың аз уақыт
ішіндегі әсерінің өзі адамның барлық функциональды системаларына әсер
ететіндігі байқалған әсіресе жүрек қан тамырлары және жуйке жүйелері әлсіз.
Шудың 30-40 дБ арасындағы шамасы комфорт зонасы болып табылатындығын, ал
120 дБ–дан артық болғанда адам үшін өте қауіптілігі тағайындалған.
Қоршаған ортаның ластануының радиациялық және радиоактивті түрлері
бар. Радиациялық ластану иондық сәулелену нәтижесінде болады, ал
радиоактивтілік - қоршаған ортадағы радиоактивті заттардың мөлшерінің
табиғи деңгейінің өсуінен болады. Радиациялық және радиоактивті ластану
барлық тірі организмдер өздерінің даму кезеңі бойында бейімделген. Жердің
табиғи радиациялық фонын өсіреді. Бұл ластану қатаң нормаланады.
Нормативтен асып кету қоршаған ортада және адам организмінде елеулі
өзгерістер тудырады. Радиация әсерінен болатын мутагенді эффект
(генетикалық аппараттағы өзгерістер) ластанудың осы түрінің ең қауіптісі.
Мутация ұрпақтан ұрпаққа беріледі және биосферада тұрақты өзгерістер
тудыруы мүмкін.
Ғылыми-техникалық прогресс дәуірінде ластанудың жаңа түрі
электромагнитті ластану пайда болды. Электр тогын тарату линияларының,
радио, теледидар, өнеркәсіп қондырғыларының кейбір түрлерінің жұмысы
нәтижесінде пайда болатын ластанудың бұл түрі клеткалардың мембранасын
өзгертеді және тірі организмдердің іс-әрекетін түгелдей өзгеріске әкелетін
молекулалық деңгейде әсер етеді.
4. Химиялық ластану - кез келген элементтердің немесе заттардың құрамының
ауытқуынан ортаның химиялық қасиеттерінің өзгеруінен байқалады. Әсіресе
құрамында күкірт диоксиді және оның қышқыл жаңбырларға әкелетін туындылары
бар өндірістік шығарымдар ерекше қауіпті.
Қоршаған ортаға ауыр металдардың әсіресе сынаптың, толық жанбаған
отынның күлі, азот оксидтері, фтор қосылыстарының шығарымдары үлкен
аймақтарға таралады. Сарапшылардың бағалауы бойынша ең көп химиялық ластану
автотранспорттан болады, автотранспорт шығарымдарының арасындағы ең
қауіптілері қорғасын, оның ішінде тетраэтилқорғасын, көміртек оксиді,
көмірсутектер.
Адамның іс-әрекеті нәтижесінде қоршаған ортаны ластайтын, 7000 000-
нан астам химиялық қосылыстардың арасынан жалпы токсикологиялық,
аллергендік, мутагенді және канцерогенді заттады ерекше атап өтуге болады.
Бұлардың ішінде ең қауіпті заттардың 7 тобы: ауадағы көміртек диоксиді,
ауадағы бензол, судағы пестицидтер, судағы нитраттар, тамақ өнімдеріндегі
және топырақтағы диоксиндер, тамақтағы полихлорланған дифенил, топырақтағы
тұз қышқылы.
Берілген организмге және организмдер бірлестігіне тән емес,
биотикалық процестердің бұзылуына, тірі организмдерді ауруға және өлімге
әкелетін, организм үшін бөтен заттарды- ксенобиотиктер (ксенос –бөтен) деп
атайды.
Өздерінің табиғаты жағынан токсиканттардың органикалық және
бейорганикалық шығу тегі бар. Органикалық токсиканттарға жататындар -
фенолдар, аминдер, мұнай өнімдері, формальдегид, бензапирен,
нитроқосылыстар, беттік заттар және т.б. Ал бейорганикалық
токсиканттар қоршаған ортадағы қауіптілігіне байланысты үш топқа бөлінеді.
- мышьяк, кадмий, сынап, қорғасын, селен, мырыш, фтор;
- бор, никель, кобальт, молибден, мыс, сурьма, хром;
- барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций.
Ластаушы заттар организмдерге әртүрлі жолдармен әсер етеді.
Цитотоксикологиялық әсер клетка мембраналарының өткізгіштігі өзгеруімен,
клетканың ферменттік жүйесі жұмысының бұзылуымен сипатталады. Тератогенді
әсер генді трансформацияға ұшыратады, кеміс балалардың туылуына әкеледі,
мутагенді әсер – ДНҚ молекуласының структурасы бұзылады, канцерогенді әсер
– қатерлі ісіктерді тұғызады.
Ауыр металдар улылығы жоғарылығымен және жылжу мүмкінділігімен
айрықша ерекшеленеді. Сондай-ақ олар қоршаған ортаның барлық
компоненттерінде химиялық және биологиялық активтілігінің жоғарылығымен
ерекшеленеді. Ауыр металдар әртүрлі организмдер мен жеке органдарды таңдап
жинақталады, патогенді жағдайларға себеп болады.
Топырақ, су және ауаның металдармен ластануы локальды және ғаламдық
деңгейде үлкен қауіп төндіреді, әсіресе, тамаққа, адамдар мен жануарлар
организмдеріне түсуі өте қауіпті.
Органикалық қосылыстардың арасындағы адамға және барлық тірі
организмдерге үлкен қауіп төндіретін ластаушылар тобы (супертоксиканттар):
полихлорланған диоксиндер, дибензофуран және бифенил, хлор және фторы бар
пестицидтер, полиароматты көмірсутектер және т.б. Соңғы кезде диоксиндерге
үлкен назар аударылуда. Диоксиндер тобына құрамында хлор бар 200-ден артық
заттар жатады. Бұлар типтік ксенобиотиктер, тірі организмдер клеткаларының
ядросының ішіне кіріп, оны деструкцияға ұшырату қабілеттері бар.
Организмдер бұл заттардың аз мөлшерінің өзіне өте сезімтал келеді.
Пестицидтер – синтетикалық улар. Оларға инсектицидтер, фунгицидтер,
гербицидтер жатады. Пестицидтер өсімдіктерде, насекомдарға қарсы табылған
заттар (никотин, кофеин, сарымсақ иісі т.б.) негізінде және токсикалық
металдардың қосылыстары негізінде жасалған болатын. Пестицидтер ортада
жылдап өмір сүре береді. Пестицидтермен уланудан жылына 2 млн. адам зардап
шегіп, 50 000 адам дүниеден кетеді.
Мұнайда 1000 – нан астам органикалық қосылыстардан тұрады. Мұнайдан
Әлемдік Мұхит зардап көруде. Мұнай пленкасы атмосфера мен гидросфера
арасындағы газ аламасуды тоқтатады. Желдің, күн радиациясының әсерінен
ағыстардың әсерінен мұнай ыдырайды да одан шыққан зиянды өнімдер
гидробионттарға токсикалық әсер етеді. Төмен температурада ыдырай өте баяу
жүреді, арктикалық теңіздерде 50 жылға дейін сақталып су биоценоздарға
зиян тигізіп отырады.
5. Қоршаған ортаның биологиялық ластануы биотикалық (биогенді) және
микробиологиялық болып бөлінеді.
Биотикалық ластануға қоршаған ортаның биогенді заттармен - ауыл
шаруашылығы мал фермаларының қалдықтары, тамақ өнімдерінің белгілі бір
түрін антибиотиктер шығаратын кәсіпорындардың (ет комбинаттары, сүт
заводтары, сыра заводтары) шығарымдарымен сондай-ақ жануарлардың
өліктерімен түсетін заттарымен ластануы. Биотикалық ластану заттардың
табиғи айналымына кірісіп, судың және топырақтың өзін өзі тазарту
процесінің жиі бұзылуына әкеледі.
Микробты ластану адамның шаруашылық іс-әрекетінің негізінде өзгерген
антропогенді субстратта немесе ортада микроорганизмдердің жаппай көбеюінен
пайда болады. Субстраттың өзгеруі себебінен бұрын зияны жоқ
микроорганизмдерде патогенді қасиеттер пайда болуы мүмкін немесе
бірлестіктегі басқа микроорганизмдердің тіршілігіне кедергі келтіретін
қасиетке ие болады.
Микроорганизмдермен ластану бактериологиялық деп те аталады. Ең
қауіптісі қаруланған кейбір елдердің лабораторияларында жасалған ауру
таратушы микроорганизмдердің штаммасымен атмосфераның кездейсоқ немесе
қасақана ластануы болып табылады. Атмосферада, әсіресе эпидемия кезінде
сансыз бактериялар мен вирустар болады.
Микробиологиялық ластануға байланысты биологиялық қауіптілік
проблемасы туындап отыр. Биологиялық қауіптілік деп адам денсаулығына
нұқсан келтіретін биологиялық агенттердің зиянды әсерін айтады. Микробтар
тек қана инфекциялық аурулар емес, сондай-ақ қатерлі ісік, аллергия,
эндокринді, жүрек-тамыр ауруларын тұғызуы мүмкін.
Экосистемадағы өсімдіктердің бөтен түрлермен өздері бөліп шығаратын
фитонцидтер деп аталатын спецификалық заттардың көмегімен күресуге
қабілеттері бар. Олар әртүрлі биоценоздардың ара қатынасында маңызды роль
атқарады. Бактериялық және саңырауқұлақтар флорасына фитонцидтер ерекше
әсер етеді. Мысалы, емен жапырағының фитонцидтері үлкен ара қашықтықта
дизентерия және паратифтің қоздырғыштарын өлтіреді. Эвкалипт жапырағынан
бөлінетін фитонцидтерден стрептококк қоздырғыштары өледі.
Бір гектар жердегі арша бұталары зиянды микроорганизмдерді жойып қана
қоймай шыбын және басқа да насекомдарды жақындатпайтын күніне 30 кг
фитонцидтер бөледі. 1 га аудандағы арша бұталары үлкен қаланың ауасын
тазарта алады. Мысалы, қарағай орманының 1м3 ауасында небәрі 200-300
бактерия болады. Бұл аралас орманның ауасына қарағанда 2 есе аз. Қарағай
ормандарында зиянды микроорганизмдер мүлдем болмайдыдесе болады, ал ауасы
тіпті қалаға жақын жерінің өзінде өте таза болады.
Лекция № 3. Вирустар биологиясы
Лекция жоспары:
1. Вирустар туралы түсінік.
2. Вирустардың ерекшеліктері, түрлері
3. Вирустар арқылы таралатын аурулар
1. Вирус деген латынның virus деген сөзінен алынып, у деген ұғымды
білдіреді.
Бұл терминді алғаш рет ғылымға Нидерланды ғалымы М.В.Бейерник
(1815—1931) 1899 жылы енгізді. Вирусты алғаш орыс ғалымы Д.И. Ивановский
(1863—1920) 1892 жылы темекі жапырағының теңбіл ауруынан тапты.
Вирустар — тіршіліктің клеткасыз тобына жатады, олардың бір бөлігі бір
тірі клеткалардың ішіне еніп, сол клетканың есебінен өз тіршілігін
жалғастырады және сол тірі клетканың ішінде көбейе алады. Сондықтан да
вирустар паразитті тіршілік етуге ғана бейімделген.
Вирустарды алғаш ашқан Д.И.Ивановский олардың өздеріне тән екі түрлі
қасиетін ерекше атап көрсетті. Біріншіден, вирустар өте ұсақ әрі
бактерияларды ұстап қалатын сүзгілерден де өтіп кетеді, екіншіден,
клеткаларды қолдан өсіруге болатын жасанды қоректік ортада өсіруге мүлдем
болмайды.
Вирустарды тек электрондық микроскоптың көмегімен ғана көруге болады.
Олардың мөлшері 20-дан 3000 нм (нанометр). Бір нанометр бір миллиметрдің 10
млн-нан (10-6 мм) бір бөлігіндей өлшем бірлігі.
Вирустардың пішіні де түрліше: таяқша тәрізді, жіпше не оралма
пішінді, текше тәрізді, түйреуіштің басына ұқсаған және т.б. болып келеді.
Қазіргі кезде вирустардың түрін анықтауда көбіне олардың құрамындағы
ДНҚ-ның немесе РНҚ-ның молекулаларының физикалық және химиялық қасиеттеріне
сүйенеді. Жалпы микроорганизмдерді генетикалық тұрғыдан жүйелеуде
өсімдіктерге тән жүйелік топтар қолданылады. Мысалы, түр →туыс → тұқымдас →
қатар → класс →бөлім → дүние. Қазіргі кезде әр түрлі организмдердің
клеткаларында кездесетін вирустардың 500-дей түрі белгілі.
Микробиология ғылымында көбіне штамм және клон деген терминдер
көбірек қолданылады. Штамм — бір ғана түрге жататын әр түрлі табиғи
ортадан (топырақтан, судан, не басқа организмдердің жеке клеткаларынан)
бөліп алынып, белгілі бір қолдан жасалған қоректік ортада өсіріп алынған
вирустардың жекеленген тобын атайды. Ал, клон — бір ғана клеткадан
бөлініп алынып, қолдан табиғи ортада өсірілген организмдер жиынтығы. Клон
микроорганизмдер генетикасында есептеудің өлшем бірлігі ретінде де
қолданылады.
Соңғы жылдары микробиология ғылымында кейбір организмдердің жеке
топтары ондағы рибосомалық РНҚ-ның (16 SрРНҚ) орналасу ретіне қарай басқа
организмдерден ерекше оқшауланады.
2. Вирустардың өздеріне ғана тән ерекшеліктері:
1. Олардың клеткалық құрылысы болмайды.
2. Вирустар өз бетінше тіршілік ете алмайды және бөлінбейді.
3. Олардың өздеріне тән заттар мен энергия алмасуы да болмайды.
4. Вирустардың молекулалары нуклеин қышқылдарының бір ғана түрінен, яғни
не РНҚ-дан немесе ДНҚ-дан тұрады.
5. Олар өздеріне қажетті белокты түзу үшін өзі паразитті тіршілік ететін
клетканың рибосомасын пайдаланады.
6. Вирустар жасанды қоректік ортада көбеймейді және олар тіршілігін өздері
паразитті тіршілік ететін иесінің клеткаларында ғана жалгастыра алады.
Вирустар екі түрлі ортада ғана кездеседі:
1. Клеткадан тыс жерде тек вирион (вирус бөлшектері) күйінде ғана
кездеседі. Мұны кейде тыныштық қалыпта тіршілігін сақтау кезеңі деп те
атайды.
2. Клетка ішінде көбеюге қабілетті кезеңі.
Вирион күйіндегі әрбір вируста зат алмасу процесі жүрмейді, яғни бұл
күйінде не өспейде, не көбеймейді.
Ал, клетка ішіндегі вирус өз иесінің клеткасының (микроорганизмдердің,
саңырауқұлақтардың, өсімдіктердің, жануарлардың және адамның) биосинтездік,
энергетикалық аппараттарынан түзілген заттарды пайдалана отырып, вирустар
тіршілігі жандана түседі, яғни көбейеді де, жаңадан түзілген вирустар өзі
тіршілік етіп тұрған клетка-ның жойылуына әсер етеді. Вирустар өздері
тіршілік ететін клетканың ішінде ғана тіршілікке тән қасиеттерді айқын
түрде көрсете алады.
Вирустардың химиялық құрамы өте қарапайым. Олардың құрамындағы
химиялық қосылыстар көп емес. Вирустар құрамы нуклеопротеидтерден, нуклеин
қышқылдарының біреуінен және өздеріне ғана тән белоктардың жиынтығынан ғана
тұрады. Олардың құрамындағы нуклеин қышқылдары химиялық құрамы жағынан
басқа организмдердің нуклеин қышқылдарынан едәуір ерекшеленеді.
Барлық вирустарды ғалымдар шартты түрде 2 топқа бөледі.
1. Қарапайым вирустар — тек қана нуклеин кышкыддарының бір ғана түрінен
және белокты қабықшадан (капсидтен) тұрады. Олардың кейбір түрлері ұсақ
кристалдар түзеді, пішіндері таяқша, жіпше және оралма тәрізді болып
келеді.
2. Күрделі вирустардың құрамында нуклеин қышқылдары, белоктардан
(капсидтан) басқа сыртқы липопротеидті жарғақша, көмірсулар және ферменттер
де кездеседі.
Күрделі вирустардың белокты капсиді және сыртқы қабықшасы олардың
антигені болып есептелінеді де, вируспен зақымданған организмде соған қарсы
арнайы қорғаныштық қасиеті бар антиденелер түзіледі. Сыртқы қабықтағы
белоктар ферменттердің рөлін атқара отырып, вирустың клетка жарғақшасы
арқылы иесінің клеткасына енуіне жағдай жасайды да, вирусқа қажетті нуклеин
қышқылы түзіледі.
1992 жылы ағылшын ғалымдары тұмаудың шығу тегін зерттеу барысында
бұрын ғылымға белгісіз болып келген вирустың жаңа түрін тапты. Оның
диаметрі 800 нм, яғни бұрыннан белгілі ірі деп келген вирустардан 3 есе, ал
ұсақ вирустардан 40 есе үлкен. Оған ғалымдар мими (mimi) деп ат берді. Бұл
вирусты ұзақ уақыт зерттеудің нәтижесіңде оның геномында 1260 ген болатыны
анықталды. Ал, бұған дейінгі зерттеліп жүрген вирустарда гендер саны 3-пен
100-дің аралығында ғана болатын. Мими вирусының тағы бір ерекшелігі оның
генетикалық коды әрі ДНҚ мен әрі РНҚ-дан тұратыны анықталды. Ғылымға
белгілі бұрынғы вирустардың құрамы тек бір ғана нуклеин қышқылынан (не РНҚ,
не ДНҚ) тұратыны белгілі болатын. Бұл жаңалық вирустар әлемінің әлі болса
ашылмаған құпия сырларының мол екендігін айғақтай түсіп отыр. Бұған қоса
мими вирусы белоктардың 150 түрін синтездеп, өз құрамындағы жарақат алған
ДНҚ-ның молекулаларын алмастыра алатын қабілеті бар екендігі де анықталды.
Дегенмен де мими вирусы да басқа вирустар сияқты басқа тірі клеткалардың
есебінен тіршілік ететіні белгілі.
Қорыта айтқанда, кез келген вирус генетикалық деңгейдегі тірі жасуша
ішінде ғана тіршілік ете алатын паразиттер болып саналады.
Вирустарды түрге жіктеп жүйелеуде басты белгі ретінде белоктық қабық емес,
керісінше, вибрионда болатын нуклеин қышқылы негізге алынады. Осыған
байланысты вирустар құрамында ДНҚ болатын және РНҚ болатындар деп екі топқа
бөлінеді (кесте 1-2).
I. Құрамында ДНҚ болатын вирустардың жеке топтары
1-кесте
Нуклеин қышқылының РНҚ болатын вирустар
тобы
Капсид симметриясы Текшетәрізді вирустар Оралматәрізді вирустар
Сыртқы қабығының Болмайды Болады Болмайды Болады
болуы
Вирус түрлері Полиомиелит Кене Темекінің Тұмау,
вирусы, энцефа-литініңтенбіл қызылша,
кейбір вирусы, сары ауруының құтыру
бактериофаггақызба вирусы вирусы вирустары
р
II. Құрамында ДНҚ болатын вирустардың жеке топтары
2-кесте
Нуклеин ДНҚ болатын вирустар
қыш-қылынын тобы
Капсид Текше тәрізді Оралма Күрделі Қос тіз-бекті
симме-триясы вирустар тәрізді вирустар ви-рустар
вирустар
Сыртқы қабығы-ныңБолмайды Болады Болмайды Күрделі Болмайды
болуы болады
Вирус түрлері Жоғарғы Ұшық Кейбір Шешек Кейбір
тыныс вирусы бактерио-фавирусы бак-териофагт
жол-дарының гтар ар
ауруын
қоз-дыратын
аденови-рус
тар, кейбір
бакте-риофа
гтар және
т.б.
Клетка ішіндегі вирус бөлшектері әр түрлі күйде болуы мүмкін:
1.Белсенді күйінде болған кезде вирус бөлшектеріндегі нуклеин қышқылдары
жаңа вириондардың түзілуіне мүмкіндік жасайтын арнайы процестердің жүруіне
әсер етеді.
2.Клеткадағы вириондар болғанымен, бірақ олар көбеймейді.
3.Вирустың нуклеин қышқылдары иесінің клетка геномында тізбектеліп
тұрғанымен өз бетінше көбейе алмайды.
Вирустар өздері тіршілік ететін иелерінің клеткаларына түрлі жолдармен
түседі. Мысалы, пиноцитоз, орагоцитоз жолдарымен клетка сіңіретін сұйықтық
арқылы клетка түседі. Кейде вирус вириондары өсімдік клеткасының қабықшасы
жарақаттанған кезде де түсуі мүмкін.
Өсімдіктерде ауру қоздыратын вирустарды көбіне буынаяқтылар
(жәндіктер, кенелер) таратады. Жануарлар мен адамға вирустар көбіне
шіркейлер, масалар, кенелер арқылы таралады.
Бактерияларда болатын вирустарды бактериофагтар деп атайды.
Бакгериофагтарды 1915 жылы ағылшын вирусологы Ф.Туарт (1877— 1950) және
1917 жылы Канада ғалымы Ф.Д.Эррель (1873-1949) бір-біріне тәуелсіз түрде
ашты. Кейбір бактериофаггардың құрамында лизоцим және аденозинүшфосфат
ферменттері де кездеседі.
Вирустардың ішінде темекінің теңбіл ауруын қоздыратын вирус (ВТМ —
вирус табачной мозаики) толық зерттелген. 1935 жылы бұл вирусты американ
вирусологы У.М.Стэнли (1904—1971) кристалл түрінде бөліп алып, онымен
темекінің бұрын ауырмаған жапырағын зақымдаған кезде ауру пайда болғандығы
байқалған.
Әрбір бактериофаг тек бір ғана бактерия түрін немесе өзара туыстығы
жақын бірнеше бактериялар түрін ғана зақымдай алады. Бактериофагтар барлық
табиғи ортада (суда, топырақта өсімдіктердің, жануарлардың және адамның
организмінде) кездеседі. Кейбір бактериофаг түрлерін медицинада аурулардың
алдын алу үшін пайдаланады. Мысалы, тырысқақ ауруына қарсы пайдаланады.
3. Вирустар арқылы таралатын ауруларға — тұмау, ұшық, бауырдың қабынуы
(гепатит), қызылша, қызамық, құтыру, шешек, мидың қабынуы (энцефалит),
ЖИТС, полиомиелит, аусыл, өсімдіктерде болатын темекінің теңбіл ауруы,
қиярдың теңбіл ауруы, қант кызылшасының сары ауруы, қызанақтың қола ауруы
және т.б. жатады.
Вирустардың көбею кезеңдері
3-кесте
Көбею кезеңдері Көбею кезендерінін ерекшеліктері
1. Адсорбция (жанасуы) Вирус бөлшектерінің иесінің клеткасына жанасып
бекінуі
2. Инъекция (енуі) Вирус бөлшектерінің клеткаға енуі, вирус
құра-мындағы нуклеин қышқылының белок капсидінен
клетка ішіне босап шығуы
3. Репликация (екі Клетка ішіндегі нуклеотидтердің есебінен вирус
еселенуі) құрамындағы нуклеин қышқылдарының молеку-лаларының
түзіле бастауы
4. Вирус белоктарының Клетканың рибосомаларында жүреді
түзілуі
5. Вирус бөлшек-терініңЗақымданған клеткадағы нуклеин қышқылдары мен вирус
жинақталуы белоктарынан түзіледі
6. Вирус бөлшек-терініңБактерияларда көбіне клетка тіршілігін жояды, ал
зақымданған клеткадан эукариотты организмдердің клеткаларының қабығы
сыртқа шығуы ісініп, жарылады да ішіндегі вирус бөлшектері
сыртқа шығарылады
Сыртқа шыққан вирус бөлшектері қолайлы жағдайға тап болғанда вирустар
басқа клеткаларға түсіп, оларды да жарақаттай бастайды. Осылайша
вирустардың тіршілік циклы қайталана береді.
Қорыта айтқанда, вирустардың құрылысы мен химиялық құрамын сызбанұсқа
түрінде төмендегідей көрсетуге болады (сур.2).
Сур.2 Вирустардың құрылысы
Вирустар адам өміріне өте қауіпті ауру тудырады. ЖҚТБ, шешек, гепатит,
энцефалит, полиомиелит, қызылша, қызамық, тұмау А,В,С гепатиттің вирусы
бауыр ұлпасын, аденовирус пен тұмау – тыныс алу жолдарының эпителиінің
сілемейлі қабаттарының клеткаларында бас миының қабынуын тұғызатын вирус,
жүйке клеткаларында эпидемиялық паротит (свинка) вирусы – шықшыт бездерінің
клеткаларын зақымдайды. 3-суретте вирустардың функциясын көрсетіледі.
Сур. 3 Вирустардың функциясы
Аса қауіпті қазіргі кездегі вирус адам қорғаныш тапшылығының
қоздырғышы АҚТҚ, жұқтырған қорғаныс тапшылығының белгісі ЖҚТБ. Бұл ауру
адамға жыныстық жолмен, инъекцимя, ана сүті арқылы, құрсақта жатқан балаға
анасынан жұғады. 1950 жылдан бастап анықталды. Табиғи ошағы – жасыл маймыл
(мартышка) мұндай вирус адам қанына түскенде, ақ қан түйіршігі – лимфоцит
зақымдалады. Лимфоцитке кірген соң вирус РНҚ-сы алдымен ревертаза ферментін
синтездейді. Иммунитеттің бұзылуынан адам кез келген жеңіл жұқпалы аурудан
қайтыс болады.
Өсімдіктерде: темекі теңбілі, картоп, бұршақта т.б. мәдени
өсімдіктерде қызанақта қола ауруы, қант қызылшасында сары ауру.
Өсімдіктердің хлоропластарын түссіздендіріп зақымдайды.
Лекция № 4. Генетикалық материалдың өзгергіштігі. Мутациялық өзгергіштік.
Лекция жоспары:
1. Өзгергіштік және оның сипаты.
2. Мутациялық өзгергіштік. Мутацияның типтері.
3. Геномдық мутация.
4. Модификациялық өзгергіштік.
1. Генетика тұқым қуалаушылықпен қатар өзгергіштік заңдылықтарын да
зерттейді. Өзгергіштік дегеніміздің өзі организмнің сыртқы ортаның әсерінен
өзгеруі, яғни оның жаңа қасиеттерге ие болып немесе бұрынғы бойында бар
қасиеттерден айырылу қабілеті. Организм фенотипінің дамуы оның тұқым
қуалауының негізі болып саналатын генотипі мен сыртқы орта жағдайына
байланысты. Генотипі бірдей болғанымен түрліше орта жағдайларына, дамуына
байланысты организмнің белгілері мен қасиеттері әртүрлі болып қалыптасуы
мүмкін. Және сонымен бірге организмде болатын көптеген белгілер сыртқы орта
жағдайларының әсеріне бірдей жауап бере бермейді. Олардың біреулері сыртқы
орта факторларының әсеріне көнгіш келеді, екіншілері шамалы ғана өзгереді,
ал үшіншілерінде өзгеріс тым аз мөлшерде ғана болады. Мысалы, сиырлардың
сүттілігі олардың азығына және күтіміне байланысты. Талапқа сәйкес рацион
қолданып қажетті мөлшерде азықтандыра отырып, сиырдың сүтін молайтуға
болады. Ал сүттің майлылығының сүттілікке қарағанда қорек және күтім
жағдайларына байланыстылығы азырақ және сүттің майлылығы сиырдың тұқымына
тән біршама тұрақты қасиет, дегенмен де азық рационын жақсарта отырып оны
да аздап өзгертуге болады. Анағұрлым тұрақты белгі - сиырдың түсі. Бірақ
жүннің түсін де даму жағдайларына мүлдем байланыссыз деп ойлауға болмайды.
Кейбір сүтқоректілердің түсіне сыртқы қоршаған ортаның температурасы әсер
етеді. Оны мысалы қояндардың қысқы және жазғы маусымдарда түстерінің
өзгеретіндігінен көруге болады. Сонымен организмде болатын белгілер мен
қасиеттер тұрақты түрде тұқым қуаламайды, олар сыртқы ортаның әсерінен
өзгеріп дамып отырады. Сол өзгергіштіктің нәтижесінде эволюция барысында
жаңа биологиялық түрлер пайда болады.
Өзгергіштіктің генотиптік және фенотиптік деген екі түрі болады.
Генотиптік өзгергіштік. Организмнің белгілері мен қасиеттерінің өзгеруі
геннің немесе клеткадағы генетикалық аппараттың басқа да элементтерінің
өзгеруіне байланысты болуы мүмкін. Мұндай өзгергіштікті мутация деп
атайды. Кейбір жыныс клеткаларында пайда болатын мутация келесі ұрпақтарда
да сақталады. Мысалы, гомозиготалы ақ үй қояндарынан қара түсті ұрпақтардың
пайда болуын немесе қылтанақты бидайлардан қылтанақсыз формалардың шығуын
алуға болады.
Генотиптік өзгергіштік кейде гендердің арасында болатын әртүрлі
комбинацияларға да байланысты болады. Яғни гендер бір-бірімен орын
алмастырғанда жаңа белгілер мен қасиеттер пайда болуы мүмкін. Мұндай
өзгергіштікті комбинативтік өзгергіштік деп атайды. Мутациялық және
комбинативтік өзгергіштік тек қана генотиптің өзгеруіне байланысты болады
және ұрпаққа беріледі. Сондықтан оларды генотиптік немесе тұқым қуалайтын
өзгергіштік деп атайды.
Фенотиптік өзгергіштік. Организмнің жеке дамуы барысында оның
морфологиялық, физиологиялық, биохимиялық және басқа да ерекшеліктерінің
өзгеретіндігі байқалады. Мұндай өзгергіштікті фенотиптік өзгергіштік деп
атайды. Фенотиптік өзгергіштіктің генотиптік өзгергіштіктен негізгі бір
айырмашылығы организм генотипінің өзгермейтіндігінде және ол тұқым
қуаламайды. Сондықтан мұндай өзгергіштікті тұқым қуаламайтын өзгергіштік
деп те атайды. Қандай болмасын белгі немесе қасиет дамып қалыптасуы үшін
оған тиісті сыртқы орта жағдайлары қажет. Мысал келтірейік, егер белгілі
бір өзіне тән фенотипі бар хлорелла балдырын жарық ортада өсіретін болсақ,
одан түзілген колониялар жасыл түсті болады. Ал сондай хлорелланы қараңғы
жерде өсірсе, ол бозғылт түске айналады. Егер оны қайтадан жарық ортаға
апарса жасыл түс қайта қалпына келеді. Яғни бұл мысалдан екі түрлі
жағдайдың екеуінде де хлорофильдің түзілу мүмкіндігінің бар екендігін,
бірақ ол үшін сыртқы орта жағдайы – жарықтың қажет екендігін көреміз.
Сөйтіп, генотиптің өзгеруіне байланыссыз тек сыртқы ортаның әсерінен
болатын өзгергіштікті модификациялық өзгергіштік деп атайды. Мұндай
өзгергіштік фенотиптік немесе тұқым қуаламайтын өзгергіштікке жатады.
2. Мутациялық өзгергіштік. Мутация деген терминді ең алғаш рет 1901ж.
голландиялық ғалым Г.Де-Фриз өзінің “Мутациялық теория” деп аталатын
еңбегінде қолданды. Де-Фриздің теорияларының кейбір мәселелері осы күнге
дейін өз мәнін жойған жоқ. Олар:
1. Мутация кенеттен пайда болады.
2. Жаңадан пайда болған формалар тұрақты келеді.
3. Мутация сапалық өзгеріс болып саналады.
4. Мутация өзі әр түрлі бағытта пайдалы да, зиянды да болады.
5. Бір рет болған мутация қайтадан қайталана алады.
Мутация әр түрлі бағытта болады. Олардың көпшілігі организмнің тіршілік
қабілетін кемітіп жібереді. Кейде өлімге душар етеді, оны летальды мутация
деп атайды.
Мутацияның типтері. Мутациялық процестің өзін секірмелі түрде, яғни
кенеттен пайда болатын және индукциялық деп екіге бөлуге болады. Егер
мутация кәдімгі табиғи факторлардың әсерінен атап айтқанда сыртқы ортаның
немесе қалыпты физиологиялық және биохимиялық процестердің өзгеруінің
нәтижесінде өздігінен пайда болса, оны секірмелі мутация дейді. Ал арнайы
әсер ету арқылы, яғни радиоактивті сәулемен, химиялық заттармен немесе
температурамен әсер етудің нәтижесінде пайда болатын өзгерісті индукциялық
мутация деп атайды. Өзінің пайда болу орнына қарай, яғни организмнің қандай
клеткаларында пайда болатындығына байланысты мутация генеративтік және
сомалық болып бөлінеді. Генотиптің өзгеру сипатына қарай мутациялар гендік,
хромосомдық және геномдық болып бөлінеді.
Гендік мутация жекелеген гендерде болады және жиі кездеседі.
Организмнің көптеген морфологиялық, физиологиялық және биохимиялық белгі-
қасиеттердің өзгеруі осыған байланысты болады. Гендік мутацияның негізінен
екі түрін ажыратады: азотты негіздердің орын ауыстыруына және бір азотты
негіздің ДНҚ құрамынан түсіп қалуына немесе үстеме келіп қосылуына
байланысты болатын мутациялар.
Генетикалық материалдың өзгеруіне гендік мутациямен қатар хромосомалық
мутация да жатады. Оны хромосомалық өзгерістер немесе аберрациялар деп
атайды. Бұл жағдайда кариотиптегі хромосомалардың құрылымы өзгереді.
Аберрациялар хромосома ішілік және хромосома аралық болып келеді. Хромосома
ішілік өзгерістерге мыналар жатады: дефишенсия – хромосома ұштарының
жетіспеушілігі; делеция – хромосоманың бір бөлігінің үзіліп түсіп қалуы;
дупликация – хромосома бөлігінің 180О-қа бұрылуына байланысты гендердің
орналасу ретінің өзгеруі.
Хромосома аралық өзгерістерге хромосоманың бір бөлігінің басқа бір оған
гомологты емес хромосомамен ауысып кетуі жатады, оны транслокация деп
атайды.
Хромосомалық мутацияда транспозиция – генетикалық материалдың шағын бір
бөлігінде орналасқан гендер шоғырының өзгерісі ерекше орын алады.
Транспозиция гомологты емес хромосомалардың арасында немесе бір
хромосоманың өзінде жүруі мүмкін. Сондықтан ол хромосома ішілік және
хромосома аралық өзгерістердің аралығында жатады.
3. Геномдық мутация. Геномдық мутация дегеніміз клеткадағы
хромосомалар санының өзгеруіне байланысты организмнің белгілері мен
қасиеттерінде пайда болатын өзгергіштікті айтады. Геном дегеніміздің өзі
гаплоидты хромосомадағы болатын гендердің жиынтығы. Енді осы геномдық
мутацияның пайда болу жолын қарастырайық. Хромосома санының тұрақтылығын
және оның ұрпақтан-ұрпаққа берілуін қамтамасыз ететін, клетканың бөліну
механизмдері митоз бен мейоз екендігі белгілі. Бірақ кейбір жағдайда бұл
механизмдер бұзылады да, хромосомалар клеткадағы екі полюске теңдей
ажырамайды. Соның салдарынан хромосома саны өзгерген клеткалар пайда
болады. Геномдық мутация тұтас гаплоидты жиынтықтың немесе жеке
хромосомалар санының көбеюіне немесе азаюына байланысты болады.
Хромосомалар саны гаплоидты жиынтыққа еселеніп көбейетін организмдерді
полиплоидты, ал еселенбей көбейсе анеуплоидты немесе гетероплоидты
организмдер деп атайды.
Полиплоидия. Полиплоидты организмдер хромосома санының еселену
дәрежесіне қарай 3n-триплоидты, 4n-тетраплоидты, 5n- пентаплоидты болып
бөлінеді. Полиплоидия организмнің түрлі белгілерінің өзгеруіне себеп
болады. Сондықтан ол эволюция мен селекция үшін тұқым қуалайтын
өзгергіштіктің маңызды бір қайнар көзі болып есептеледі. Мысалы,
селекционер В.С.Федоров шығарған қара бидайдың тетраплоидты формасын
алсақ, ол диплоидты формасына қарағанда сабағы мықты, дәні ірі және
салмақты болып өзгерген, бұл әрине шаруашылық маңызы жағынан тиімді
өзгеріс.
Полиплоидияның өзінің екі түрі бар автополиплоидия және аллополиплоидия
деп аталады. Егер геномды А деп белгілесек, автодиплоид АА, ал автотриплоид
ААА болады.
Әр текті түрлердің геномдарының еселеніп көбеюінің нәтижесінде пайда
болған полиплоидты организмдер аллоплоидтар немесе амфиплоидтар деп
аталады.
Аллополиплоидтар әртекті түрлерді будандастыру кезінде пайда болады.
Мысалы, егер будан особьта А мен В гені болса одан алынған аллополиплоид
ААВВ болып келеді. Бұған мысал ретінде 1924 жылы тұңғыш рет шалқан мен
капустаны будандастыру арқылы (туыс аралық будандастыру) Г.Д.Карпаченконың
алған амфидиплоидын алуға болады. Мұндай будан өсімдікте шалқан мен
капустаның белгілерінің бірігіп келуіне байланысты ол өте мықты болып
шыққан. Сонда мұндай жаңа форма систематикалық жағынан әр туысқа жататын
өсімдіктердің геномдарының бірігуі нәтижесінде шығып отыр.
Анеуплоидия. Анеуплоидия немесе гетероплоидия хромосома санының
гаплоидты жиынтыққа еселенбей өзгеруінің нәтижесінде пайда болады.
Бұл құбылысты ең алғаш ашқан К.Бриджес ... 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