Абберация – мутацияның әсерінен хромосоманың құрылымының зақымдануы
Мазмұны
1. Глоссарий
2. Дәрістер
3. Практикалық сабақтар
4. Студенттердің өз бетімен істейтін жұмыстары
1. Глоссарий
Абберация – мутацияның әсерінен хромосоманың құрылымының зақымдануы.
Аллеломорфты белгілер – бір геннің әр түрлі аллельдерінің әсерінен пайда
болған белгілер.
Аллополиплоидия – Бір организмнің жасушасында әр түрдің диплоидты
хромосомалар жиынтығы.
Антигендер – организмге кірген бөгде заттар иммундық жауап туғызады.
Антидене – жоғары сатыдағы организмдердің иммундық жүйесі бөліп шығаратын
белок, олар бөгде молекулалық заттарды ерекше түрде байлайды. Антидене
организмдерде пайда болған антигендерге жауап ретінда бөлінеді.
Антикодон – тРНК молекуласының бөлігі, үш нуклеотидтан тұратын және өзіне
сәйкес амин қышқылын кодтайтын иРНК ның үш нуклеотидтен тұратын бөлшегін
таниды.
Аутбридинг – генетикалық туыс емес өкілдерді шағылыстыру.
Бактерофагтар – бактерияларда өсіп-өнетін вирустар.
Биотехнология - әр түрлі микробиологиялық синтезді, генетикалық және
клеткалық инженерияны, ферменттер инженериясын қолдану арқылы өсімдіктің,
жануарлардың организміне ықпал ететін және жасанды қосылыстарды өндірістік
реакторларда алу үшін көп бағытта жүргізілетін ғылыми-техникалық салксы.
Вектор – дербес еселенетін генетикалық құрылым, оның көмегімен өзгертілетін
геномға тиісті генді жеткізіп орналастыруға болады.
Ген – тұқым қуатын ақпараттық құрылымдық бірлік.
Ген инженериясы – алдын ала белгілі жаңа қасиеттері бар тірі оргаизмдерді
жасау мәселелерін зерттейтін молекулалық биологияның саласы.
Генетикалық код – белок молекуласына қажетті амин қышқылдарының орнын
анықтайтын ДНҚ молекуласындағы үш негізден тұратын тізбек.
Генотип – организмдегі гендер жиынтығы.
Делеция – мутацияның нәтижесінде хромосоманың орта бөлігінің жоғалуы.
Иммунитет – генетикалық бөгде белгілері бар заттардан және тірі денелерден
организмнің қорғану әрекеті.
Иммундық реакция – генетикалық бөгде заттарды құртуға, бейтараптандыруға
бағытталған организмнің бейімділік жауабы.
Инбридинг - өте жақын туыстас өкілдерді шағылыстыру.
Кариотип – түрге тән хромосома жиынтығы.
Клеткалық инженерия – қайта құрастыру, будандастыру, өсіру негізінде
жасушаның жаңа типін жасау әдісі.
Клон – жыныссыз өсіп даму арқылы бір ортақ тектен тараған жасушалар немесе
ұрпақтар.
Кодон – триплет.
Комплементарлық – бірін – бірі толықтырушы гендендің болуы, олар бірге әсер
етіп, белгінің пайда болуына себеп болады.
Локус – хромосомадағы белгілі бір геннің орны.
Мейоз – жыныс жасушасы ядросының екі рет қатарынан бөлінуінің нәтижесінде
төрт гаплоидты жасушаның пайда болуы.
Мозаиктер - әртүрлі генотипі бар жасушалардан тұратын организм.
Мутаген – физикалық және химиялық аген мутацияның жиілігін жоғарылатады.
Мутация – генетикалық материалдың негізгі қасиетін өзгертетін тұқым қуатын
өзгеріс.
Ноненс кодондар – амин қышқылдарының ешқайсысына сәйкес калмейтін
трансляцияны тежеуші ролін атқаратын кодондар.
Онкогендер – эукариоттар жасушаларынан залалды ісіктерге өзгерте алатын
белоктарды кодтайтын гендер.
Онтогенез – организмнің жеке дамуы, туғаннан бастап өмірінің аяғына дейінгі
өзгерістер жиыны.
Партеногенез – еркектің гаметасынсыз ұрғашының гаметасынан организмнің
дамып өсуі.
Плазмидтер – хромосомамен байланыссыз дербес өмір сүретін сақина тәріздес
ДНҚ молекулалары.
Полимерия – бір белгіге әртүрлі, бірақ ұқсас ететін аллельді емес гендердің
өзара әрекеттесуінің түрі.
Полиплоидия – гаплоидтық жиынтықпен салыстырғанда хромосомалар санының
өсуі.
Профаг – бактериялық жасушаға тұқым қуу материалы қосылған фаг.
Рестриктазалар – ДНҚ-ны кесетін фермент.
РНҚ- полимеразалар – ДНҚ үлгісімен РНҚ синтездейтін ферменттер.
Селекция – мал тұқымын, өсімдіктер сорттарын микроорганизмдердің,
бактериялардың және вирустардың расаларын өзгертетін ғылымның саласы.
Транспозон – геномда өз орнын ауыстыра беретін ДНҚ фрагменті.
Фенотип – организмдегі барлық белгілердің жиынтығы
Шағылыстыру – белгілері бойынша айырмашылығы бар бір түрдің өкілдерін
жұптау.
Эволюция – тірі табиғаттың тұқым қуу, өзгергіштік және сұрыптау арқылы
дамуы.
2 Дәрістер
№ 1 дәріс тақырыбы.Кіріспе
Жалпы сұрақтар: Молекулалық биология пәні және міндеттері.Тіршілік туралы
ғылымдар жүйесіндегі молекулалық биологияның орны және рөлі. Молекулалық
биологияның пайда болуының қысқаша тарихы және дамуының негізгі этаптары.ХХ
ғасыр соңындағы молекулалық биологияның дамуы. Молекулалық биологияның
Қазақстандағы дамуы. Жасуша-өмірдің молекулалық негізі.
Пайдаланатың құралдар: проектор, слайдтар
Молекулалық биология – тіршілік құбылыстарының молекулалық негіздері
туралы ғылым, биология ғылымдарының арасында негізгі орындардың бірін
иеленеді. Генетика, биохимия және биофизика ғылымдарымен тығыз байланысты.
Медицина (вирусология, иммунология, онкология, т.б.), ауыл шаруашылығы
(жануарлар мен өсімдіктердің тұқым қуалау қасиеттерін белгілі бағытта
қадағалай отырып зерттеу) және биотехнология (гендік инженерия, клеткалық
инженерия) салаларының теориялық негізі болып табылады.
Негізгі мақсаты – биологиялық ірі молекулалар (белоктар, нуклеин
қышқылдары) құрылымын барлық деңгейде зерттеу.
Молекулалық биология нуклеин қышқылы мен белоктардың құрылыс және
құрылым ерекшеліктерін, жасушаның генетикалық аппаратының құрылымдық-
қызметтік ұйымдастырылуын, ақпараттардың тұқым қуалауының жүзеге асу
механизмін, апоптоз, генетикалық код т.б. оқытады.
Молекулалық биологияның ерекшелігі оның макромолекулалардың құрылымын
және олардың қызметімен байланысын зерттеуінде. Сол әртүрлі құрылымдардың
және олардың қызметінің тегін анықтайды.
Молекулалық биологияның міндеті - клетканы құраушы негізгі тіршілік
құбылыстарын (заттардың алмасуы, тұқым қуалаушылық, нуклеин қышқылдарының
құрылымы және олардың әр түрлі организмдердегі атқаратын қызметі т.б.)
молекулалық деңгейде зерттеу. Яғни молекулалық биология тірі организмдердің
жұмыс істеуін, олардың құрамына кіретін молекулалар және атомдардың
химиялық құрылымы тұрғысынан зерттейтін ғылым саласы.
Даму тарихы: Молекулалық биология ХХ ғасырдың екінші жартысынан бастап
ғылымның дамуында ерекше орын алды. Оның дүниеге келуі және кейінгі кезеңде
қарқынды дамуы бүкіл биологияны алдыңғы қатарлы және кең тараған ғылымдар
саласына қосты.
Биохимияның бір саласы ретінде дүниге келген молекулалық биология
генетика және физиканың әдістері арқылы жылдам дамыды.
Бұл ғылымның атауын 1939 жылы өзін молекулалық биолог деп атаған У.
Эстбюримен байланыстырады. Ал екі жылдан кейін ол ДНҚ-ң алғашқы
рентгеннограммасын жасады және осы арқылы 1869 Ф.Мишер ашқан ДНҚ
молекуласының нәзік құрылымын анықтаудың негізін салды.
1953 жылы ағылшын ғалымы Ф.Крик және АҚШ биологы Дж. Уотсон ДНҚ
макромолекуласының құрылымының кеңістіктік моделін жасауы – молекулалық
биология ғылымының өз алдына жеке ғылым болып қалыптасуына негіз болды. Бұл
жаңа сала өзінің дамуына физиктер мен химиктерге борышты, себебі олар
биохимиялық мәселелерді шешу үшін әр түрлі екі жақтан кіріскен. Олардың
біреулері физикалық әдістерді, әсіресе рентгенқұрылымдық талдауды,
биологиялық жағынан аса маңызды макромолеулалардың кеңістіктегі құрылымын
анықтауға қолдануға тырысты.
Екінші бағыттағы зерттеушілер генетикалық процестердің молекулалық
механизмін бактериялар мен вирустарды зерттеу нәтижелеріне сүйене отырып
анықтаған. Бұл "фагтық мектеп" деп аталатын топ Дельбрюк және Лурияның
атымен байланысты. Мұнда зор табыстардың бірі О.Т. Эйвери, К.
Мак-Леод, М. Мак-Картидің генетикалық ақпараттың иесі белок емес ДНҚ екенін
дәлелдеулері еді.
Ал осы биологиялық мәселерді әртүрлі екі тәсілдерді біріктіру арқылы
шешу физик Ф.Крик мен биолог Д.Уотсонға ДНҚ-ның қос шиыршығын 1953 жылы
ашуға мүмкінді берді.
ХХ ғасырдың 50 жылдарының басында биохимияда ақуыздар мен нуклеин
қышқылдарының қарапайым құрылымы туралы мәліметтер ашылды, ДНҚ мен РНҚ
молекуласындағы нулеотидтердің саны, құрылымы және орналасу заңдылығы
анықталды. ДНҚ-ң қос шиыршықты моделінің жасалуы және комплементарлық
принципінің ашылуы қазіргі заманғы биологияның маңызды жаңалықтары болды.
Бұл жаңалықтар тірі жүйелер әрекетінің негізгі принциптерін ашты және
қазіргі заманғы биологияның одан ары қарайғы зерттеулерін анықтады.
Қазіргі жаратылыстану ғылымдарының молекулалық биологиясың алдында
қарыздар болуының себебі, молекулалық биолгияда ХХ ғасырдың 50 жылдарының
ортасынан 70 жылдардың ортасына дейінгі кезеңдерде гентикалық ақпараттардың
тұқым қуалауы және олардың ұрпақтан ұрпаққа берілуінің негізгі жолдары мен
табиғатының ақылға сыймастай жылдамдықпен анықталуы болып есептеледі.
Молекулалық биологияның негізгі жаңалықтары:
1869 жылы Ф. Мишер ДНҚ-н ашты;
1935 жылы А.Н. Белозерский өсімдіктен ДНҚ-н бөліп алды;
1940 жылы У.Эстбюри ДНҚ-ң алғашқы рентгеннограммасын жасады;
1951 жылы Л.Полинг және Р.Кори ақуыздардың полипептидті тізбегіндегі амин
қышқылы қалдықтарының негізгі типтерін анықтады;
1944 жылы О.Т. Эвери ДНҚ тұқым қууалау ақпаратын тасымалдаушы екендігін
анықтады;
1952 жылы Р.Франклин мен М.Уилкинс ДНҚ-ның жоғары сапалы
рентгенограммасын түсірді;
1953 жылы Д. Уотсон және Ф. Крик ДНҚ-ң қос спиральды моделін жасады;
1960 жылы РНҚ транскрипциясын жүзеге асыратын полимераза ферменті ашылды;
1961 жылы Ф.Жакоб және Дж.Моно бактерияларда гендердің ұйымдасып жұмыс
істеуінің және гендік белсенділіктің реттелуінің оперондық (лат.
``operare`` - жұмыс істеу, қызметіне қарай бір-бірімен байланысты
ферменттердің синтезін анықтайтын гендер тобы) принципін ашты;
1969 жылы АҚШ-та Г.Хорана қызметтестерімен бірге химиялық жолмен алғашқы
генді синтездеді.
Д. Уотсон мен Ф. Крик және т.б. көптеген ірі молекулалық биологтардың
керемет жаңалықтарының нәтижесінде ХХ ғасырдың 60 жылдарында-ақ жасушадағы
гентикалық ақпараттың берілу жолы анықталды: ДНҚ-РНҚ-Ақуыз.
Сосын біртіндеп ДНҚ репликациясы, транскрипция (РНҚ биосинтезі),
трансляция (ақуыз биосинтезі) механизмдері анықталды.
Мұнымен қоса бұл процестердің клетка ішінде таралуын зерттеу жұмыстары
дамыды, осының негізінде клеткаішілік компоненттердің (ядро, митохондрия,
рибосома) функционналдық маңыздылығы анықталды және Д. Уотсонның 1968 жылы
молекулалық биологияға анықтама беруіне негіз болды: Молекулалық биология
биологиялық макромолекулалардың құрылымдарының байланысын және клетканың
негізгі компоненттері мен олардың қызметтерін, сонымен қатар тіршіліктің
негізін құрайтын клеткада жүретін барлық процесстердің үйлесімділігі мен
тұтастығын біріктіретін клетканың өзін-өзі реттеуінің негізгі принциптері
мен механизмдерін зерттейді.
Кейіннен бұл ереже кері транскрипция (РНҚ матрицасындағы ДНҚ синтезі)
және РНҚ репликациясы процестері туралы ұғымдармен толықтырылады. Тұтас
ферменттер қатарын (кері транскриптаза, ДНҚ рестриктаза және т.б.) мақсатты
түрде қолданудың әдістерінің ашылуы және талдануы нәтижесінде рекомбинатты
ДНҚ алу технологиясы жасалды, молекулалық биология тарихындағы революциялық
оқиға бол
ХХ ғасырдың 70 жылдарының соңы мен 80 жылдарының басында молекулалық
биология ең бір кемелдену кезеңіне қадам басты. Ферменттердің және
биологиялық мембраналардың құрылымы белсенді түрде зерттелді, жоғары
сатыдағы организмдердің геномының құрылымын анықтау жұмыстары басталды,
жаңа биотехнологияның негіздері жасалды, ақуыз инженериясы дүниеге келді.
Молекулалық биологияның қарқынды дамуының нәтижесінде ХХ ғасырдың 80
жылдарының басында жаңа ғылым саласы биоинформатика (сандық биология,
компьютерлік гентика) дүниеге келді.
ХХ ғасырдың молекулалық биология кеңейе түсті, біршама міндеттері: геном
құрылымының құпиясын ашу, гендер банкін құру, геномдық дактилоскопия;
клеткалардың жітклеуінің, биоалуантүрліліктің, дамудың және қартаюдың,
канцерогенездің (қатерлі ісіктің пайда болуы), иммунитеттің молекулалық
негіздерін зерттеу және т.б.; генетикалық, вирустық ауруларды анықтау және
емдеудің әдістерін ашу; азық-түлік және әртүрлі азықтық биологиялық
белсенді қосылыстар (гормондар, энергия сақтаушы заттар, релизинг-фатор)
өндірісінің жаңа биотехнологиясын жасау.
Қазақстандағы молекулалық биология
Қазақстанда молекулалық биология саласындағы ғылыми зерттеулер XX
ғасырдың 50-жылдарының аяғында Қазақстан Ғылым Академиясының Ботаника
институтында басталды. Академик М.Айтхожинның басшылығымен рибосомалардың
құрылымы зерттеліп, соның нәтижесінде рибосомалар мен
рибонуклеопротеидтердің (мысалы, вирустар) құрылымында айтарлықтай
айырмашылықтар бар екені анықталды. Бұл жаңалық – жануарлар клеткасының
цитоплазмасында информосома түрінде болатын ақпараттық РНҚ (аРНҚ) бар
екенін көрсетті. Молекулалық биология саласындағы зерттеулер, әсіресе,
Қазақстан Ғылым Академиясының молекулалық биология және биохимия институты
ашылғаннан кейін (1983) дами түсті.
Өсімдік клеткасындағы информосомалар, яғни, бос цитоплазмалық, полисомды-
байланысқан және ядролы белоктардың (РНҚ-ны қоса) және төменгі молекулалы
РНҚ-ның физика-химиялық қасиеттері зерттеліп, олардың өсімдік эмбриогенезі
мен дамуы кезінде белок биосинтезі мен биогенезін реттеуге қатысатыны
анықталды. Соның нәтижесінде функционалды белсенді әркелкі (гетерогалды)
будан рибосомалары құрастырылды. Бұрын белгісіз болып келген өсімдік
клеткаларындағы (қалыпты және стресс жағдайында) зат алмасу процесінің
маңызды бөліктеріндегі (азотты, көмір сулы, фенолды) ферментті кешендердің
реттелу механизмі ашылды. Бұл техникалық және астық дақылдарының бағалы
шаруашылық белгілерін қалыптастыру бағытының ғылыми негізін салуға
мүмкіндік берді. Азот алмасу кезіндегі маңызды ферменті – НАДФ-ГДГ-ны
(никотинамидадениндинуклеотидфосфат -глютаматдегидрогенез) активациялаудың
жаңа жолы анықталды. Қазақстан өсімдіктерінен жасалынған биологиялық
активті заттардың биотехнологиясы жетілдірілді. Қазір республикада
молекулалық биология саласы бойынша: геномды құрастыру, экспрессиясы және
оның реттелуі, клетканың маңызды полимерлері белок пен нуклеин қышқылының
құрылымы мен қызметі, өсімдіктердің гендік инженериясы, молекулалық
иммунология мәселелері зерттелуде.
Өзін өзі тексерудің сұрақтары:
1 Молекулалық биология пәні нені оқытады?
2 Молекулалық биологияның міндеті зерттеу әдстері
Әдебиеттер: 1-7( негізгі), 8- 16 (қосымша)
№ 2 дәріс тақырыбы. Молекула аралық қарым-қатынас және олардың тірі жүйеде
қызмет етудегі рөлі. Сигналдық қарым-қатынастардың жасуша аралық және
жасуша ішілік механизмдері.
Жалпы сұрақтары: Молекулалық биологияда қолданылатын әдістер. Ағзадағы
химиялық сигнал беру. Ақуыз -ақуыздық қарым-қатынас және олардың жасуша
үстілік құрылымдардың және ақуыз-мультимерлердің өзіндік жинақталуындағы
мәні. Клетка аралық химиялық сигнал беру және оның типтері.
Пайдаланатың құралдар: проектор, слайдтар
Микроскопия әдісінің тарихы XVII ғасырдан басталады. 1611 жылы
Й.Кеплер жарық микроскопын жасау принципін ұсынды, ал алғаш рет 1638 жылы
А.Левенгук жарық микроскопы көмегімен бірклеткалы бактерияларды бақылады.
Дәл осы шешуші қабілеті 0,4-0,7 мкм-ге дейін болатын жарық микрокопы
М.Шлейден мен Т.Шваннға 1838 жылы жасуша теориясын ашуға мүмкіндік берді.
Микроскопияның дамуында итерфернциялы, фазалы-контрастты, электронды
микроскоптардың ашылуы маңызды кезеңдер болды.
Электронды микроскоп шешуші қабілеті 0,1 нм-ге дейін болады, осының
арқасында вирустардың, клеткаішілік оганеллалардың, ақуыз-нуклеинді
комплекстердің құрылымын зерттеуге мүкіндік береді.
Рентгенқұрылымдық талдау әдісі– рентген сәулелерінің дифракциясына
негізделген; цитоплазма мен ядроның құрамына кіретін ақуыздардың, нуклеин
қышқылдарының және басқа заттар молекулаларының құрылысын зерттеу үшін
қолданылады. Бұл тәсіл молекулалардың құрамындағы атомдардың кеңістіктегі
орналасуын анықтауға, олардың ара қашықтықтарын өлшеуге мүмкіндік береді.
Билоогиялық маңызды молекулаларды, әсіресе ақуыз немесе нуклеин
қышқылдарының молекулаларына құрылымдық талдау жасау көптеген қиындықтармен
жүреді, себебі олардың құрамындағы атомдардың саны өте көп. Аталған
молекулалардың сырт пішінін анықтаудың биологиялық функцияларды білу үшін
маңызы өте зор.
Рентгенқұрылымдық талдау әдісінде зерттелетін объектіге (гемоглобиннің,
ДНҚ-ң кристалдары) рентген сәулелері бағытталып, пайда болған дифракциялық
бейнесі фотоппленкаға тіркеледі. Бұл әдістің көмегімен ақуыз, ДНҚ, РНҚ
молекулаларының құрылымы жөнінде мәліметтер алынды.
Радиоактивті изотоптар – тірі клеткадағы ақуыз, нукленин қышқылдары,
көмірсу және т.б. молекулаларды зерттеу үшін қолданылады. Рабиоактивті
молекулалар мынадай алуан түрлі клеткаішілік процестерді зерттеу кезінде
қолданылады: молекулалардың өздерінің ізашарларынан синтезделуі,
молекулалардың клеткаішілік локализациясын, олардың жұмыс істеу уақыттарын,
макромолекулалардың жекелеген аймақтарындағы химимялық өзгерулерін анықтау.
Ультрацентрифугалау – 1926 жылы Т.Сведберг аналитикалық центрифуганы
ашқан соң кең қолданысқа ие болды. Клетканың тығыздығы әртүрлі болып
келетін компоненттерін центрифугалау тәсілі арқылы бір-бірімен қоспай белек
зерттеуге болады. Аналитикалық центрифуга көмегімен Т.Сведберг
гемоглобиннің молекулалық массасын анықтады. 40-50 жылдары А.Клоди мен
Ж.Браше клетка органеллаларын бөліп алуға арналған диффернциалды
центрифугалау әдісін жасады, бұл әдіс көмегімен Де Дюв алғаш рет 1953 жылы
лизсосманы кейін пероксисоманы бөліп алды.
Храматография. Қазіргі уақытта храматографияның көптеген нұсқалалры бар,
мысалы әртүрлі типтегі матрикстерді (тасымалдаушыларды) қолданатын, ақуызды
зарядына байланысты (ионалмасу храматография), молекулалар мөлшеріне
байланысты (гель-храматография) немесе матрикспен аздаған байланыстағы
заттардың химимялық топтарымен ерекше өзара әрекеттістіктеріне ажыратуға
мүмкіндік беретін және т.б.
Электрофорез – бұл әдістің негізінде белгілі бір оң немесе теріс зарядтар
жиынтығына ие ақуыздардың молекулаларының пішіні мен көлемі, зарядының
мөлшеріне сәйкес элетрлік жазықьықта қозғалу қабілеті жатыр. Электрофорезді
сулы (буферлік) ерітіндіде, крахмалды, агарлы, полиакрилді-амидті гелде,
целлюлозалы, нитроцеллюлозалы пластинкаада жүргізуге болады. Электрофорез
әдісінде ДНҚ-ны гельмен беті жабылған пластинкаға орналастырады. Мұнда
көлемі жағынан кішкене бөліктер ірі бөліктерге қарағанда жылдам ауысады. Он
шақты нуклеотидтері бар мини-сателлиттер арнайы радиоактивті зондтар
аркылы бөлініп алынады.
Клетка өсінділері (культуралары) әдісі. Кейбір ұлпаларды жеке-жеке
клеткаларға бөлгеннен кейін, жекеленген клеткалар өз тіршіліктерін
жалғастырады, тіпті көбею қасиетін жоғалтпайды. Эмбрион немесе кейбір жеке
клеткалар қолайлы ортада ағзадан тыс өсіп, көбейе алатындығын алғаш рет
американ эмбрилогы Р. Гаррисон (1879-1959) дәлелдеген. Клетканы культуралау
техникасын әрі қарай дамытқан француз биологы А. Каррель (1873-1959) болды.
Бұл әдістің ең қарапайым тәсілі келесідей: қоректік ортаға толы камераға
тірі ұлпаның кесегі салынады. Біраз уақыт өткеннен кейін ұлпа кесегінің
шетіндегі клеткалар бөлініп өсе бастайды. Өзге жағдайда ұлпаның кесілген
кішкентай кесегі трипсин ферменті немесе хелатон версен ферменті
ерітінділерімен сәл өңделеді, бұл клеткалардың толық бытырап кетуіне әкеп
соғады. Содан соң клеткаларды шайып қоректік ортаға салады, онда клеткалар
тұнбаға түседі де, шыныға жабысып көбейе бастайды, алдымен олар колониялар
түзеді, соңынан клеткалық қабат түзеді.
Осылай тірі кезінде бақылауға ыңғайлы, бірқабатты клеткалар өсіндісі
алынады. Өсінді өсіру кезінде қоректік ортадан басқа температура,
стерильділік сияқты факторлар ескерілген жөн. Культурада өсімдік
клеткаларын өсіруге болады.
Көп клеткалы организмдердің эволюциясы клеткалардың бір-бірімен байланыс
ұстап тұру қабілеттеріне негізделген. Бұл қабілет клетка дамуын реттеу үшін
және олардың ұлпаларда ұйымдасуы үшін, клетканың өсуі мен бөлінуін бақылау
үшін және олардың әртүрлі белсенділіктерінің үйлесімділігі үшін қажетті.
Клеткааралық іс-қимылдың негізгі маңызы мен күрделілігі жоғары сатыдағы
жануарларда барлық гендердеің маңызды бөлігі осы процестермен байланысты
деп болжауға мүмкіндік береді.
Клеткалара бір-бірімен үш түрлі жолмен байланысады: олар әртүрлі
қашықтықта орналасқан клеткаларға сигналдар жеткізуші химиялық заттар бөліп
шығарады; плазмалық мембранамен байланысқан, басқа клеткаларға әсер ететін,
басқа клеткалармен тікелей жалғастыратын молекулалық сигналдар шығарады;екі
клтеканың цитоплазмасын тікелей байланытыратын жалғамалар құрады.
Химиялық сигнализацияның үш типі белгілі:дене клеткаларының көпшілігі
локальды (жергілікті) химиялық медиатор болып табылатын бір немесе бірнеше
сигналды заттар бөліп шығарады, олар өте тез бұзылып, сіңіріліп
кететіндіктен тек жақын орналасқан клеткаларға әсер етіп қана үлгереді;
маманданған эндокринді клеткалар гормондар бөліп шығарады. Гормондар қанға
аралысып, нысана клеткаларға әсер етеді. Нысана-клеткалар организмнің
әртүрлі бөлімдерінде кездесуі мүмкін; жүйке клеткалары өздерінің нысана-
клеткалары арқылы маманданған жалғамалар (химиялық синапстар) жасайды және
тек өте жақын қашықтықтағы клеткалармен әрекеттесетін, тек бір ғана нысана-
клеткаға әсер ететін химиялық заттар – нейромедиаторлар бөліп шығарады.
Эндокринді және жүйке клеткалары химиялық сиганлизацияға арналған, олар
жоғары сатыдағы жануарлардың денесін құрайтын миллиардтаған клеткалар
белсенділігінің әр алуан түрлерін бірлесіп үйлестіріп тұрады.
Нерв клеткалары ақпаратты эндокринді клеткаларға қарағанда жылдам
жеткізеді, олар сиганлдарды алыс қашықтыққа жеткізу үшін диффузия мен қан
ағысына мұқтаж емес, сигнал нерв талшықтары арқылы электрлік импульстер
түрінде жылдам өткізіледі. Тек нейромедиаторлар бөлініп шығатын нерв
түйіндерінде бұл импульстар химиялық синапстарға айналады. Нейромедиатор
нысана-клеткаларды микроскопиялық қысқа қашықтыққа бірнеше миллисекунд
ішінде диффузиялық жолмен жекізеді. Қан ағысында гормондар өте қатты
сұйылғанда және әдеттен тыс төмен концентрацияда әрекет етуі тиіс болған
кезде, нейромедиаторлардың сұйылуы маңызды емес және олардың концентрациясы
нысана-клетканың белгілі бөлімдерінде жоғары болуы да мүмкін.
Гипоталамус – эндокринді жүйенің негізгі реттеушісі. Мидың белгілі
бөлімінде – гипоталамуста нерв жүйесі және эндокриндік жүйе физикалық және
функционалдық жағынан бір-бірімен байланысады. Гипоталамус гипофиздің тура
артында орналасқан және онымен гипофиз сабақшасы арқылы байланысқан.
Гипоталамус өзінің негізгі қызметін нейрондар мен эндокринді клеткалардың
ерекшеліктеріне бірдей ие клеткалар (олардың бір мезетте электрлік
импульстерді өткізетін және қанға сигналдық молекулаларды бөліп шығаруға
қабілетті өсінділері бар) көмегімен жүзеге асырады. Мұндай клеткаларды
нейросекреторлы клеткалар деп атайды. Гипоталамустың нейросекреторлы
клеткалары мидың жоғарғы бөлігінің нейрондарының қолдауы нәтижесінде
гипофиз сабақшасының қан тамырларына белгілі пептидті гормон бөліп
шығарады, ол гипофизбен басқа бір гормонның секрециясын ынталандырады
немесе тежейді.
Гипоталамустың бақылауында болатын гипофиздің көпшілік гормондары қандай
да бір басқа эндокринді безді ынталандырып (қолдап) қанға үшінші бір
горсонның бөдініп шығыуына себеп болады. Олай болса, гипоталамус эндокринді
жүйенің негізгі реттеушісі болып табылады.
Әртүрлі клеткалар бірдей химиялық сигналдарға әртүрлі жауап қайтарады.
Клеткалардың белгілі клеткаішілік сиганлдық молекулаларға жауап қайтару
қабілеті оларды молекулалармен байланыстыратын белок-рецепторлардың
болуымен байланысты. Ересек жануарлардың көпшілік клеткалары қандай да бір
қызмет атқаруға маманданған және олар барлық химиялық сигналдарға жауап
беруге мүмкіндік беретін, осы қызметті іске асыратын және өңдейтін өзіндік
рецепторлар жиынтығына ие.
Көпшілік химиялық сигналдардың нысана-клеткаларға әсер етуі ең ақырында
онда жүріп жатқан белок синтезінің жылдамдығының немесе қасиетінің
өзеруіне, не болмаса жаңа белоктардың синтезінің басталуыныа әкеледі.
Әртүрлі нысана-клеткаларда сигналдық молекулалар жиі-жиі әртүрлі
белоктармен жанасып, әртүрлі әсерлер көрсетеді. Ацетихолил қаңқа
бұлшықеттері клеткаларының жиырылуын жылдамдатады, бірақ жүрек бұлшықеті
клеткаларының жиырылу күші мен жиілігін баяулатады.
Клетканың өмірі физикалық әсерлер (температура, электромагниттік
сәулелену) немесе химиялық қосылыстар сияқты сыртқы реттеуші сигналдарға
немесе клеткалық сигналдарға тәуелді. Организм клетканың тіршілік әрекетін
реттеу үшін қолданатын, жақсы зерттелген заттарға, мысалы, стероидты
гармондар, цитокиндер немесе өсу факторлары жатады. Олар нысана-клеткаларға
жетісімен гендер тобының дәлдігінің өзгеруімен байланысты зат алмасу
өзгерістерін туғызады. Шығу тегі экзогенді болып табылатын феромондер
немесе токсиндер біршама күшті және ерекше жауап туғызады. Қоршаған
ортадағы, соның ішінде, организмдегі басқа клеткалар келген сигналдарға
сәйкес жауап қайтару үшін клетка оларды қабылдап, осы сигналдар арқылы
алынған нұсқауларға сәйкес өз жағдайын өзгертуі тиіс.
Алынған сигналдарға байланысты клетка бірнеше міндеттері орындауы тиіс:
1) сигналды басқа сигналдардан ажырата білу; 2) оны нұқауға сай жеткізу; 3)
Қабылданған сигналға сәйкес жауап қайтару; 4)Сигнал клетканы қоршаған
ортадан жоғалған соң бірден жауап қайтару жүйесінің жұмысын тоқтату.
Сигналды нұсқауға сай жеткізу қиындықтарға байланысты. Келген сигнал
әлсіз болса оны клетка ішіндегі клеткаішілік қабылдағыштар қабылдауы үшін
клтка оны күшейтуі тиіс. Клетка бұл мәселені сигналды күшейтудің каскадты
(сарқылмайтын) механизмі арқылы шешеді. Сигналды молекулалар арқылы
тасымалданатын сигналдар ларға жауап ретінде клеткада жүретін биохимиялық
реакциялардың каскадтарына қатысты бірінші реттік болып табылады.
Сигналдың тасымалдануы бұл нәтижесінде рецепторлардың клеткаішілік
домендердегі жағдайының өзгеруімен аяқталатын, рецепторлардың белсенділігін
туғызатын клетка сыртындағы лигандалардың (сигналды клеткалар) клетка
бетіндегі рецепторлармен әрекетін іске қосатын реакциялар тізбегі.
Рецептордың белсендірілуі нәтижесінде клетка сыртқы сигналдарға үйлесімді
жауап қайтарады.
Клетка бірінші реттік сигналдарды бірінші реттік сигналды молекулалармен
немесе физикалық факторлармен әрекеттесетін белок тәріздес арнайы
маманданған моллекула-рецепторлардың көмегімен тани алады. Бірінші реттік
сигнал негізінде өзі реттеуі тиіс болған клеткадағы зат алмасу процестеріне
бірден әсер етпейді. Оны қабылдаған рецептор клеткада клетка сыртындағы
бірінші реттік сигналдар әсер етуі тиіс болған процестерді жүргізетін
аралық химиялық қосылыстардың түзліуне бастама береді.
Мұндай аралық қосылыстар өздерінде бірінші реттік реттеуші сигналдар
туралы ақпарат сақтап, олардың екінші тасымалдаушысы болып табылады,
сондықтан оларды екінші мессенджерлер деп атайды. Екінші реттік
мессенджерлер клетка сыртындағы молекулалардан келген бірінші реттік
реттеуші сигналдарды күшейтуге мүмкіндік береді. Клеткалар мен ұлпалар
топтары бірінші реттік реттеуші сигналдарға, мысалы, эндокринді бездердің
гормондары әсеріне бір уақытта және біртектес жауап қайтару қабілетіне ие.
Бұл көпклеткалы организмдіердің ішкі және сыртқы өзгермелі жағдайларға тез
бейімделуіне мүмкіндік береді
Сигналдардың берілуі мен күшейтілуі механизмін зерттеу маңызды
міндеттердің бірі болып табылады. Бұларды білу қалыпты жағдайда клетканың
функционалды жауабының қалыптасуы, патологиялық жағдайларда реттелуі мен
түзелуі механизмдерін түсінуге мүмкіндік береді.
Қазіргі уақытта 50-ге жуық белок-лигандалар, рецепторлардың 14 тұқымдасы
белгілі.
Клетка бетіндегі сигналдың клетка ішіне берілуінің бірнеше стандартты
жолы бар, бірақ бұл мәселе әлі нақты түсініктен алысырақ және үнемі
сигнализацияның жаңа нұсқалары туындап отырады. Мысалы, сигнал берілуінің
классикалық жинақталған жолы мына әрекеттер тізбегіменаяқталады: сигналды
молекула-клетка бетіндегі рецептор-клеткаішілік күшейткіш механизм-берілген
сигналға арнайы маманданған геннің қосылуы.
Кейбір сыртқы факторлардың клетка бетіндегі рецепторлармен әрекеттесуінен
басталатын көп сатылы сигнал берілу процесінің мүмкін болған екі қарапайым
сызбасы мына суретте көрсетілген. Мұндай сыртқы факторлар қандай да бір
гормон немесе өсу факторы болуы мүмкін.
Бірінші реттік реттегіш сигнал келтка ядросына жетіп ондағы нысана-
клеткааның экспрессиясына (айқындылығына) әсер ету үшін, ол екі қабатты
клетка мембранасы арқылы өтуі тиіс. Бұл қоршаған ортадағы сигналдарды
ерекше таңдап, олардың жағдайын танитын клетка бетіндегі табиғаты белок
тектерецепторлардың арқасында жүзеге асады. Төменгі молекулалы реттегіштер
мембрана липдінде еритін, гидрофобты химиялық қосылыстар (мысалы, стероидты
гормондар) болса, олардың өткізілуі үшін рецепторлар қолданылмайды, олар
клеткаға диффузия жолымен өтеді. Клетка ішінде бұндай қосылыстар белок
тектес рецепторлармен ерекше әрекеттесіп, түзілген комплек ядроға
көшіріледі.
Клетка бетіндегі сигнал оның ядросына көптеген молекулалардың қатысуымен
беріледі. Осы сигналды тізбектің бір компонентінің бұзылуының өзі клетканың
оны қоршаған ортадағы сигналдарға реакциясының бұзылуына әкеліп соғады.
Мысалы, өсу факторларын артық өндіруге себепші болатын мутациялар. Мұндай
мутация алған клетка өзінің өсуін, сонымен қатар басқада қоршаған
клеткалардың өсуін жылдамдатуы мүмкін. Өсудің жылдамдауы өсу факторлары
рецепторларындағы мутация себебінен жұзеге асуы да мүмкін. Мұндай жағдайда
мутаннты рецептор клетка ішіне өсу факторлары жоқ, өсуді жылдамдатушы
сигналдарды өткізе бастайды. Клетка организмнің талаптарына байланыссыз
жөнсіз бөліне бастайды.
Өзін өзі тексеруге арналған сұрақтар:
1. Молекулалық биология зерттеу әдістеріне анықтама берініз
2. Жасуша аралық сигнал беру түрлері қандай?
Әдебиеттер: 1-7 (негізгі), 8- 16 (қосымша)
№ 3 дәріс тақырыбы. Ақуыздар құрылымы
Жалпы сұрақтары: Ақуыздар. Ақуыз компоненттері және оларды байланыстыратын
химиялық байланыстар. Ақуыздардың мөлшері мен пішіні. Ақуыз құрылысындағы
домендер және олардың функциональдық рөлі. Глобулярлық және фибриллярлық
ақуыздар.
Пайдаланатың құралдар: проектор, слайдтар
Ақуыздар – пептидтік байланыспен байланысқан амин қышқылдарының
қалдықтарынан тұратын макромолекулалық биополимерлер.
Белоктардың жіктелуі: 1) күрделілік дәрежесіне қарай (қарапайым және
күрделі), қарапайым протеиндер тек қана аминқышқылдары қалдықтарынан
тұрады, күрделі протеидтер құрамына белокты заттардан басқа қосылыстардың
қалдықтары кіреді; 2) молекула пішіиіне қарай (шар тәрізді және жіп
тәрізді); 3) кейбір еріткіштерде еру қабілетіне қарай (суда еритіндер,
әлсіз түз ерітінділерінде еритіндер - альбуминдер, спиртте еритіндер —
проламиндер, сұйытылған қышқыл және сілті ерітінділерінде еритіндер
глутелиндер); 4) атқаратын қызметтеріне қарай ( корға жиналатын белоктар,
тірек қызметін атқаратын белоктар).
Күрделі белоктардың ерекшеліктері: Нуклеопротеидтер. Бұлар белоктан
және нуклейн қышқылдарынан тұрады. Нуклеопротейндердің құрамына
дизоксинуклейн немесе рибонуклейн қышқылдарының кіруіне байланысты екіге
бөлінеді дизоксирибонуклеопротеидер және рибонуклеопротеиндер.
Нуклеопротеиндердің құрамында көп мөлшерде фосфор қышқылының қалдығы
болуына байланысты, олар әлсіз қышқылдық қасиет көрсетеді. Суда және
сілтілік ертіндісінде жақсы ериді. Хромопротеидтер Белоктардың
простетикалық бөлігі түрлі-түсті бояғыш заттардан тұрса, олар
хромопротеиндер тобына жатады. Бояғыш заттар қатарына порфирин, флавин,
аденин динуклеотид (ФАД)жатады. Хромопротейн өкілі ретіінде , қан
гемоглобинін, хлорофил т.б атауға болады. Қан гемоглобині-құрамында Fe ионы
бар, О2 және СО2 тасымалдаушы белок. Липопротейндер. Майларға ұқсас заттар.
Липидтер құрайтын күрделі белоктар. Құрамында бейтарап және полюсті
липидтер. Холестирин және оның эфирлері болады. Гликопротеидтер.
Простетикалық бөлігін көмірсулар құрайтын күрделі белоктар.
Көмірсулардың комплекстеріне; маноза, фруктоза, галактоза, генсозаминдер
т.б жатады. Глюккопротендердің биологиялық қызмееті өте зор, қорғаныштық,
тіректік, дәнекерсіз қызмет, имундық қызмет. Қанның ұюына кедергі жасайды,
тасымалдау, қоржинауға қатысады. Металлопротеидтер. Белоктар мен металл
иондарының тікелей қосылуынан түзілген комплекстер. Құрамында Cu, Fe, Zn,
Mo, Mn, Ni, Se, Ca металл иондары кездеседі. Фосфопротеидтер. Басты
ерекшелігі олардың простетикалық топша бөлігіндегі ортофосфор қышқылының
қалдығы белоктармен эфирлік байланыс түзеді. Белоктың бұл класына сүттің
казейногенін жатқызамыз. Мұнда фосфор қышқылының мөлшері 1 процентке тең,
Жұмыртқа сары уызында болады. Фосфопротеидтер өте үлкен мөлшері орталық
жүйке жүйесінде кездеседі. Фосфопротеидтер энергетикалықжәне пластикалық
материалдардың бағалы көзі болып табылады, организмнің дамуына әсер етеді.
Жай белоктардың ерекшеліктері: Альбуминдер. Суда ериді, молекулалық
салмақтары 15-70 мыңға жетеді, құрамында глициннің мөлшері-1%. Тұз
ертіндісін 100% дейін қанықтырғанда ғана альбуминдер тұнбаға түседі.
Глобулиндер. Бейтарап тұздардың сұйытылған ертіндісіне еріммтал болады,
таза суда ерімейді, глициннің мөлшері 3,5%. (NH4)2 SO4 амоний сульфатының
50% қаныққан ертіндісінің әсерінен глобулиндер тұнбаға түседі. Гистондар.
Салыстырмалы молекулалық массалары 1200. 30 мың сұйытылған қышқылдарда
(2MHCL) ериді, амияк және спиртте тұнбаға түсетін белоктар.
Протаминдер. Салыстырмалы молекулалық массалары 1200 мың болатын негіздік
қасиеті басым белоктар сұйытылған қышқылдарда ериді, қайнату барысында
тұнбаға түспейді. Белоктар әртүрлі 20, бір біріне ұқсамайтын амин
қышқылдарынан тұрады.
Белоктардың құрамы және құрылысы. Белок молекуласындағы а-аминқышқылдары
қалдықтарының саны әр түрлі болады, кейде бірнеше мыңға дейін жетеді. Әр
белокта а-аминқышқылдары тек осы белокқа ғана тән ретімен орналасады.
Олардың молекулалық массалары бірнеше мыңнан миллионға дейін жетеді.
Жұмыртқа белогының молекулалық массасы — 36000
Бұлшық ет белогының молекулалық массасы — 150000
Адам гемоглобинінің молекулалық массасы — 67000
Белоктар, негізінен, көміртек (50—55%), оттек (20—24%), азот
(15—19%), сутектен (6—7%) тұрады. Кейбір белоктардың құрамына бұлардан
басқа күкірт, фосфор, темір кіреді. Белоктар гидролизденгенде а-
аминқышқылдарының қоспасы түзіледі. Әрбір организмнің өзіне тән белоктары
бар. Барлық белоктар 20-дан астам әр түрлі а-аминқышқылынан құралады.
Белоктардың бірінші реттік құрылымы. дегеніміз полипептидтік тізбектегі
аминқышқылдары қалдықтарының қатаң тәртіппен бірінен кейін бірінің
орналасуы. Белокты құрайтын жүздеген, мыңдаған, миллиондаған а-
аминқышқылдарының қалдықтары өзара пептидтік байланыс. Екінші реттік
құрылым белоктардың көбінің кеңістікте спираль тәрізді орналасуы. Бұл
құрылым, негізінен, спираль оралымдарында орналасқан — CO...HN— арасындағы
сутектік байланыстар арқылы іске асады.
Шиыршықтың бір орамында 3 және 5 аминқышқылдарының қалдықтары болады.
Оралымдардың арақашықтығы 0,54 нм шамасында. Үшінші реттік құрылым.
Белоктық оралма тектес молекуласы биологиялық процестердің әсерінен,
молекула арасындағы сутектік байланыс, —S—S— дисульфид көпіршесі, күрделі
эфирлік көпірше және бүйір тізбектегі анион мен катиондар арасындағы иондық
байланыстар арқылы өзара байланысуы нәтижесінде түзіледі. Бұл кезде оралма
құндақталып, шумаққа айналады.Үшінші реттік құрылым белоктың өзіне тән
қасиеттері мен белсенділігіне жауап береді.
Төртінші реттік құрылым– кейбір белоктарда бірнеше полипептидтік
тізбектердің бір-бірімен күрделі кешенді комплекстерге бірігуі. Мысалы,
гемоглобин құрамына 141 аминқышқылының қалдығы кіретін төрт полипетидтік
тізбектен және құрамында темір атомы бар белокты емес бөлшек гемнен
комплекс түзеді. Гемоглобин тек осы құрылымда ғана оттекті тасымалдай
алады. Химиялық байланыстардың барлық типі қатысады.
Белоктардың қызметтері: 1) Құрылымдық (пластикалық) – ( коллаген,
фибрион); 2) катализаторлық– клеткалық катализаторлар; 3) реттеуші –
гормондар; 4) жиырылғыштық – ( миозин); 5) транспорттық – ( гемоглобин,
миоглобин), 6) Қорғаушы– ( иммуноглобулин, интерферон); 7) энергетикалық
– 1 г белоктан17,6 кДж энергия
Домендер шағын глобулалық құрылымдар, полипептидтік тізбегінің
ұзындығы 150 немес одан да аз амин қышқылдарынан тұрады. Домендер
гүлобулалық белоктарды құрайтын модульдар болып табылады. Әдетте глобулалық
белоктар бірнеше әртүрлі домендерден тұрады, олар полипептидтік
тізбектердің салыстырмалы ашық учаскелерімен байланысқан. Глобулалық
белоктар сфера пішіндес, катализ, транспорт немесе реттеу сияқты арнаулы
процуестерге қатысады.
Белоктардың денатурациясы: Белоктардың екінші және үшінші реттік
құрылымдарына жауапты байланыстар (сутектік, дисульфид көпіршесі, т.б.)
әлсіз болғандықтан, оңай үзіліп, белоктардың кеңістік құрылымдарының
қайтымсыз бұзылуы белоктың денатурациясы деп аталады. Денатурацияға
ұшыраған белок өзінің биологиялық функциясын атқара алмайды (denatuze —
табиғи қасиетінен айырылуы). Қыздыру, радиация, ортаның өзгеруі, кейбір
химиялық әсерлерден, шайқап сілкуден белок денатурацияланады. Жұмыртқаны
пісіргенде альбумин белогының, сүт ашығанда казеиннің үюынан, олардың
кеңістік құрылымдары бұзылады. Шашты химиялық бұйралаудың, теріні илеудің
негізінде де белоктардың денатурадиялануы жатады.
Қыздырғанда денатурацияланатын немесе айырылып кететін
болғандықтан, белоктардың нақты балқу температуралары болмайды. Кейбір
белоктар, мысалы, тауық жұмыртқасының белогы суда ериді, кейбіреулері суда
ерімейді. Белоктар ерігенде, басқа да ЖМҚ сияқты коллоидты ерітінділер
түзеді. Белоктарға спиртті немесе формалинді қосқанда, белоктар қайтымсыз
үйиды, сондықтан бұл заттарды биологиялық препараттарды сақтауға қолданады.
Белоктардың организмдегі өзгерісі. Белоктар аса маңызды тағамдық, заттар
(ет, жұмыртқа, сүт, нан, т.б.) құрамында болғандықтан, ас қорыту жолдарында
ферменттер әсерінен аминқышқылдарына дейін ыдырап гидролизденеді.
Аминқынщылдары ішек қабырғалары арқылы қанға өтеді. Көмірсулар мен
майлардан айырмашылығы — аминқышқылдары организмде қор болып жиналмайды.
Олардың біразы адам немесе жануар организмінің өзіне тән белогын түзеді. Ал
аминқышқылдарының бір бөлігі белок емес азотты қосылыстардың, нуклеин
қышқылдарының синтезіне жұмсалады. Кейбіреулері тотығып, ең ақырғы
өнімдерге (С02, Н20, т.б.) дейін ыдырап, энергия бөледі
Өзін өзі тексеруге арналған сұрақтар:
1. Белок дегеніміз не?
2. Белоктардың қандай түрлері болады?
Әдебиеттер: 1-7( негізгі), 8- 16 (қосымша)
№ 4 дәріс тақырыбы. Генетикалық аппараттың молекулалық құрылымы.Геномның
құрылымы.
Жалпы сұрақтары: Геном жайлы жалпы мәліметтер. Хромосомалық карталар.
Хроматин құрылысы. Гистондар ерекшеліктері. Хромосомалардың нуклеосомалық
жинақталуы. Хроматиннің ақуыздар модификациясы және олардың ДНҚ
репликациясы мен транскрипциясына әсері
Пайдаланатың құралдар: проектор, слайдтар
Клеткаға қажетті ерекше (арнайы) белоктың синтезделуін қамтамасыз ететін
ДНК-ның молекуласының бөлігін геном деп атайды.
Хромосома ( грекше"хромо-бояу,"сома"-дене ) - клетка ядросының құрамында
нәсілдік информациясы ДНК бар ген орналасқан өздігінен екі еселене алатын,
арнайы бояулармен боялатын негізгі құрылым бөлігі.
Хромосома алғаш рет 19 ғасырдың 70-ші жылдары белгілі болды және1883жылы
неміс ғалымы В.Вальдейер "хромосома" деген атауды ұсынды.
Хромосома өсімдік пен жануарлар клеткасының даму процесін қамтамасыз етеді
, тұқым қуатын белгі, қасиеттерді ұрпақтан ұрпақа өткізеді.Олардың
хромосомында морфологиялық өзіндік ерекшеліктері бар. Хромосомалар клетка
бөлінуі кезінде анық көрінеді. Оның морфологиясы митоздың метафаза және
алғашқы анафаза сатысында жақсы байқалады. Орташа алғанда хромосоманың
ұзындығы 0,2- 50мкм, диаметрі 0,2-3мкм.
Хромосома турады: 1) хроматидтерден; 2) центромерадан; 3) кысқа иықтан; 4)
ұзын иықтан. ДНК хромосоманың химиялық құрамында хроматин жіпшелерінде
орналасады.Белок хромосомда ДНК-ның молекуласының үстінде қаптама (футляр)
түрінде орналасады. Хромосомның алғашқы тартылған жері болады
(спиральданбаған бөлігі), онда центромер орналасады, кейде хромосомның
екінші рет тартылған бөлігі де кездесіп отырады. Соңғысы кішкентай спутник
деп аталынатын үзіңдіні (фрагмент) хромосомнан бөліп тұрады.
Интерфазалық хромосома. Бұл ілмекті, күрделі құрылым. Соленоидты
фибрилла әртүрлі ұзындықтағы ілмекті ( 20 мыңнан 80 мың жұп нуклеотидтерге
дейін) құрастырады. Хроматинді фибрилла нәтижесінде 300 нм диаметрге
дейінгі құрылым түзіледі, ол интерфазалы хромонема деп аталады.
Хромонемалар қосымша жинақталады, диаметрі 600-700 нм хроматидтерді
құрайды. Хроматидтер метафазалы хромосома құрамына кіреді, диаметрі 1400 нм
немесе 1,4 мкм.
Канадалық ғалым Барр (1908 – 1995) және оның студенті Бертрам 1949
жылы Барр денешігі деп аталатын құрылымды ашқан, немесе Х-жыныс хроматині.
Барр — денешігі әйелдердің жұмыртқаклеткаларында кездеседі. Жыныс хроматині
— ұрықтың жынысын ерте анықтауға мүмкіндік береді. Кариотип (грекше karyon
– жаңғақ, жаңғақ ядросы және typos – үлгі, пішін) – жануарлар мен
өсімдіктердің жүйлік (систематикалық) тобының бір сипаттамасы, олардың дене
клеткаларындағы хромосомалардың диплоидты жиынтығы. Кариотиптер
хромосомалардың саны, центромераларының орналасуы, көлемі, пішіні, екінші
реттік тартылулары және тағы басқа белгілерімен сипатталады.
Тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясы. Гендер хромосомада бір сызықтың
бойымен тізбектеле орналасқан. Әр геннің хромосомада нақтылы орны (локус)
болады; бір хромосомада орналасқан гендер тіркесу топтарын құрайды. Тіркесу
топтарының саны сол организмге тән хромосомалардың гаплоидты санына сәйкес
келеді; Ұқсас хромосомалардың арасында аллельді гендердің алмасуы жүреді;
хромосомадағы гендердің ара қашықтығы айқасу жиілігіне тура пропорционал.
Томас Хант Морган (американдық биолог, генетиканың негізін салушылардың
бірі, Тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясының негізін қалаған
еңбегі үшін Нобель сыйлығының Лауреаты атағына ие болды.
Митоз хромосомаларының морфологиясы.
Хромосомалардың морфологиясын митоздың метафаза кезеңінде жақсы
тексеруге болады. Өсімдіктер мен жануарлар клеткаларында хромосомалар
таяқша тәрізді, ұзынша келеді. Хромосоманың ең жіңішкерген жері бірінші
үзбесі оны екі иыққа бөледі. Осыған байланысты хромосомалар морфологиясына
қарай 3 топқа бөлінеді:
Хромосоманың қызметтері. Ақпараттық және РНК белоктарының клеткадағы
координациясы мен регуляциясын белоктардың біріншілік құрылымының синтезі
арқылы жүзеге асырады.
Хромосома ( грекше"хромо-бояу,"сома"-дене ) - клетка ядросының құрамында
нәсілдік информациясы ДНК бар ген орналасқан өздігінен екі еселене алатын,
арнайы бояулармен боялатын негізгі құрылым бөлігі.
Хромосома алғаш рет 19 ғасырдың 70-ші жылдары белгілі болды және1883жылы
неміс ғалымы В.Вальдейер "хромосома" деген атауды ұсынды.
Хромосома өсімдік пен жануарлар клеткасының даму процесін қамтамасыз етеді
, тұқым қуатын белгі, қасиеттерді ұрпақтан ұрпақа өткізеді.Олардың
хромосомында морфологиялық өзіндік ерекшеліктері бар. Хромосомалар клетка
бөлінуі кезінде анық көрінеді. Оның морфологиясы митоздың метафаза және
алғашқы анафаза сатысында жақсы байқалады. Орташа алғанда хромосоманың
ұзындығы 0,2- 50мкм, диаметрі 0,2-3мкм.
Әрбір организмге тән, ДНК-ның молекуласындағы нуклеотидтердің орналасу
жүйелілігін (последовательность) генетикалық код деп атайды.
Өзін өзі тексеруге арналған сұрақтар:
1. Геном дегеніміз не?
2. Хромосоманың қандай түрлері болады?
Әдебиеттер: 1-7 (негізгі), 8- 16 (қосымша)
№ 5 дәріс тақырыбы. Нуклеин қышқылдары. ДНҚ – ның құрылымы және қызметі,
ДНҚ – ның тұқымқуалаушылық ақпараттарын тасымалдаудағы рөлі.
Жалпы сұрақтары: ДНҚ-ға жалпы мінездеме. Нуклеин қышқылдарының генетикалық
рөлінің дәлелдері. Орталық догма. Нуклеин қышқылдарының құрылысы. Уотсон-
Крик моделі. ДНҚ-генетикалық ақпаратты хабарлаушы ретінде.
Пайдаланатың құралдар: проектор, слайдтар
Нуклеин қышқылдарының проблемасымен 1868 ж швейцарлық физик Ф. Мишер
шұғылданған болатын. Ірің клеткаларынан алынған ядро бөлшегін зерттеп,
құрамына көміртегі, азот және фосфор кіретін бұрын белгісіз органикалық
қосылыс түрін ашты. Ашқан қосылысын ядродан бөліп алғандықтан нуклеин деп
атады. Нуклеин қышқылдары пуриндік және пиримидиндік гетероциклдер кіреді.
Мишердің шәкірттері Коссель мен Асколи тағы төрт түрлі негіздерді – аденин,
тимин, цитозин және урацилді ашты. Нуклеиннің ертіндісі қышқылдық қасиет
көрсететін болғандықтан Ф. Альтман 1889 ж оған нуклеин қышқылы деген ат
берді. Нуклеин қышқылының құрамына кіретін көмірсу бес көміртегінен тұрады.
1940 жылдың аяғында америкалық биохимик Э.Чаргафф (1905 ж.т.) әр түрлі
организмдердің ДНҚ молекуласына талдау жасап, оның құрамындағы А мен Т, Г
мен Ц негіздерінің молярлық мөлшері тең екенін көрсетті (бұны Чаргафф
ережесі деп атайды). 1952 ж. ағылшын биофизигі М.Уилкинс (1916 ж.т.) және
т.б. ғалымдар рентгендік талдау арқылы ДНҚ молекуласы құрылымының спираль
бойынша оң жақ оралымын (В – ДНҚ), америкалық ғалым А.Рич (1929 ж.т.)
молекула құрылымының сол жақ оралымын (Z – ДНҚ) ашты. Вилькенс және Р.
Франклин тапқан ДНК молекуласының рент-генограммасы оның спиральды
структурасын дәлелдеді,
ДНК қос тізбегінің бір бөлігі маңызын алғаш рет 1944 жылы Эвери, Мак-
Карти және Мак-Леод ашып көрсетті.
ДНҚ молекуласының екiншi реттiк құрылымын 1953 ж. Уотсон мен Крик
анықтады. ДНҚ құрылымының анықталуы ХХ ғасырдағы биологияның ең маңызды
жаңалығы деп саналады. Уотсон мен Крик теориясы бойынша екi полинуклеотид
тiзбегiнен құралған ДНҚ-ның молекуласы кеңiстiкте оң қос қабат спираль
болып табылады.
1959 жылы Северо Очоа РНҚ синтезінің механизмін ашқаны үшін
медицинада Нобель сыйлығын алды. S. Cerevisiae дрожжасындағы тРНҚ- дағы 77
нуклеотидтің бірізділігі 1965 жылы Роберт Холлидің зертханасында анықталып,
оған 1968 жылы медицинада Нобель сыйлығы берілді.
1967 жылы Карл Вёзе РНҚ-ның катализдік қасиеті бар деп болжады. Ол әлем
РНҚ-сы деген гипотезасын ұсынды,онда протоорганиздер РНҚсы ақпаратты сақтау
молекуласы (қазіргі кезде бұл рөлді көбіне ДНҚ атқарады) және метаболизм
реакциясында катализдік қызмет атқарушы молекула ретінде (қазіргі кезде
бұны көбіне ферменттер атқарады)қызмет атқарады делінген.
1976 жылы Уолтер Фаэрс пен оның тобы Гент Университінде (Голландия)
бактериофаг MS2-ның бірінші РНҚ геномының бірізділігін анықтады. 1990
жылдардың басында өсімдіктер геномына бөтен гендерді еңгізу өсімдіктердің
аналогтық гендерінің айқын білінуін тежейтіні анықталды.
Нуклеин қышқылдарының құрамы мен құрылысы
Нуклеин қышқылдарының толық емес гидролизі нәтижесінде нуклеотидтер
түзіледі.Олар нуклеин қышқылдары полимер тізбегінде қайталанып отыратын
күрделі құрылым буындары (монометрлері). Ал нуклеотидтерді одан әрі
гидролиздесе, ортофосфор қышқылын және пентоза мен азотты негізге
айырылатын нуклеозидтерді түзеді.. Яғни, нуклеин қышқылдарының құрамына
азотты негіздер (пиримидинді, пуринді), фосфор қышқылы және моносахаридтер
(рибоза мен дезоксирибоза) кіреді. Нуклеин қышқылдары құрамындағы
моносахаридтердің қалдығына байланысты рибонуклеин қышқылы және
дезоксирибонуклеин қышқылы болып екіге бөлінеді. ДНҚ молекулалық массалары
бірнеше мыңнан ондаған миллионға жетеді.
Белоктар сияқты нуклеин қышқылдары әр түрлі болады. Олардың организмдегі
функциясы да әр алуан. Нуклеин қышқылдарының да белоктар сияқты әр түрлі
құрылымдары болады.
Нуклеин қышқылының бірінші құрылымында мононуклеотидтер белгілі тәртіппен
орналасады.
Нуклеин қышқылының екінші құрылымы макромолекулалардың кеңістікте қос
шиыршық болып орналасуын көрсетеді. Бұл кезде молекулалар арасында және
молекула ішінде сутектік байланыс арқылы әрекеттесу болады.
НҚ-ның макромолекуласы екі полинуклеотидті тізбектен құралады. Олар
кеңістікте қос оралма түзеді. Оралманы фосфор қышқылының полиэфирі түзеді,
пиримидин және пурин туындыларының жазық молекуласы оралманың ішінде
болады.
Нуклеин қышқылының макромолекуласындағы бірінің ішінде бірі жатқан
ширатылған екі оралмада, пиримидин және пурин қалдықтары өзара сутектік
байланыс арқылы байланыскан.
Сутектік байланыс белгілі бір жұп пиримидин және пурин туындыларының
арасында түзіледі. Оларды комплементарлы жұптар деп атайды. Ондай жұптар:
тимин (Т) — аденин (А) және цитозин (С) — гуанин (G).
ДНҚ-ның қос оралмалы сызбанұсқасында таспамен көрсетілгендері фосфор
қышқылымен көмірсулардың полиэфирінің макромолекуласы. Бұларды қосып жатқан
түзулер пиримидин және пурин туындылары, олар комплементарлы жұптар.
Нуклеин қышқылының үшіншілік оралымы — ДНҚ мен РНҚ-ның кеңістікте
шумақталып орналасуы
Нуклеин қышқылдарының биологиялық маңызы: Нуклеин қышқылдары қамтамасыз
етеді: 1) тұқым қуалаушылық ақпараттарын генетикалық код ретінде сақтайды;
2) оның көбеюі кезіндегі аналық организммен берілуін; 3) оның, маңызды
процесс – белок биосинтезіне қатысуы түрінде, ағзаның өсуі мен дамуы
кезінде іске асуы.
ДНҚ сипаттамасы: ДНК жануарлардың, өсімдіктер мен микро-организмдердің
барлық клеткаларының ядросында болады. Гистон белогымен бірге ол
нуклеогистон комплексін түзеді де, хроматиннің негізгі массасын құрайды.
ДНК ядроларда кездесуімен қатар өсімдіктер митохондриясы мен пластидтерінен
де табылған.
ДНҚ-ның спиралінің диаметрі 20 ангстрем. Бір – бірімен параллель
жатқан көрші жұп негіздердің ара қашықтығы 3,4 ангстрем. Спиральдің
бір айналымына жұптасқан 10 азоттық негіздер кіреді, яғни спиральдың
бір айналымы ұзын ДНҚ молекуласының бойындағы 34 ангстрем бөлікті
алып жатыр. ДНҚ молекулаларын созса, ұзындығы 2 метрге жетеді, яғни
диаметрі 20 ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
1. Глоссарий
2. Дәрістер
3. Практикалық сабақтар
4. Студенттердің өз бетімен істейтін жұмыстары
1. Глоссарий
Абберация – мутацияның әсерінен хромосоманың құрылымының зақымдануы.
Аллеломорфты белгілер – бір геннің әр түрлі аллельдерінің әсерінен пайда
болған белгілер.
Аллополиплоидия – Бір организмнің жасушасында әр түрдің диплоидты
хромосомалар жиынтығы.
Антигендер – организмге кірген бөгде заттар иммундық жауап туғызады.
Антидене – жоғары сатыдағы организмдердің иммундық жүйесі бөліп шығаратын
белок, олар бөгде молекулалық заттарды ерекше түрде байлайды. Антидене
организмдерде пайда болған антигендерге жауап ретінда бөлінеді.
Антикодон – тРНК молекуласының бөлігі, үш нуклеотидтан тұратын және өзіне
сәйкес амин қышқылын кодтайтын иРНК ның үш нуклеотидтен тұратын бөлшегін
таниды.
Аутбридинг – генетикалық туыс емес өкілдерді шағылыстыру.
Бактерофагтар – бактерияларда өсіп-өнетін вирустар.
Биотехнология - әр түрлі микробиологиялық синтезді, генетикалық және
клеткалық инженерияны, ферменттер инженериясын қолдану арқылы өсімдіктің,
жануарлардың организміне ықпал ететін және жасанды қосылыстарды өндірістік
реакторларда алу үшін көп бағытта жүргізілетін ғылыми-техникалық салксы.
Вектор – дербес еселенетін генетикалық құрылым, оның көмегімен өзгертілетін
геномға тиісті генді жеткізіп орналастыруға болады.
Ген – тұқым қуатын ақпараттық құрылымдық бірлік.
Ген инженериясы – алдын ала белгілі жаңа қасиеттері бар тірі оргаизмдерді
жасау мәселелерін зерттейтін молекулалық биологияның саласы.
Генетикалық код – белок молекуласына қажетті амин қышқылдарының орнын
анықтайтын ДНҚ молекуласындағы үш негізден тұратын тізбек.
Генотип – организмдегі гендер жиынтығы.
Делеция – мутацияның нәтижесінде хромосоманың орта бөлігінің жоғалуы.
Иммунитет – генетикалық бөгде белгілері бар заттардан және тірі денелерден
организмнің қорғану әрекеті.
Иммундық реакция – генетикалық бөгде заттарды құртуға, бейтараптандыруға
бағытталған организмнің бейімділік жауабы.
Инбридинг - өте жақын туыстас өкілдерді шағылыстыру.
Кариотип – түрге тән хромосома жиынтығы.
Клеткалық инженерия – қайта құрастыру, будандастыру, өсіру негізінде
жасушаның жаңа типін жасау әдісі.
Клон – жыныссыз өсіп даму арқылы бір ортақ тектен тараған жасушалар немесе
ұрпақтар.
Кодон – триплет.
Комплементарлық – бірін – бірі толықтырушы гендендің болуы, олар бірге әсер
етіп, белгінің пайда болуына себеп болады.
Локус – хромосомадағы белгілі бір геннің орны.
Мейоз – жыныс жасушасы ядросының екі рет қатарынан бөлінуінің нәтижесінде
төрт гаплоидты жасушаның пайда болуы.
Мозаиктер - әртүрлі генотипі бар жасушалардан тұратын организм.
Мутаген – физикалық және химиялық аген мутацияның жиілігін жоғарылатады.
Мутация – генетикалық материалдың негізгі қасиетін өзгертетін тұқым қуатын
өзгеріс.
Ноненс кодондар – амин қышқылдарының ешқайсысына сәйкес калмейтін
трансляцияны тежеуші ролін атқаратын кодондар.
Онкогендер – эукариоттар жасушаларынан залалды ісіктерге өзгерте алатын
белоктарды кодтайтын гендер.
Онтогенез – организмнің жеке дамуы, туғаннан бастап өмірінің аяғына дейінгі
өзгерістер жиыны.
Партеногенез – еркектің гаметасынсыз ұрғашының гаметасынан организмнің
дамып өсуі.
Плазмидтер – хромосомамен байланыссыз дербес өмір сүретін сақина тәріздес
ДНҚ молекулалары.
Полимерия – бір белгіге әртүрлі, бірақ ұқсас ететін аллельді емес гендердің
өзара әрекеттесуінің түрі.
Полиплоидия – гаплоидтық жиынтықпен салыстырғанда хромосомалар санының
өсуі.
Профаг – бактериялық жасушаға тұқым қуу материалы қосылған фаг.
Рестриктазалар – ДНҚ-ны кесетін фермент.
РНҚ- полимеразалар – ДНҚ үлгісімен РНҚ синтездейтін ферменттер.
Селекция – мал тұқымын, өсімдіктер сорттарын микроорганизмдердің,
бактериялардың және вирустардың расаларын өзгертетін ғылымның саласы.
Транспозон – геномда өз орнын ауыстыра беретін ДНҚ фрагменті.
Фенотип – организмдегі барлық белгілердің жиынтығы
Шағылыстыру – белгілері бойынша айырмашылығы бар бір түрдің өкілдерін
жұптау.
Эволюция – тірі табиғаттың тұқым қуу, өзгергіштік және сұрыптау арқылы
дамуы.
2 Дәрістер
№ 1 дәріс тақырыбы.Кіріспе
Жалпы сұрақтар: Молекулалық биология пәні және міндеттері.Тіршілік туралы
ғылымдар жүйесіндегі молекулалық биологияның орны және рөлі. Молекулалық
биологияның пайда болуының қысқаша тарихы және дамуының негізгі этаптары.ХХ
ғасыр соңындағы молекулалық биологияның дамуы. Молекулалық биологияның
Қазақстандағы дамуы. Жасуша-өмірдің молекулалық негізі.
Пайдаланатың құралдар: проектор, слайдтар
Молекулалық биология – тіршілік құбылыстарының молекулалық негіздері
туралы ғылым, биология ғылымдарының арасында негізгі орындардың бірін
иеленеді. Генетика, биохимия және биофизика ғылымдарымен тығыз байланысты.
Медицина (вирусология, иммунология, онкология, т.б.), ауыл шаруашылығы
(жануарлар мен өсімдіктердің тұқым қуалау қасиеттерін белгілі бағытта
қадағалай отырып зерттеу) және биотехнология (гендік инженерия, клеткалық
инженерия) салаларының теориялық негізі болып табылады.
Негізгі мақсаты – биологиялық ірі молекулалар (белоктар, нуклеин
қышқылдары) құрылымын барлық деңгейде зерттеу.
Молекулалық биология нуклеин қышқылы мен белоктардың құрылыс және
құрылым ерекшеліктерін, жасушаның генетикалық аппаратының құрылымдық-
қызметтік ұйымдастырылуын, ақпараттардың тұқым қуалауының жүзеге асу
механизмін, апоптоз, генетикалық код т.б. оқытады.
Молекулалық биологияның ерекшелігі оның макромолекулалардың құрылымын
және олардың қызметімен байланысын зерттеуінде. Сол әртүрлі құрылымдардың
және олардың қызметінің тегін анықтайды.
Молекулалық биологияның міндеті - клетканы құраушы негізгі тіршілік
құбылыстарын (заттардың алмасуы, тұқым қуалаушылық, нуклеин қышқылдарының
құрылымы және олардың әр түрлі организмдердегі атқаратын қызметі т.б.)
молекулалық деңгейде зерттеу. Яғни молекулалық биология тірі организмдердің
жұмыс істеуін, олардың құрамына кіретін молекулалар және атомдардың
химиялық құрылымы тұрғысынан зерттейтін ғылым саласы.
Даму тарихы: Молекулалық биология ХХ ғасырдың екінші жартысынан бастап
ғылымның дамуында ерекше орын алды. Оның дүниеге келуі және кейінгі кезеңде
қарқынды дамуы бүкіл биологияны алдыңғы қатарлы және кең тараған ғылымдар
саласына қосты.
Биохимияның бір саласы ретінде дүниге келген молекулалық биология
генетика және физиканың әдістері арқылы жылдам дамыды.
Бұл ғылымның атауын 1939 жылы өзін молекулалық биолог деп атаған У.
Эстбюримен байланыстырады. Ал екі жылдан кейін ол ДНҚ-ң алғашқы
рентгеннограммасын жасады және осы арқылы 1869 Ф.Мишер ашқан ДНҚ
молекуласының нәзік құрылымын анықтаудың негізін салды.
1953 жылы ағылшын ғалымы Ф.Крик және АҚШ биологы Дж. Уотсон ДНҚ
макромолекуласының құрылымының кеңістіктік моделін жасауы – молекулалық
биология ғылымының өз алдына жеке ғылым болып қалыптасуына негіз болды. Бұл
жаңа сала өзінің дамуына физиктер мен химиктерге борышты, себебі олар
биохимиялық мәселелерді шешу үшін әр түрлі екі жақтан кіріскен. Олардың
біреулері физикалық әдістерді, әсіресе рентгенқұрылымдық талдауды,
биологиялық жағынан аса маңызды макромолеулалардың кеңістіктегі құрылымын
анықтауға қолдануға тырысты.
Екінші бағыттағы зерттеушілер генетикалық процестердің молекулалық
механизмін бактериялар мен вирустарды зерттеу нәтижелеріне сүйене отырып
анықтаған. Бұл "фагтық мектеп" деп аталатын топ Дельбрюк және Лурияның
атымен байланысты. Мұнда зор табыстардың бірі О.Т. Эйвери, К.
Мак-Леод, М. Мак-Картидің генетикалық ақпараттың иесі белок емес ДНҚ екенін
дәлелдеулері еді.
Ал осы биологиялық мәселерді әртүрлі екі тәсілдерді біріктіру арқылы
шешу физик Ф.Крик мен биолог Д.Уотсонға ДНҚ-ның қос шиыршығын 1953 жылы
ашуға мүмкінді берді.
ХХ ғасырдың 50 жылдарының басында биохимияда ақуыздар мен нуклеин
қышқылдарының қарапайым құрылымы туралы мәліметтер ашылды, ДНҚ мен РНҚ
молекуласындағы нулеотидтердің саны, құрылымы және орналасу заңдылығы
анықталды. ДНҚ-ң қос шиыршықты моделінің жасалуы және комплементарлық
принципінің ашылуы қазіргі заманғы биологияның маңызды жаңалықтары болды.
Бұл жаңалықтар тірі жүйелер әрекетінің негізгі принциптерін ашты және
қазіргі заманғы биологияның одан ары қарайғы зерттеулерін анықтады.
Қазіргі жаратылыстану ғылымдарының молекулалық биологиясың алдында
қарыздар болуының себебі, молекулалық биолгияда ХХ ғасырдың 50 жылдарының
ортасынан 70 жылдардың ортасына дейінгі кезеңдерде гентикалық ақпараттардың
тұқым қуалауы және олардың ұрпақтан ұрпаққа берілуінің негізгі жолдары мен
табиғатының ақылға сыймастай жылдамдықпен анықталуы болып есептеледі.
Молекулалық биологияның негізгі жаңалықтары:
1869 жылы Ф. Мишер ДНҚ-н ашты;
1935 жылы А.Н. Белозерский өсімдіктен ДНҚ-н бөліп алды;
1940 жылы У.Эстбюри ДНҚ-ң алғашқы рентгеннограммасын жасады;
1951 жылы Л.Полинг және Р.Кори ақуыздардың полипептидті тізбегіндегі амин
қышқылы қалдықтарының негізгі типтерін анықтады;
1944 жылы О.Т. Эвери ДНҚ тұқым қууалау ақпаратын тасымалдаушы екендігін
анықтады;
1952 жылы Р.Франклин мен М.Уилкинс ДНҚ-ның жоғары сапалы
рентгенограммасын түсірді;
1953 жылы Д. Уотсон және Ф. Крик ДНҚ-ң қос спиральды моделін жасады;
1960 жылы РНҚ транскрипциясын жүзеге асыратын полимераза ферменті ашылды;
1961 жылы Ф.Жакоб және Дж.Моно бактерияларда гендердің ұйымдасып жұмыс
істеуінің және гендік белсенділіктің реттелуінің оперондық (лат.
``operare`` - жұмыс істеу, қызметіне қарай бір-бірімен байланысты
ферменттердің синтезін анықтайтын гендер тобы) принципін ашты;
1969 жылы АҚШ-та Г.Хорана қызметтестерімен бірге химиялық жолмен алғашқы
генді синтездеді.
Д. Уотсон мен Ф. Крик және т.б. көптеген ірі молекулалық биологтардың
керемет жаңалықтарының нәтижесінде ХХ ғасырдың 60 жылдарында-ақ жасушадағы
гентикалық ақпараттың берілу жолы анықталды: ДНҚ-РНҚ-Ақуыз.
Сосын біртіндеп ДНҚ репликациясы, транскрипция (РНҚ биосинтезі),
трансляция (ақуыз биосинтезі) механизмдері анықталды.
Мұнымен қоса бұл процестердің клетка ішінде таралуын зерттеу жұмыстары
дамыды, осының негізінде клеткаішілік компоненттердің (ядро, митохондрия,
рибосома) функционналдық маңыздылығы анықталды және Д. Уотсонның 1968 жылы
молекулалық биологияға анықтама беруіне негіз болды: Молекулалық биология
биологиялық макромолекулалардың құрылымдарының байланысын және клетканың
негізгі компоненттері мен олардың қызметтерін, сонымен қатар тіршіліктің
негізін құрайтын клеткада жүретін барлық процесстердің үйлесімділігі мен
тұтастығын біріктіретін клетканың өзін-өзі реттеуінің негізгі принциптері
мен механизмдерін зерттейді.
Кейіннен бұл ереже кері транскрипция (РНҚ матрицасындағы ДНҚ синтезі)
және РНҚ репликациясы процестері туралы ұғымдармен толықтырылады. Тұтас
ферменттер қатарын (кері транскриптаза, ДНҚ рестриктаза және т.б.) мақсатты
түрде қолданудың әдістерінің ашылуы және талдануы нәтижесінде рекомбинатты
ДНҚ алу технологиясы жасалды, молекулалық биология тарихындағы революциялық
оқиға бол
ХХ ғасырдың 70 жылдарының соңы мен 80 жылдарының басында молекулалық
биология ең бір кемелдену кезеңіне қадам басты. Ферменттердің және
биологиялық мембраналардың құрылымы белсенді түрде зерттелді, жоғары
сатыдағы организмдердің геномының құрылымын анықтау жұмыстары басталды,
жаңа биотехнологияның негіздері жасалды, ақуыз инженериясы дүниеге келді.
Молекулалық биологияның қарқынды дамуының нәтижесінде ХХ ғасырдың 80
жылдарының басында жаңа ғылым саласы биоинформатика (сандық биология,
компьютерлік гентика) дүниеге келді.
ХХ ғасырдың молекулалық биология кеңейе түсті, біршама міндеттері: геном
құрылымының құпиясын ашу, гендер банкін құру, геномдық дактилоскопия;
клеткалардың жітклеуінің, биоалуантүрліліктің, дамудың және қартаюдың,
канцерогенездің (қатерлі ісіктің пайда болуы), иммунитеттің молекулалық
негіздерін зерттеу және т.б.; генетикалық, вирустық ауруларды анықтау және
емдеудің әдістерін ашу; азық-түлік және әртүрлі азықтық биологиялық
белсенді қосылыстар (гормондар, энергия сақтаушы заттар, релизинг-фатор)
өндірісінің жаңа биотехнологиясын жасау.
Қазақстандағы молекулалық биология
Қазақстанда молекулалық биология саласындағы ғылыми зерттеулер XX
ғасырдың 50-жылдарының аяғында Қазақстан Ғылым Академиясының Ботаника
институтында басталды. Академик М.Айтхожинның басшылығымен рибосомалардың
құрылымы зерттеліп, соның нәтижесінде рибосомалар мен
рибонуклеопротеидтердің (мысалы, вирустар) құрылымында айтарлықтай
айырмашылықтар бар екені анықталды. Бұл жаңалық – жануарлар клеткасының
цитоплазмасында информосома түрінде болатын ақпараттық РНҚ (аРНҚ) бар
екенін көрсетті. Молекулалық биология саласындағы зерттеулер, әсіресе,
Қазақстан Ғылым Академиясының молекулалық биология және биохимия институты
ашылғаннан кейін (1983) дами түсті.
Өсімдік клеткасындағы информосомалар, яғни, бос цитоплазмалық, полисомды-
байланысқан және ядролы белоктардың (РНҚ-ны қоса) және төменгі молекулалы
РНҚ-ның физика-химиялық қасиеттері зерттеліп, олардың өсімдік эмбриогенезі
мен дамуы кезінде белок биосинтезі мен биогенезін реттеуге қатысатыны
анықталды. Соның нәтижесінде функционалды белсенді әркелкі (гетерогалды)
будан рибосомалары құрастырылды. Бұрын белгісіз болып келген өсімдік
клеткаларындағы (қалыпты және стресс жағдайында) зат алмасу процесінің
маңызды бөліктеріндегі (азотты, көмір сулы, фенолды) ферментті кешендердің
реттелу механизмі ашылды. Бұл техникалық және астық дақылдарының бағалы
шаруашылық белгілерін қалыптастыру бағытының ғылыми негізін салуға
мүмкіндік берді. Азот алмасу кезіндегі маңызды ферменті – НАДФ-ГДГ-ны
(никотинамидадениндинуклеотидфосфат -глютаматдегидрогенез) активациялаудың
жаңа жолы анықталды. Қазақстан өсімдіктерінен жасалынған биологиялық
активті заттардың биотехнологиясы жетілдірілді. Қазір республикада
молекулалық биология саласы бойынша: геномды құрастыру, экспрессиясы және
оның реттелуі, клетканың маңызды полимерлері белок пен нуклеин қышқылының
құрылымы мен қызметі, өсімдіктердің гендік инженериясы, молекулалық
иммунология мәселелері зерттелуде.
Өзін өзі тексерудің сұрақтары:
1 Молекулалық биология пәні нені оқытады?
2 Молекулалық биологияның міндеті зерттеу әдстері
Әдебиеттер: 1-7( негізгі), 8- 16 (қосымша)
№ 2 дәріс тақырыбы. Молекула аралық қарым-қатынас және олардың тірі жүйеде
қызмет етудегі рөлі. Сигналдық қарым-қатынастардың жасуша аралық және
жасуша ішілік механизмдері.
Жалпы сұрақтары: Молекулалық биологияда қолданылатын әдістер. Ағзадағы
химиялық сигнал беру. Ақуыз -ақуыздық қарым-қатынас және олардың жасуша
үстілік құрылымдардың және ақуыз-мультимерлердің өзіндік жинақталуындағы
мәні. Клетка аралық химиялық сигнал беру және оның типтері.
Пайдаланатың құралдар: проектор, слайдтар
Микроскопия әдісінің тарихы XVII ғасырдан басталады. 1611 жылы
Й.Кеплер жарық микроскопын жасау принципін ұсынды, ал алғаш рет 1638 жылы
А.Левенгук жарық микроскопы көмегімен бірклеткалы бактерияларды бақылады.
Дәл осы шешуші қабілеті 0,4-0,7 мкм-ге дейін болатын жарық микрокопы
М.Шлейден мен Т.Шваннға 1838 жылы жасуша теориясын ашуға мүмкіндік берді.
Микроскопияның дамуында итерфернциялы, фазалы-контрастты, электронды
микроскоптардың ашылуы маңызды кезеңдер болды.
Электронды микроскоп шешуші қабілеті 0,1 нм-ге дейін болады, осының
арқасында вирустардың, клеткаішілік оганеллалардың, ақуыз-нуклеинді
комплекстердің құрылымын зерттеуге мүкіндік береді.
Рентгенқұрылымдық талдау әдісі– рентген сәулелерінің дифракциясына
негізделген; цитоплазма мен ядроның құрамына кіретін ақуыздардың, нуклеин
қышқылдарының және басқа заттар молекулаларының құрылысын зерттеу үшін
қолданылады. Бұл тәсіл молекулалардың құрамындағы атомдардың кеңістіктегі
орналасуын анықтауға, олардың ара қашықтықтарын өлшеуге мүмкіндік береді.
Билоогиялық маңызды молекулаларды, әсіресе ақуыз немесе нуклеин
қышқылдарының молекулаларына құрылымдық талдау жасау көптеген қиындықтармен
жүреді, себебі олардың құрамындағы атомдардың саны өте көп. Аталған
молекулалардың сырт пішінін анықтаудың биологиялық функцияларды білу үшін
маңызы өте зор.
Рентгенқұрылымдық талдау әдісінде зерттелетін объектіге (гемоглобиннің,
ДНҚ-ң кристалдары) рентген сәулелері бағытталып, пайда болған дифракциялық
бейнесі фотоппленкаға тіркеледі. Бұл әдістің көмегімен ақуыз, ДНҚ, РНҚ
молекулаларының құрылымы жөнінде мәліметтер алынды.
Радиоактивті изотоптар – тірі клеткадағы ақуыз, нукленин қышқылдары,
көмірсу және т.б. молекулаларды зерттеу үшін қолданылады. Рабиоактивті
молекулалар мынадай алуан түрлі клеткаішілік процестерді зерттеу кезінде
қолданылады: молекулалардың өздерінің ізашарларынан синтезделуі,
молекулалардың клеткаішілік локализациясын, олардың жұмыс істеу уақыттарын,
макромолекулалардың жекелеген аймақтарындағы химимялық өзгерулерін анықтау.
Ультрацентрифугалау – 1926 жылы Т.Сведберг аналитикалық центрифуганы
ашқан соң кең қолданысқа ие болды. Клетканың тығыздығы әртүрлі болып
келетін компоненттерін центрифугалау тәсілі арқылы бір-бірімен қоспай белек
зерттеуге болады. Аналитикалық центрифуга көмегімен Т.Сведберг
гемоглобиннің молекулалық массасын анықтады. 40-50 жылдары А.Клоди мен
Ж.Браше клетка органеллаларын бөліп алуға арналған диффернциалды
центрифугалау әдісін жасады, бұл әдіс көмегімен Де Дюв алғаш рет 1953 жылы
лизсосманы кейін пероксисоманы бөліп алды.
Храматография. Қазіргі уақытта храматографияның көптеген нұсқалалры бар,
мысалы әртүрлі типтегі матрикстерді (тасымалдаушыларды) қолданатын, ақуызды
зарядына байланысты (ионалмасу храматография), молекулалар мөлшеріне
байланысты (гель-храматография) немесе матрикспен аздаған байланыстағы
заттардың химимялық топтарымен ерекше өзара әрекеттістіктеріне ажыратуға
мүмкіндік беретін және т.б.
Электрофорез – бұл әдістің негізінде белгілі бір оң немесе теріс зарядтар
жиынтығына ие ақуыздардың молекулаларының пішіні мен көлемі, зарядының
мөлшеріне сәйкес элетрлік жазықьықта қозғалу қабілеті жатыр. Электрофорезді
сулы (буферлік) ерітіндіде, крахмалды, агарлы, полиакрилді-амидті гелде,
целлюлозалы, нитроцеллюлозалы пластинкаада жүргізуге болады. Электрофорез
әдісінде ДНҚ-ны гельмен беті жабылған пластинкаға орналастырады. Мұнда
көлемі жағынан кішкене бөліктер ірі бөліктерге қарағанда жылдам ауысады. Он
шақты нуклеотидтері бар мини-сателлиттер арнайы радиоактивті зондтар
аркылы бөлініп алынады.
Клетка өсінділері (культуралары) әдісі. Кейбір ұлпаларды жеке-жеке
клеткаларға бөлгеннен кейін, жекеленген клеткалар өз тіршіліктерін
жалғастырады, тіпті көбею қасиетін жоғалтпайды. Эмбрион немесе кейбір жеке
клеткалар қолайлы ортада ағзадан тыс өсіп, көбейе алатындығын алғаш рет
американ эмбрилогы Р. Гаррисон (1879-1959) дәлелдеген. Клетканы культуралау
техникасын әрі қарай дамытқан француз биологы А. Каррель (1873-1959) болды.
Бұл әдістің ең қарапайым тәсілі келесідей: қоректік ортаға толы камераға
тірі ұлпаның кесегі салынады. Біраз уақыт өткеннен кейін ұлпа кесегінің
шетіндегі клеткалар бөлініп өсе бастайды. Өзге жағдайда ұлпаның кесілген
кішкентай кесегі трипсин ферменті немесе хелатон версен ферменті
ерітінділерімен сәл өңделеді, бұл клеткалардың толық бытырап кетуіне әкеп
соғады. Содан соң клеткаларды шайып қоректік ортаға салады, онда клеткалар
тұнбаға түседі де, шыныға жабысып көбейе бастайды, алдымен олар колониялар
түзеді, соңынан клеткалық қабат түзеді.
Осылай тірі кезінде бақылауға ыңғайлы, бірқабатты клеткалар өсіндісі
алынады. Өсінді өсіру кезінде қоректік ортадан басқа температура,
стерильділік сияқты факторлар ескерілген жөн. Культурада өсімдік
клеткаларын өсіруге болады.
Көп клеткалы организмдердің эволюциясы клеткалардың бір-бірімен байланыс
ұстап тұру қабілеттеріне негізделген. Бұл қабілет клетка дамуын реттеу үшін
және олардың ұлпаларда ұйымдасуы үшін, клетканың өсуі мен бөлінуін бақылау
үшін және олардың әртүрлі белсенділіктерінің үйлесімділігі үшін қажетті.
Клеткааралық іс-қимылдың негізгі маңызы мен күрделілігі жоғары сатыдағы
жануарларда барлық гендердеің маңызды бөлігі осы процестермен байланысты
деп болжауға мүмкіндік береді.
Клеткалара бір-бірімен үш түрлі жолмен байланысады: олар әртүрлі
қашықтықта орналасқан клеткаларға сигналдар жеткізуші химиялық заттар бөліп
шығарады; плазмалық мембранамен байланысқан, басқа клеткаларға әсер ететін,
басқа клеткалармен тікелей жалғастыратын молекулалық сигналдар шығарады;екі
клтеканың цитоплазмасын тікелей байланытыратын жалғамалар құрады.
Химиялық сигнализацияның үш типі белгілі:дене клеткаларының көпшілігі
локальды (жергілікті) химиялық медиатор болып табылатын бір немесе бірнеше
сигналды заттар бөліп шығарады, олар өте тез бұзылып, сіңіріліп
кететіндіктен тек жақын орналасқан клеткаларға әсер етіп қана үлгереді;
маманданған эндокринді клеткалар гормондар бөліп шығарады. Гормондар қанға
аралысып, нысана клеткаларға әсер етеді. Нысана-клеткалар организмнің
әртүрлі бөлімдерінде кездесуі мүмкін; жүйке клеткалары өздерінің нысана-
клеткалары арқылы маманданған жалғамалар (химиялық синапстар) жасайды және
тек өте жақын қашықтықтағы клеткалармен әрекеттесетін, тек бір ғана нысана-
клеткаға әсер ететін химиялық заттар – нейромедиаторлар бөліп шығарады.
Эндокринді және жүйке клеткалары химиялық сиганлизацияға арналған, олар
жоғары сатыдағы жануарлардың денесін құрайтын миллиардтаған клеткалар
белсенділігінің әр алуан түрлерін бірлесіп үйлестіріп тұрады.
Нерв клеткалары ақпаратты эндокринді клеткаларға қарағанда жылдам
жеткізеді, олар сиганлдарды алыс қашықтыққа жеткізу үшін диффузия мен қан
ағысына мұқтаж емес, сигнал нерв талшықтары арқылы электрлік импульстер
түрінде жылдам өткізіледі. Тек нейромедиаторлар бөлініп шығатын нерв
түйіндерінде бұл импульстар химиялық синапстарға айналады. Нейромедиатор
нысана-клеткаларды микроскопиялық қысқа қашықтыққа бірнеше миллисекунд
ішінде диффузиялық жолмен жекізеді. Қан ағысында гормондар өте қатты
сұйылғанда және әдеттен тыс төмен концентрацияда әрекет етуі тиіс болған
кезде, нейромедиаторлардың сұйылуы маңызды емес және олардың концентрациясы
нысана-клетканың белгілі бөлімдерінде жоғары болуы да мүмкін.
Гипоталамус – эндокринді жүйенің негізгі реттеушісі. Мидың белгілі
бөлімінде – гипоталамуста нерв жүйесі және эндокриндік жүйе физикалық және
функционалдық жағынан бір-бірімен байланысады. Гипоталамус гипофиздің тура
артында орналасқан және онымен гипофиз сабақшасы арқылы байланысқан.
Гипоталамус өзінің негізгі қызметін нейрондар мен эндокринді клеткалардың
ерекшеліктеріне бірдей ие клеткалар (олардың бір мезетте электрлік
импульстерді өткізетін және қанға сигналдық молекулаларды бөліп шығаруға
қабілетті өсінділері бар) көмегімен жүзеге асырады. Мұндай клеткаларды
нейросекреторлы клеткалар деп атайды. Гипоталамустың нейросекреторлы
клеткалары мидың жоғарғы бөлігінің нейрондарының қолдауы нәтижесінде
гипофиз сабақшасының қан тамырларына белгілі пептидті гормон бөліп
шығарады, ол гипофизбен басқа бір гормонның секрециясын ынталандырады
немесе тежейді.
Гипоталамустың бақылауында болатын гипофиздің көпшілік гормондары қандай
да бір басқа эндокринді безді ынталандырып (қолдап) қанға үшінші бір
горсонның бөдініп шығыуына себеп болады. Олай болса, гипоталамус эндокринді
жүйенің негізгі реттеушісі болып табылады.
Әртүрлі клеткалар бірдей химиялық сигналдарға әртүрлі жауап қайтарады.
Клеткалардың белгілі клеткаішілік сиганлдық молекулаларға жауап қайтару
қабілеті оларды молекулалармен байланыстыратын белок-рецепторлардың
болуымен байланысты. Ересек жануарлардың көпшілік клеткалары қандай да бір
қызмет атқаруға маманданған және олар барлық химиялық сигналдарға жауап
беруге мүмкіндік беретін, осы қызметті іске асыратын және өңдейтін өзіндік
рецепторлар жиынтығына ие.
Көпшілік химиялық сигналдардың нысана-клеткаларға әсер етуі ең ақырында
онда жүріп жатқан белок синтезінің жылдамдығының немесе қасиетінің
өзеруіне, не болмаса жаңа белоктардың синтезінің басталуыныа әкеледі.
Әртүрлі нысана-клеткаларда сигналдық молекулалар жиі-жиі әртүрлі
белоктармен жанасып, әртүрлі әсерлер көрсетеді. Ацетихолил қаңқа
бұлшықеттері клеткаларының жиырылуын жылдамдатады, бірақ жүрек бұлшықеті
клеткаларының жиырылу күші мен жиілігін баяулатады.
Клетканың өмірі физикалық әсерлер (температура, электромагниттік
сәулелену) немесе химиялық қосылыстар сияқты сыртқы реттеуші сигналдарға
немесе клеткалық сигналдарға тәуелді. Организм клетканың тіршілік әрекетін
реттеу үшін қолданатын, жақсы зерттелген заттарға, мысалы, стероидты
гармондар, цитокиндер немесе өсу факторлары жатады. Олар нысана-клеткаларға
жетісімен гендер тобының дәлдігінің өзгеруімен байланысты зат алмасу
өзгерістерін туғызады. Шығу тегі экзогенді болып табылатын феромондер
немесе токсиндер біршама күшті және ерекше жауап туғызады. Қоршаған
ортадағы, соның ішінде, организмдегі басқа клеткалар келген сигналдарға
сәйкес жауап қайтару үшін клетка оларды қабылдап, осы сигналдар арқылы
алынған нұсқауларға сәйкес өз жағдайын өзгертуі тиіс.
Алынған сигналдарға байланысты клетка бірнеше міндеттері орындауы тиіс:
1) сигналды басқа сигналдардан ажырата білу; 2) оны нұқауға сай жеткізу; 3)
Қабылданған сигналға сәйкес жауап қайтару; 4)Сигнал клетканы қоршаған
ортадан жоғалған соң бірден жауап қайтару жүйесінің жұмысын тоқтату.
Сигналды нұсқауға сай жеткізу қиындықтарға байланысты. Келген сигнал
әлсіз болса оны клетка ішіндегі клеткаішілік қабылдағыштар қабылдауы үшін
клтка оны күшейтуі тиіс. Клетка бұл мәселені сигналды күшейтудің каскадты
(сарқылмайтын) механизмі арқылы шешеді. Сигналды молекулалар арқылы
тасымалданатын сигналдар ларға жауап ретінде клеткада жүретін биохимиялық
реакциялардың каскадтарына қатысты бірінші реттік болып табылады.
Сигналдың тасымалдануы бұл нәтижесінде рецепторлардың клеткаішілік
домендердегі жағдайының өзгеруімен аяқталатын, рецепторлардың белсенділігін
туғызатын клетка сыртындағы лигандалардың (сигналды клеткалар) клетка
бетіндегі рецепторлармен әрекетін іске қосатын реакциялар тізбегі.
Рецептордың белсендірілуі нәтижесінде клетка сыртқы сигналдарға үйлесімді
жауап қайтарады.
Клетка бірінші реттік сигналдарды бірінші реттік сигналды молекулалармен
немесе физикалық факторлармен әрекеттесетін белок тәріздес арнайы
маманданған моллекула-рецепторлардың көмегімен тани алады. Бірінші реттік
сигнал негізінде өзі реттеуі тиіс болған клеткадағы зат алмасу процестеріне
бірден әсер етпейді. Оны қабылдаған рецептор клеткада клетка сыртындағы
бірінші реттік сигналдар әсер етуі тиіс болған процестерді жүргізетін
аралық химиялық қосылыстардың түзліуне бастама береді.
Мұндай аралық қосылыстар өздерінде бірінші реттік реттеуші сигналдар
туралы ақпарат сақтап, олардың екінші тасымалдаушысы болып табылады,
сондықтан оларды екінші мессенджерлер деп атайды. Екінші реттік
мессенджерлер клетка сыртындағы молекулалардан келген бірінші реттік
реттеуші сигналдарды күшейтуге мүмкіндік береді. Клеткалар мен ұлпалар
топтары бірінші реттік реттеуші сигналдарға, мысалы, эндокринді бездердің
гормондары әсеріне бір уақытта және біртектес жауап қайтару қабілетіне ие.
Бұл көпклеткалы организмдіердің ішкі және сыртқы өзгермелі жағдайларға тез
бейімделуіне мүмкіндік береді
Сигналдардың берілуі мен күшейтілуі механизмін зерттеу маңызды
міндеттердің бірі болып табылады. Бұларды білу қалыпты жағдайда клетканың
функционалды жауабының қалыптасуы, патологиялық жағдайларда реттелуі мен
түзелуі механизмдерін түсінуге мүмкіндік береді.
Қазіргі уақытта 50-ге жуық белок-лигандалар, рецепторлардың 14 тұқымдасы
белгілі.
Клетка бетіндегі сигналдың клетка ішіне берілуінің бірнеше стандартты
жолы бар, бірақ бұл мәселе әлі нақты түсініктен алысырақ және үнемі
сигнализацияның жаңа нұсқалары туындап отырады. Мысалы, сигнал берілуінің
классикалық жинақталған жолы мына әрекеттер тізбегіменаяқталады: сигналды
молекула-клетка бетіндегі рецептор-клеткаішілік күшейткіш механизм-берілген
сигналға арнайы маманданған геннің қосылуы.
Кейбір сыртқы факторлардың клетка бетіндегі рецепторлармен әрекеттесуінен
басталатын көп сатылы сигнал берілу процесінің мүмкін болған екі қарапайым
сызбасы мына суретте көрсетілген. Мұндай сыртқы факторлар қандай да бір
гормон немесе өсу факторы болуы мүмкін.
Бірінші реттік реттегіш сигнал келтка ядросына жетіп ондағы нысана-
клеткааның экспрессиясына (айқындылығына) әсер ету үшін, ол екі қабатты
клетка мембранасы арқылы өтуі тиіс. Бұл қоршаған ортадағы сигналдарды
ерекше таңдап, олардың жағдайын танитын клетка бетіндегі табиғаты белок
тектерецепторлардың арқасында жүзеге асады. Төменгі молекулалы реттегіштер
мембрана липдінде еритін, гидрофобты химиялық қосылыстар (мысалы, стероидты
гормондар) болса, олардың өткізілуі үшін рецепторлар қолданылмайды, олар
клеткаға диффузия жолымен өтеді. Клетка ішінде бұндай қосылыстар белок
тектес рецепторлармен ерекше әрекеттесіп, түзілген комплек ядроға
көшіріледі.
Клетка бетіндегі сигнал оның ядросына көптеген молекулалардың қатысуымен
беріледі. Осы сигналды тізбектің бір компонентінің бұзылуының өзі клетканың
оны қоршаған ортадағы сигналдарға реакциясының бұзылуына әкеліп соғады.
Мысалы, өсу факторларын артық өндіруге себепші болатын мутациялар. Мұндай
мутация алған клетка өзінің өсуін, сонымен қатар басқада қоршаған
клеткалардың өсуін жылдамдатуы мүмкін. Өсудің жылдамдауы өсу факторлары
рецепторларындағы мутация себебінен жұзеге асуы да мүмкін. Мұндай жағдайда
мутаннты рецептор клетка ішіне өсу факторлары жоқ, өсуді жылдамдатушы
сигналдарды өткізе бастайды. Клетка организмнің талаптарына байланыссыз
жөнсіз бөліне бастайды.
Өзін өзі тексеруге арналған сұрақтар:
1. Молекулалық биология зерттеу әдістеріне анықтама берініз
2. Жасуша аралық сигнал беру түрлері қандай?
Әдебиеттер: 1-7 (негізгі), 8- 16 (қосымша)
№ 3 дәріс тақырыбы. Ақуыздар құрылымы
Жалпы сұрақтары: Ақуыздар. Ақуыз компоненттері және оларды байланыстыратын
химиялық байланыстар. Ақуыздардың мөлшері мен пішіні. Ақуыз құрылысындағы
домендер және олардың функциональдық рөлі. Глобулярлық және фибриллярлық
ақуыздар.
Пайдаланатың құралдар: проектор, слайдтар
Ақуыздар – пептидтік байланыспен байланысқан амин қышқылдарының
қалдықтарынан тұратын макромолекулалық биополимерлер.
Белоктардың жіктелуі: 1) күрделілік дәрежесіне қарай (қарапайым және
күрделі), қарапайым протеиндер тек қана аминқышқылдары қалдықтарынан
тұрады, күрделі протеидтер құрамына белокты заттардан басқа қосылыстардың
қалдықтары кіреді; 2) молекула пішіиіне қарай (шар тәрізді және жіп
тәрізді); 3) кейбір еріткіштерде еру қабілетіне қарай (суда еритіндер,
әлсіз түз ерітінділерінде еритіндер - альбуминдер, спиртте еритіндер —
проламиндер, сұйытылған қышқыл және сілті ерітінділерінде еритіндер
глутелиндер); 4) атқаратын қызметтеріне қарай ( корға жиналатын белоктар,
тірек қызметін атқаратын белоктар).
Күрделі белоктардың ерекшеліктері: Нуклеопротеидтер. Бұлар белоктан
және нуклейн қышқылдарынан тұрады. Нуклеопротейндердің құрамына
дизоксинуклейн немесе рибонуклейн қышқылдарының кіруіне байланысты екіге
бөлінеді дизоксирибонуклеопротеидер және рибонуклеопротеиндер.
Нуклеопротеиндердің құрамында көп мөлшерде фосфор қышқылының қалдығы
болуына байланысты, олар әлсіз қышқылдық қасиет көрсетеді. Суда және
сілтілік ертіндісінде жақсы ериді. Хромопротеидтер Белоктардың
простетикалық бөлігі түрлі-түсті бояғыш заттардан тұрса, олар
хромопротеиндер тобына жатады. Бояғыш заттар қатарына порфирин, флавин,
аденин динуклеотид (ФАД)жатады. Хромопротейн өкілі ретіінде , қан
гемоглобинін, хлорофил т.б атауға болады. Қан гемоглобині-құрамында Fe ионы
бар, О2 және СО2 тасымалдаушы белок. Липопротейндер. Майларға ұқсас заттар.
Липидтер құрайтын күрделі белоктар. Құрамында бейтарап және полюсті
липидтер. Холестирин және оның эфирлері болады. Гликопротеидтер.
Простетикалық бөлігін көмірсулар құрайтын күрделі белоктар.
Көмірсулардың комплекстеріне; маноза, фруктоза, галактоза, генсозаминдер
т.б жатады. Глюккопротендердің биологиялық қызмееті өте зор, қорғаныштық,
тіректік, дәнекерсіз қызмет, имундық қызмет. Қанның ұюына кедергі жасайды,
тасымалдау, қоржинауға қатысады. Металлопротеидтер. Белоктар мен металл
иондарының тікелей қосылуынан түзілген комплекстер. Құрамында Cu, Fe, Zn,
Mo, Mn, Ni, Se, Ca металл иондары кездеседі. Фосфопротеидтер. Басты
ерекшелігі олардың простетикалық топша бөлігіндегі ортофосфор қышқылының
қалдығы белоктармен эфирлік байланыс түзеді. Белоктың бұл класына сүттің
казейногенін жатқызамыз. Мұнда фосфор қышқылының мөлшері 1 процентке тең,
Жұмыртқа сары уызында болады. Фосфопротеидтер өте үлкен мөлшері орталық
жүйке жүйесінде кездеседі. Фосфопротеидтер энергетикалықжәне пластикалық
материалдардың бағалы көзі болып табылады, организмнің дамуына әсер етеді.
Жай белоктардың ерекшеліктері: Альбуминдер. Суда ериді, молекулалық
салмақтары 15-70 мыңға жетеді, құрамында глициннің мөлшері-1%. Тұз
ертіндісін 100% дейін қанықтырғанда ғана альбуминдер тұнбаға түседі.
Глобулиндер. Бейтарап тұздардың сұйытылған ертіндісіне еріммтал болады,
таза суда ерімейді, глициннің мөлшері 3,5%. (NH4)2 SO4 амоний сульфатының
50% қаныққан ертіндісінің әсерінен глобулиндер тұнбаға түседі. Гистондар.
Салыстырмалы молекулалық массалары 1200. 30 мың сұйытылған қышқылдарда
(2MHCL) ериді, амияк және спиртте тұнбаға түсетін белоктар.
Протаминдер. Салыстырмалы молекулалық массалары 1200 мың болатын негіздік
қасиеті басым белоктар сұйытылған қышқылдарда ериді, қайнату барысында
тұнбаға түспейді. Белоктар әртүрлі 20, бір біріне ұқсамайтын амин
қышқылдарынан тұрады.
Белоктардың құрамы және құрылысы. Белок молекуласындағы а-аминқышқылдары
қалдықтарының саны әр түрлі болады, кейде бірнеше мыңға дейін жетеді. Әр
белокта а-аминқышқылдары тек осы белокқа ғана тән ретімен орналасады.
Олардың молекулалық массалары бірнеше мыңнан миллионға дейін жетеді.
Жұмыртқа белогының молекулалық массасы — 36000
Бұлшық ет белогының молекулалық массасы — 150000
Адам гемоглобинінің молекулалық массасы — 67000
Белоктар, негізінен, көміртек (50—55%), оттек (20—24%), азот
(15—19%), сутектен (6—7%) тұрады. Кейбір белоктардың құрамына бұлардан
басқа күкірт, фосфор, темір кіреді. Белоктар гидролизденгенде а-
аминқышқылдарының қоспасы түзіледі. Әрбір организмнің өзіне тән белоктары
бар. Барлық белоктар 20-дан астам әр түрлі а-аминқышқылынан құралады.
Белоктардың бірінші реттік құрылымы. дегеніміз полипептидтік тізбектегі
аминқышқылдары қалдықтарының қатаң тәртіппен бірінен кейін бірінің
орналасуы. Белокты құрайтын жүздеген, мыңдаған, миллиондаған а-
аминқышқылдарының қалдықтары өзара пептидтік байланыс. Екінші реттік
құрылым белоктардың көбінің кеңістікте спираль тәрізді орналасуы. Бұл
құрылым, негізінен, спираль оралымдарында орналасқан — CO...HN— арасындағы
сутектік байланыстар арқылы іске асады.
Шиыршықтың бір орамында 3 және 5 аминқышқылдарының қалдықтары болады.
Оралымдардың арақашықтығы 0,54 нм шамасында. Үшінші реттік құрылым.
Белоктық оралма тектес молекуласы биологиялық процестердің әсерінен,
молекула арасындағы сутектік байланыс, —S—S— дисульфид көпіршесі, күрделі
эфирлік көпірше және бүйір тізбектегі анион мен катиондар арасындағы иондық
байланыстар арқылы өзара байланысуы нәтижесінде түзіледі. Бұл кезде оралма
құндақталып, шумаққа айналады.Үшінші реттік құрылым белоктың өзіне тән
қасиеттері мен белсенділігіне жауап береді.
Төртінші реттік құрылым– кейбір белоктарда бірнеше полипептидтік
тізбектердің бір-бірімен күрделі кешенді комплекстерге бірігуі. Мысалы,
гемоглобин құрамына 141 аминқышқылының қалдығы кіретін төрт полипетидтік
тізбектен және құрамында темір атомы бар белокты емес бөлшек гемнен
комплекс түзеді. Гемоглобин тек осы құрылымда ғана оттекті тасымалдай
алады. Химиялық байланыстардың барлық типі қатысады.
Белоктардың қызметтері: 1) Құрылымдық (пластикалық) – ( коллаген,
фибрион); 2) катализаторлық– клеткалық катализаторлар; 3) реттеуші –
гормондар; 4) жиырылғыштық – ( миозин); 5) транспорттық – ( гемоглобин,
миоглобин), 6) Қорғаушы– ( иммуноглобулин, интерферон); 7) энергетикалық
– 1 г белоктан17,6 кДж энергия
Домендер шағын глобулалық құрылымдар, полипептидтік тізбегінің
ұзындығы 150 немес одан да аз амин қышқылдарынан тұрады. Домендер
гүлобулалық белоктарды құрайтын модульдар болып табылады. Әдетте глобулалық
белоктар бірнеше әртүрлі домендерден тұрады, олар полипептидтік
тізбектердің салыстырмалы ашық учаскелерімен байланысқан. Глобулалық
белоктар сфера пішіндес, катализ, транспорт немесе реттеу сияқты арнаулы
процуестерге қатысады.
Белоктардың денатурациясы: Белоктардың екінші және үшінші реттік
құрылымдарына жауапты байланыстар (сутектік, дисульфид көпіршесі, т.б.)
әлсіз болғандықтан, оңай үзіліп, белоктардың кеңістік құрылымдарының
қайтымсыз бұзылуы белоктың денатурациясы деп аталады. Денатурацияға
ұшыраған белок өзінің биологиялық функциясын атқара алмайды (denatuze —
табиғи қасиетінен айырылуы). Қыздыру, радиация, ортаның өзгеруі, кейбір
химиялық әсерлерден, шайқап сілкуден белок денатурацияланады. Жұмыртқаны
пісіргенде альбумин белогының, сүт ашығанда казеиннің үюынан, олардың
кеңістік құрылымдары бұзылады. Шашты химиялық бұйралаудың, теріні илеудің
негізінде де белоктардың денатурадиялануы жатады.
Қыздырғанда денатурацияланатын немесе айырылып кететін
болғандықтан, белоктардың нақты балқу температуралары болмайды. Кейбір
белоктар, мысалы, тауық жұмыртқасының белогы суда ериді, кейбіреулері суда
ерімейді. Белоктар ерігенде, басқа да ЖМҚ сияқты коллоидты ерітінділер
түзеді. Белоктарға спиртті немесе формалинді қосқанда, белоктар қайтымсыз
үйиды, сондықтан бұл заттарды биологиялық препараттарды сақтауға қолданады.
Белоктардың организмдегі өзгерісі. Белоктар аса маңызды тағамдық, заттар
(ет, жұмыртқа, сүт, нан, т.б.) құрамында болғандықтан, ас қорыту жолдарында
ферменттер әсерінен аминқышқылдарына дейін ыдырап гидролизденеді.
Аминқынщылдары ішек қабырғалары арқылы қанға өтеді. Көмірсулар мен
майлардан айырмашылығы — аминқышқылдары организмде қор болып жиналмайды.
Олардың біразы адам немесе жануар организмінің өзіне тән белогын түзеді. Ал
аминқышқылдарының бір бөлігі белок емес азотты қосылыстардың, нуклеин
қышқылдарының синтезіне жұмсалады. Кейбіреулері тотығып, ең ақырғы
өнімдерге (С02, Н20, т.б.) дейін ыдырап, энергия бөледі
Өзін өзі тексеруге арналған сұрақтар:
1. Белок дегеніміз не?
2. Белоктардың қандай түрлері болады?
Әдебиеттер: 1-7( негізгі), 8- 16 (қосымша)
№ 4 дәріс тақырыбы. Генетикалық аппараттың молекулалық құрылымы.Геномның
құрылымы.
Жалпы сұрақтары: Геном жайлы жалпы мәліметтер. Хромосомалық карталар.
Хроматин құрылысы. Гистондар ерекшеліктері. Хромосомалардың нуклеосомалық
жинақталуы. Хроматиннің ақуыздар модификациясы және олардың ДНҚ
репликациясы мен транскрипциясына әсері
Пайдаланатың құралдар: проектор, слайдтар
Клеткаға қажетті ерекше (арнайы) белоктың синтезделуін қамтамасыз ететін
ДНК-ның молекуласының бөлігін геном деп атайды.
Хромосома ( грекше"хромо-бояу,"сома"-дене ) - клетка ядросының құрамында
нәсілдік информациясы ДНК бар ген орналасқан өздігінен екі еселене алатын,
арнайы бояулармен боялатын негізгі құрылым бөлігі.
Хромосома алғаш рет 19 ғасырдың 70-ші жылдары белгілі болды және1883жылы
неміс ғалымы В.Вальдейер "хромосома" деген атауды ұсынды.
Хромосома өсімдік пен жануарлар клеткасының даму процесін қамтамасыз етеді
, тұқым қуатын белгі, қасиеттерді ұрпақтан ұрпақа өткізеді.Олардың
хромосомында морфологиялық өзіндік ерекшеліктері бар. Хромосомалар клетка
бөлінуі кезінде анық көрінеді. Оның морфологиясы митоздың метафаза және
алғашқы анафаза сатысында жақсы байқалады. Орташа алғанда хромосоманың
ұзындығы 0,2- 50мкм, диаметрі 0,2-3мкм.
Хромосома турады: 1) хроматидтерден; 2) центромерадан; 3) кысқа иықтан; 4)
ұзын иықтан. ДНК хромосоманың химиялық құрамында хроматин жіпшелерінде
орналасады.Белок хромосомда ДНК-ның молекуласының үстінде қаптама (футляр)
түрінде орналасады. Хромосомның алғашқы тартылған жері болады
(спиральданбаған бөлігі), онда центромер орналасады, кейде хромосомның
екінші рет тартылған бөлігі де кездесіп отырады. Соңғысы кішкентай спутник
деп аталынатын үзіңдіні (фрагмент) хромосомнан бөліп тұрады.
Интерфазалық хромосома. Бұл ілмекті, күрделі құрылым. Соленоидты
фибрилла әртүрлі ұзындықтағы ілмекті ( 20 мыңнан 80 мың жұп нуклеотидтерге
дейін) құрастырады. Хроматинді фибрилла нәтижесінде 300 нм диаметрге
дейінгі құрылым түзіледі, ол интерфазалы хромонема деп аталады.
Хромонемалар қосымша жинақталады, диаметрі 600-700 нм хроматидтерді
құрайды. Хроматидтер метафазалы хромосома құрамына кіреді, диаметрі 1400 нм
немесе 1,4 мкм.
Канадалық ғалым Барр (1908 – 1995) және оның студенті Бертрам 1949
жылы Барр денешігі деп аталатын құрылымды ашқан, немесе Х-жыныс хроматині.
Барр — денешігі әйелдердің жұмыртқаклеткаларында кездеседі. Жыныс хроматині
— ұрықтың жынысын ерте анықтауға мүмкіндік береді. Кариотип (грекше karyon
– жаңғақ, жаңғақ ядросы және typos – үлгі, пішін) – жануарлар мен
өсімдіктердің жүйлік (систематикалық) тобының бір сипаттамасы, олардың дене
клеткаларындағы хромосомалардың диплоидты жиынтығы. Кариотиптер
хромосомалардың саны, центромераларының орналасуы, көлемі, пішіні, екінші
реттік тартылулары және тағы басқа белгілерімен сипатталады.
Тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясы. Гендер хромосомада бір сызықтың
бойымен тізбектеле орналасқан. Әр геннің хромосомада нақтылы орны (локус)
болады; бір хромосомада орналасқан гендер тіркесу топтарын құрайды. Тіркесу
топтарының саны сол организмге тән хромосомалардың гаплоидты санына сәйкес
келеді; Ұқсас хромосомалардың арасында аллельді гендердің алмасуы жүреді;
хромосомадағы гендердің ара қашықтығы айқасу жиілігіне тура пропорционал.
Томас Хант Морган (американдық биолог, генетиканың негізін салушылардың
бірі, Тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясының негізін қалаған
еңбегі үшін Нобель сыйлығының Лауреаты атағына ие болды.
Митоз хромосомаларының морфологиясы.
Хромосомалардың морфологиясын митоздың метафаза кезеңінде жақсы
тексеруге болады. Өсімдіктер мен жануарлар клеткаларында хромосомалар
таяқша тәрізді, ұзынша келеді. Хромосоманың ең жіңішкерген жері бірінші
үзбесі оны екі иыққа бөледі. Осыған байланысты хромосомалар морфологиясына
қарай 3 топқа бөлінеді:
Хромосоманың қызметтері. Ақпараттық және РНК белоктарының клеткадағы
координациясы мен регуляциясын белоктардың біріншілік құрылымының синтезі
арқылы жүзеге асырады.
Хромосома ( грекше"хромо-бояу,"сома"-дене ) - клетка ядросының құрамында
нәсілдік информациясы ДНК бар ген орналасқан өздігінен екі еселене алатын,
арнайы бояулармен боялатын негізгі құрылым бөлігі.
Хромосома алғаш рет 19 ғасырдың 70-ші жылдары белгілі болды және1883жылы
неміс ғалымы В.Вальдейер "хромосома" деген атауды ұсынды.
Хромосома өсімдік пен жануарлар клеткасының даму процесін қамтамасыз етеді
, тұқым қуатын белгі, қасиеттерді ұрпақтан ұрпақа өткізеді.Олардың
хромосомында морфологиялық өзіндік ерекшеліктері бар. Хромосомалар клетка
бөлінуі кезінде анық көрінеді. Оның морфологиясы митоздың метафаза және
алғашқы анафаза сатысында жақсы байқалады. Орташа алғанда хромосоманың
ұзындығы 0,2- 50мкм, диаметрі 0,2-3мкм.
Әрбір организмге тән, ДНК-ның молекуласындағы нуклеотидтердің орналасу
жүйелілігін (последовательность) генетикалық код деп атайды.
Өзін өзі тексеруге арналған сұрақтар:
1. Геном дегеніміз не?
2. Хромосоманың қандай түрлері болады?
Әдебиеттер: 1-7 (негізгі), 8- 16 (қосымша)
№ 5 дәріс тақырыбы. Нуклеин қышқылдары. ДНҚ – ның құрылымы және қызметі,
ДНҚ – ның тұқымқуалаушылық ақпараттарын тасымалдаудағы рөлі.
Жалпы сұрақтары: ДНҚ-ға жалпы мінездеме. Нуклеин қышқылдарының генетикалық
рөлінің дәлелдері. Орталық догма. Нуклеин қышқылдарының құрылысы. Уотсон-
Крик моделі. ДНҚ-генетикалық ақпаратты хабарлаушы ретінде.
Пайдаланатың құралдар: проектор, слайдтар
Нуклеин қышқылдарының проблемасымен 1868 ж швейцарлық физик Ф. Мишер
шұғылданған болатын. Ірің клеткаларынан алынған ядро бөлшегін зерттеп,
құрамына көміртегі, азот және фосфор кіретін бұрын белгісіз органикалық
қосылыс түрін ашты. Ашқан қосылысын ядродан бөліп алғандықтан нуклеин деп
атады. Нуклеин қышқылдары пуриндік және пиримидиндік гетероциклдер кіреді.
Мишердің шәкірттері Коссель мен Асколи тағы төрт түрлі негіздерді – аденин,
тимин, цитозин және урацилді ашты. Нуклеиннің ертіндісі қышқылдық қасиет
көрсететін болғандықтан Ф. Альтман 1889 ж оған нуклеин қышқылы деген ат
берді. Нуклеин қышқылының құрамына кіретін көмірсу бес көміртегінен тұрады.
1940 жылдың аяғында америкалық биохимик Э.Чаргафф (1905 ж.т.) әр түрлі
организмдердің ДНҚ молекуласына талдау жасап, оның құрамындағы А мен Т, Г
мен Ц негіздерінің молярлық мөлшері тең екенін көрсетті (бұны Чаргафф
ережесі деп атайды). 1952 ж. ағылшын биофизигі М.Уилкинс (1916 ж.т.) және
т.б. ғалымдар рентгендік талдау арқылы ДНҚ молекуласы құрылымының спираль
бойынша оң жақ оралымын (В – ДНҚ), америкалық ғалым А.Рич (1929 ж.т.)
молекула құрылымының сол жақ оралымын (Z – ДНҚ) ашты. Вилькенс және Р.
Франклин тапқан ДНК молекуласының рент-генограммасы оның спиральды
структурасын дәлелдеді,
ДНК қос тізбегінің бір бөлігі маңызын алғаш рет 1944 жылы Эвери, Мак-
Карти және Мак-Леод ашып көрсетті.
ДНҚ молекуласының екiншi реттiк құрылымын 1953 ж. Уотсон мен Крик
анықтады. ДНҚ құрылымының анықталуы ХХ ғасырдағы биологияның ең маңызды
жаңалығы деп саналады. Уотсон мен Крик теориясы бойынша екi полинуклеотид
тiзбегiнен құралған ДНҚ-ның молекуласы кеңiстiкте оң қос қабат спираль
болып табылады.
1959 жылы Северо Очоа РНҚ синтезінің механизмін ашқаны үшін
медицинада Нобель сыйлығын алды. S. Cerevisiae дрожжасындағы тРНҚ- дағы 77
нуклеотидтің бірізділігі 1965 жылы Роберт Холлидің зертханасында анықталып,
оған 1968 жылы медицинада Нобель сыйлығы берілді.
1967 жылы Карл Вёзе РНҚ-ның катализдік қасиеті бар деп болжады. Ол әлем
РНҚ-сы деген гипотезасын ұсынды,онда протоорганиздер РНҚсы ақпаратты сақтау
молекуласы (қазіргі кезде бұл рөлді көбіне ДНҚ атқарады) және метаболизм
реакциясында катализдік қызмет атқарушы молекула ретінде (қазіргі кезде
бұны көбіне ферменттер атқарады)қызмет атқарады делінген.
1976 жылы Уолтер Фаэрс пен оның тобы Гент Университінде (Голландия)
бактериофаг MS2-ның бірінші РНҚ геномының бірізділігін анықтады. 1990
жылдардың басында өсімдіктер геномына бөтен гендерді еңгізу өсімдіктердің
аналогтық гендерінің айқын білінуін тежейтіні анықталды.
Нуклеин қышқылдарының құрамы мен құрылысы
Нуклеин қышқылдарының толық емес гидролизі нәтижесінде нуклеотидтер
түзіледі.Олар нуклеин қышқылдары полимер тізбегінде қайталанып отыратын
күрделі құрылым буындары (монометрлері). Ал нуклеотидтерді одан әрі
гидролиздесе, ортофосфор қышқылын және пентоза мен азотты негізге
айырылатын нуклеозидтерді түзеді.. Яғни, нуклеин қышқылдарының құрамына
азотты негіздер (пиримидинді, пуринді), фосфор қышқылы және моносахаридтер
(рибоза мен дезоксирибоза) кіреді. Нуклеин қышқылдары құрамындағы
моносахаридтердің қалдығына байланысты рибонуклеин қышқылы және
дезоксирибонуклеин қышқылы болып екіге бөлінеді. ДНҚ молекулалық массалары
бірнеше мыңнан ондаған миллионға жетеді.
Белоктар сияқты нуклеин қышқылдары әр түрлі болады. Олардың организмдегі
функциясы да әр алуан. Нуклеин қышқылдарының да белоктар сияқты әр түрлі
құрылымдары болады.
Нуклеин қышқылының бірінші құрылымында мононуклеотидтер белгілі тәртіппен
орналасады.
Нуклеин қышқылының екінші құрылымы макромолекулалардың кеңістікте қос
шиыршық болып орналасуын көрсетеді. Бұл кезде молекулалар арасында және
молекула ішінде сутектік байланыс арқылы әрекеттесу болады.
НҚ-ның макромолекуласы екі полинуклеотидті тізбектен құралады. Олар
кеңістікте қос оралма түзеді. Оралманы фосфор қышқылының полиэфирі түзеді,
пиримидин және пурин туындыларының жазық молекуласы оралманың ішінде
болады.
Нуклеин қышқылының макромолекуласындағы бірінің ішінде бірі жатқан
ширатылған екі оралмада, пиримидин және пурин қалдықтары өзара сутектік
байланыс арқылы байланыскан.
Сутектік байланыс белгілі бір жұп пиримидин және пурин туындыларының
арасында түзіледі. Оларды комплементарлы жұптар деп атайды. Ондай жұптар:
тимин (Т) — аденин (А) және цитозин (С) — гуанин (G).
ДНҚ-ның қос оралмалы сызбанұсқасында таспамен көрсетілгендері фосфор
қышқылымен көмірсулардың полиэфирінің макромолекуласы. Бұларды қосып жатқан
түзулер пиримидин және пурин туындылары, олар комплементарлы жұптар.
Нуклеин қышқылының үшіншілік оралымы — ДНҚ мен РНҚ-ның кеңістікте
шумақталып орналасуы
Нуклеин қышқылдарының биологиялық маңызы: Нуклеин қышқылдары қамтамасыз
етеді: 1) тұқым қуалаушылық ақпараттарын генетикалық код ретінде сақтайды;
2) оның көбеюі кезіндегі аналық организммен берілуін; 3) оның, маңызды
процесс – белок биосинтезіне қатысуы түрінде, ағзаның өсуі мен дамуы
кезінде іске асуы.
ДНҚ сипаттамасы: ДНК жануарлардың, өсімдіктер мен микро-организмдердің
барлық клеткаларының ядросында болады. Гистон белогымен бірге ол
нуклеогистон комплексін түзеді де, хроматиннің негізгі массасын құрайды.
ДНК ядроларда кездесуімен қатар өсімдіктер митохондриясы мен пластидтерінен
де табылған.
ДНҚ-ның спиралінің диаметрі 20 ангстрем. Бір – бірімен параллель
жатқан көрші жұп негіздердің ара қашықтығы 3,4 ангстрем. Спиральдің
бір айналымына жұптасқан 10 азоттық негіздер кіреді, яғни спиральдың
бір айналымы ұзын ДНҚ молекуласының бойындағы 34 ангстрем бөлікті
алып жатыр. ДНҚ молекулаларын созса, ұзындығы 2 метрге жетеді, яғни
диаметрі 20 ... 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