ДНҚ молекуласының алғашқы құрылысы-

ДНҚ жіпшелері полярлы болады, яғни оның 5¹ және 3¹ ұштары белгілі. ДНҚ молекуласының қосширатпасы (тізбектері) бір біріне антипаралель орналасқан;

(5¹) ... АТТГАЦГГЦ ......( 3¹)

(3¹) ... ТААЦТГЦЦГ...... (5¹)

РНҚ нуклеотидтерінде рибоза, 4 азоттық негіздер-А, Г, Ц, У, бір фосфор қышқылының қалдығы кездеседі, оларды рАМФ, рГМФ, рЦМФ, рУМФ деп бейнелейді.

Хромосома ақуыздарының 60-80 пайызын-негіздік және гидрофобтық аминқышқылдар (аргинин, лизин, валин, т.б.) көптеп кездесетін гистондық ақуыздар құрайды. Гистондық ақуыздар ДНҚ-мен негіздік радикалдар, көмегімен ал өзара гидрофобтық радикалдар арқылы әрекеттеседі.

Хромосомаларда ДНҚ молекуласы гистондық ақуыздармен байланысып нуклеогистон құрайды, ол хроматин жіпшесі ретінде белгілі. Хроматин жіпшесінің тірегін нуклеосома денешіктері құрайды. Ол 4 түрлі гистондық ақуыздардың-гистон Н_2А, гистон Н_2в, гистон 3, гистон 4–(Н_2а, Н_2в, Н_3, Н₄) қос молекуласынан құрылған.

ДНҚ молекуласы осындай әр бір денешікті екі рет ширатылып оралады және оның ұзындығы 140 н.ж. тең. Нуклеосома денешіктері бір бірімен тығыз жабысып орналаспай біршама алшақтау орналасқан

Сол сияқты, РНҚ молекуласының ДНҚ молекуласынан айырмашылықтары да белгілі.

1) ең негізгі айырмашылығы РНҚ молекуласы қосширатпалы емес бір ширатпалы. Оның 3 себебі бар.

а) біріншіден, РНҚ молекуласындағы пентоза (қант) дезоксирибоза емес, қосымша гидрокси тобы бар, рибоза болып табылады. Ал, қосымша гидрокси тобы қосширатпалы құрылымның түзілуін тежейді.

б) екіншіден, РНҚ молекуласында негізгі не мажорлық азоттық негіздерден тиминнің орнына урацил кездеседі (А, Г, Ц, У). Урацил тиминнен 5 метил тобының болмауымен ерекшеленеді. Осыған байланысты А-У арасында гиброфобтық әрекеттесу күші А-Т-ға қарағанда әжептәуір әлсіз болады. Ал бұл тұрақты қосширатпалық құралымның түзілу мүмкіндігін төмендетеді. 3¹–трансляцияланбайтын және поли-(А) фрагмент а-РНҚ молекулаларының тіршілік ұзақтығын реттеу қызметін атқарады, себебі а-РНҚ молекуласының бұзылуы 3¹ ұшынан бір-бірлеп нуклеотидтердің үзіліп түсіп қалуы арқылы жүреді. а-РНҚ нуклеотидтерінің жалпы саны бірнеше мыңға жуық, оның ішінде кодтаушы учаскесіне тек 60-70% нуклеотидтер ғана тиісілі болады. Жасушада а-РНҚ-лар барлық уақытта ақуыздармен байланысып информосомалар деп аталатын кешен пайда етеді. Т-РНҚ-лардың жалпы саны 40-50-ге жуық, яғни әр-бір аминқышқылына 1-ден 5-6 ға дейін Т-РНҚ –лар болады, оларды Т-РНҚ^ала; Т-РНҚ^фен; Т-РНҚ^лей; т.б деп бейнелейді, ал инициаторлық т-РНҚ –т-РНҚ_и^мет.

Т-РНҚ молекуласы үлкен болмайды, онда жүз шақты нуклеотидтер кездеседі, олардың ішінде минорлық (модификацияланған) нуклеотидтер көптеп кездеседі-13-15 % , олар:

Бұл құрылымда 4-қостізбекті және 5 дара тізбекті учаскелер кездеседі.

Минорлық нуклеотидтер комплиментарлық байланысуға қабілетсіз болғандықтан, олар тек біртізбекті локустарда ғана кездеседі.

Т-РНҚ-лардың келесі ерекшелігі-3¹ ұшында 4 нуклеотидтен тұратын акцепторлық бұтақшасының болуы. Оның ең соңғы нуклеотиді-аденинмен (А) тиісілі аминқышқылы ковалентті байланысады.

Т-РНҚ-лардың тағы бір маңызды ерекшелігі акцепторлық бұтақшаның қарама-қарсы жағында 7 нуклеотидтен тұратын антикодондық имектің болуы. Олардың үшеуі антикодон қызметін атқарады.

Т-РНҚ-лардың үшінші ретік құрылымы тұрақты болады. Олар ақуыз синтезделінетін кешенге аминқышқылдары тасылдап, жеткізіп отырады.

Рибосомалық РНҚ-лар рибосома субъединицаларының (үлкен және кіші) құрамына кіреді. Олардың 4 түрі белгілі: 5S-р РНҚ, 5,8S-р РНҚ, 18S-р РНҚ, 28S-р РНҚ. Рибосоманың үлкен субъединицасы (бөлшегі)-3 әртүрлі рРНҚ молекулаларынан-5S-р РНҚ, 5,8S-р РНҚ, 28S-р РНҚ және 45 ақуыз молекулаларынан тұрады. Р-РНҚ молекуласының ерекшелігінің бірі-гуанин (Г) және цитозин (Ц) сияқты азоттық негіздерінің мөлшерінің басқаларына қарағанда әлде қайда көп болуы. Сонымен қатар минорлық нуклеотидтер де жиі кездеседі, мысалы рибоза бойынша метилденген нуклеозидтер.

Р-РНҚ-ның екінші реттік құрылымында қостізбекті учаскелер және ілмекшелер де көптеп кездеседі.

1. ДНҚ және РНҚ молекулаларының құрылысының жалпы жобасы;

2. ДНҚ және РНҚ орналасқан жерлері;

3. РНҚ түрлері – аРНҚ, тРНҚ, рРНҚ;

Оқушылардың білім деңгейін бағалау. Келесі сабақтың тақырыбын хабарлау

Нуклеин қышқылдары мен ақуыздардың биосинтезі.

1.С.А.Әбилаев «Молекулалық биология және генетика» - Оқулық.Шымкент – «АСҚАРАЛЫ» баспасы,2008ж.

1.Медицинская биология и генетика / Под. Редакцией Куандыкова Е.У. – Алматы,2004

2. Мушкамбаров Н.Н.Кузнецов С.Н.Молекулярная биология.Учебное пособие для студентов медицинских вузов – Москва: Наука,2003,544с.

3. Ньюссбаум Р.И.др.Медицинская генетика: учебное пособие / пер.с англ.под.ред.Бочкова Н.П – М.,2010. – 624с.

4. Притчарт Д.Дж., Корф Б.Р.Наглядная медицинская генетика / пер.с англ.под.ред.Бочкова Н.П. – М.,2009 – 200с.

1.Введение в молекулярную медицину / под.ред.Пальцева М.А. – М.,Медицина,2004

2. Генетика. Учебник / под.ред.академика РАМН Иванова В.И. – М., ИКЦ «Академкнига»,2006 .

3.Гинтер Е.К.Медицинская генетика – М.,Медицина,2003.

4. Казымбет П.К., Мироедова Э.П.Биология.Учебное пособие – Астана,2006,2007.

5. Медицинская паразитология.Учебное пособие.Барышников Е.Н. – М., ВААДОС – пресс,2005.

6. Пехов А.П.Биология и общая генетика. Учебник – СПб,2006.

7. Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для врачей. Пер с англ. – М.: БИНОМ – Пресс,2003.

• 
  Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру
  

• 
  Тақырыпты жоспарымен таныстыру
  
• 
  Түсіндірілетін материалдық негізділігімен жеткізілуінің ғылымилығы
  
• 
  Жаңа сабақты сапалы игеру үшін түрлі оқу әдістерін қолдану.
  

ДНҚ молекуласының ең маңызды қасиеттерінің бірі – оның өздігінен екі еселенуі (репликациялануы) болып саналады. ДНҚ репликациялануы салдарынан тұқым қуалаушылық ақпарат ұрпақтан - ұрпаққа өзгеріссіз, тепе – тең мөлшерде беріліп, ұрпақтардың жалғасуы қамтамасыз етіледі. ДНҚ репликациясы жасуша циклінің S – синтетикалық кезеңінде жүзеге асады. ДНҚ молекуласының репликациялану қасиеті 1953ж. Дж. Уотсон және Ф.Криктің ДНҚ молекуласының құрылысының қос ширатпалы болатындығы ашылғаннан кейін белгілі болды. Теория күйінде ДНҚ репликациясының 3 түрлі әдісі болжамдалған: 1) консервативті (тұрақты); 2) жартылай консервативті; 3) дисперсті. Көптеген тәжірибелер нәтижесінде ДНҚ молекуласының репликациялануы жартылай консервативті жолмен жүретіндігі дәлелденді. Оны алғашқылардың бірі болып 1958ж. М.Мезельсон және Ф.Сталь Е.coli жасушасында байқаған.Кейбір прокариоттардың және барлық эукариоттардың ДНҚ молекуласы сызықша тәрізді болып келеді және олардың репликациялануы белгілі бір нүктеден, репликативтік ісінудің пайда болуынан басталып, хромосоманың қарама-қарсы жағына қарай бағытталады. Эукариоттардың ірі хромосомаларында бір мезгілде жүздеген репликациялық ісінулер пайда болады және олар бір – бірімен қосылып У- тәрізді аралық құрылым пайда етеді. Мұны У – тәрізді жартылай консервативті репликациялану деп атайды. ДНҚ репликациясының бірнеше ерекшеліктері белгілі:

а)ДНҚ молекуласының жаңа тізбегінің синтезделуіне қажет заттар – дезоксинуклеозидтрифосфаттар (дНТФ) болып табылады, ал ДНҚ құрамында дезоксинуклеозидмонофосфаттар (дНМФ) кездеседі. Сондықтанда ДНҚ тізбегіне жалғану алдында әрбір нуклеотидтен 2 фосфат қалдығы пирофосфат күйінде бөлініп шығады да тез арада фосфаттарға дейін гидролизденеді.

Еркін дНТФ → дНМФ қалдығы + пирофосфат

дНТФ-ды құрылыс материалдары ретінде пайдаланудың энергетикалық себептері де бар. Нуклеотидтер арасындағы байланыстардың (фосфодиэфирлік) түзілуі үшін энергия қажет, ал энергия фосфаттараралық байланыстардың үзілуі нәтижесінде бөлінеді.

б) ДНҚ репликациясы матрицалық (қалыптық) үдеріс яғни ДНҚ-ның жаңа тізбегі аналық ДНҚ молекуласының бір жіпшесі негізінде (матрица) комплиментарлық ұстаныммен (принциппен) синтезделінеді, яғни 4 нуклеотидтен (дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ) жаңа тізбекке тек аналық жіпшедегі нуклеотидке комплиментарлы (А↔Т; Г↔Ц) нуклеотид қана қосылады.

в) ДНҚ синтезі (репликациясы) симметриялы болады, яғни матрица қызметін аналық ДНҚ молекуласының екі тізбегі де атқара береді. Сондықтан оны жартылай консервативті деп те атайды. Себебі, жаңадан синтезделген ДНҚ молекуласы жартылай жаңарған болады, яғни оның бір тізбегі ескі -аналық молекуладан алынған болса (матрица), екіншісі жаңадан синтезделген болады.

5¹ ____________3¹

- аналық ДНҚ молекуласы

3¹_____________5¹

↓

5¹ ____________3¹ -матрица (қалып)

+ -жаңа тізбектер 5¹ ---------------→3¹

д) ДНҚ репликациясы басталу, жүруі үшін, міндетті түрде аналық ДНҚ молекуласының қос ширатпасы бір бірінен ажырасуы қажет, тек осы жағдайда, яғни бір бірінен ажырасқан аналық молекуланың жіпшелері матрица (қалып)қызметін атқара алады.

а) Репликация үдерісі 15-20 ақуыздардан тұратын күрделі ферменттік жүйенің қатынасуымен жүзеге асады.

Эукариоттар хромосомаларында жоғарыда айтқанымыздай, бір мезгілде көптеген ферменттік кешендер қызмет етеді, яғни хромосомада ДНҚ репликациясының көптеген басталу (иницияция) нүктелері болады және ДНҚ синтезі хромосоманың бас жағынан ұшына қарай баяу жүрмей, көптеген жерлерінде бір мезгілде жүзеге асады. Бұл репликация ұзақтығын едәуір қысқартады.

б) репликацияның әр бір нүктесінде 2 ферменттік кешен жұмыс істейді: олар ДНҚ-ның инициация нүктесінен қарама-қарсы бағыттарға қарай жүреді.

в) ДНҚ молекуласының тізбектері бір-біріне антипаралель болғандықтан және ДНҚ синтезі тек 5¹ →3¹ бағытында жүретіндіктен, репликативтік ашада аналық ДНҚ-ның бір тізбегі негізінде жаңа ДНҚ тізбегі үзіліссіз синтезделсе, екіншісі негізінде үзіліп-үзіліп синтезделінеді. Біріншісін лидерлік тізбек, ал екіншісін артта қалушы (кешігуші) жіпше деп атайды. Лидерлік тізбек негізінде синтезделген өте ұзын, ұзындығы көршілес екі инициация нүктелерінің ұзындығының жартысына, яғни 1.600 000 нуклеотидке тең, тізбек синтезделсе, артта қалушы (кешігуші) тізбек негізінде қысқа 1500 нуклеотидтерден тұратын ДНҚ фрагменттері синтезделінеді. Оларды Оказаки фрагменттері деп атайды.

г) ДНҚ синтезі басталуы үшін міндетті түрде 10-15 нуклеотидтерден тұратын «РНҚ-ұйытқы»-праймер қажет, себебі ДНҚ синтезін жүргізетін фермент ДНҚ – полимераза өз бетінше ДНҚ синтезін бастай алмайды.

а) ДНҚ молекуласындағы репликацияның басталу (иницияция) нүктелері А-Т нуклеотидтер жұптарына бай бірізділіктерге ие. Әрбір осындай нуклеотидтер бірізділігіне (А-Т бай) ерекше танып білуші ақуыз (А) ДНҚ-репликациялаушы кешенді байланыстырады да өзі әрі қарай, кешенмен бірге жылжымайды. А-танып білуші ақуыз; Г-геликаза; И-топоизомераза; S-SSВ-ақуыз; П-праймаза; АП-праймаза активаторы; ,β,δ-ДНҚ полимеразалар; Р-РСNА-ақуыз; Н-нуклеаза; ДНҚ лигаза.

б) Ферменттік кешеннің ең алғашқы іске кірісетін ферменті-геликаза (Г). Ол аналық ДНҚ молекуласының қос ширатпасының ашылып, жіпшелердің бір- бірінен ажырасуын қамтамасыз етеді.

в) Ширатпаның ашылып жазылуы әрі қарай үлкенді-кішілі түйіндердің (суперспирализация) пайда болуына алып келеді. Мұның себебі әрбір ДНҚ молекуласы өздерінің бірнеше учаскелерімен ядро матриксіне бекінген, ал бұл ширатпалары ашылған ДНҚ молекуласының еркін айналуына мүмкіндік бермейді, сондықтан да түйіндер пайда болады.

Бұл мәселе топоизомераза (И) ферментінің қатынасуы арқылы шешіледі.

г) Сонымен, геликаза, топоизомераза ферменттері аналық ДНҚ молекуласының қос ширатпасын жеке-жеке екі тізбекке ажыратады. Ажырасқан әрбір тізбекпен ерекше SSB-ақуыздар байланысады, олардың қызметі бір-бірінен ажырасқан жіпшелерді керіп, күні бұрын жанасып, қос ширатпаның түзілуін болдырмау болып табылады.

а) ерекше ақуыз праймаза активаторы (АП) қызметін атқарады. Осыдан кейін праймаза (П), бір жіпшелі ДНҚ-ның тиесілі учаскесін матрица (қалып) ретінде пайдаланып қысқа «РНҚ-ұйытқыны» (праймер) синтездейді.

б) Әрі қарай ДНҚ синтезін ДНҚ полимераза жүргізеді. Эукариоттарда 5 түрлі ДНҚ полимеразалар белгілі: β және ε –полимеразалар ДНҚ репарациясына қатынасады; γ –полимераза –митохондрия ДНҚ-сының репликациясын жүзеге асырады; ал  және -полимеразалар –ядролық ДНҚ репликациясына қатынасады.

 полимераза праймазамен де ,  –полимеразамен де байланысады, ал соңғысы PCNA (Р) деп аталатын ақуызбен байланысқан. PCNA (Р) ақуыз полимераза кешенін ДНҚ-ның репликацияланушы тізбегіне бекіндіріп «қыстырғыш» рөлін атқарады. PCNA ақуыз «қыстырылған» күйінде сақина сияқты ДНҚ тізбегін қоршап тұрады және полимеразалардың ДНҚ тізбегінен күні бұрын диссоциацалануын (ажырауын) болдырмайды, яғни ДНҚ синтезінің жүруіне, жалғасуына мүмкіндік жасайды. ДНҚ –полимеразалар (әсіресе бактериялардың ДНҚ –полимераза ІІІ-) нуклеотидтердің аналық тізбекке комплиментарлы синтезделуін қамтамасыз етуімен бірге 3¹→5¹-экзонуклеазалық –та қызмет атқарады. Соңғы қызметі ДНҚ синтезі барысында дұрыс –комплиментарлы нуклеотидтердің орнына, бұрыс, комплиментарлы емес нуклеотид, жалғанған кезде жүзеге асады. Осы кезде ДНҚ –полимераза бұрыс жұптасқан нуклеотидті «байқап» қалып оны өсіп келе жатқан 3¹ ұшынан шығарып (үзіп) алып тастайды. Осылайша полимеразалар өз жұмыстарын үнемі бақылап отырады (25сурет).

в) Кез келген жаңадан синтезделген ДНҚ фрагменттері-(ұзын лидерлік не Оказаки фрагменттері) праймерлерден («РНҚ -ұйытқыдан») басталады.

Аналық (матрицалық) тізбек бойымен жылжып отыратын ферменттік кешен келесі ДНҚ фрагментіне жанасқаннан кейін, ДНҚ-полимераза ІІІ ферменті «қыстырушы» PCNA ақуызын ашып, кешенді матрицадан ажыратады және ДНҚ синтезін тоқтатады. Осыдан кейін ДНҚ полимераза І-іске кіріседі. Ол өсіп келе жатқан ДНҚ фрагментінің 3¹ ұшына жалғанады және 3 белсенділікке ие болады.

Біріншіден ол «алдыңғы» немесе 5¹ →3¹ –экзонуклеазалық белсенділікке ие болады, яғни ол бұрынғы ДНҚ тізбегінің «РНҚ-ұйытқысының» (праймер) 5¹ ұшынан бір-бірлеп нуклеотидтерді алып тастап отырады, ал босаған жерге өз фрагментінің 3¹ ұшына дезоксинуклеотидтерді жалғайды (ДНҚ-полимеразалық белсенділік).




Транскрипция
Оқушылардың өтілген тақырып бойынша білімін тексеру.

Бақылау сұрақтары (кері байланыс) 18 мин (10%)

• 
  Оқущылардың білімін жан жақты тексеру
  
• 
  Сұрақтарды дұрыс және мазмұнды құрастыруға мән беру
  

1. Матрицалық синтез туралы түсінік

2. Репликация механизмдері

3.Транскрипция жүру барысы, факторлары

4. Трансляция туралы түсінік

Жаңа тақырыпты бекіту 14 мин (10%)

Сабақты қорытындылау 3 мин (2%)

Оқушылардың білім деңгейін бағалау. Келесі сабақтың тақырыбын хабарлау

Біріншілік - РНҚ транскриптат (транскрипция)

1.С.А.Әбилаев «Молекулалық биология және генетика» - Оқулық.Шымкент – «АСҚАРАЛЫ» баспасы,2008ж.

1.Медицинская биология и генетика / Под. Редакцией Куандыкова Е.У. – Алматы,2004

2. Мушкамбаров Н.Н.Кузнецов С.Н.Молекулярная биология.Учебное пособие для студентов медицинских вузов – Москва: Наука,2003,544с.

3. Ньюссбаум Р.И.др.Медицинская генетика: учебное пособие / пер.с англ.под.ред.Бочкова Н.П – М.,2010. – 624с.

4. Притчарт Д.Дж., Корф Б.Р.Наглядная медицинская генетика / пер.с англ.под.ред.Бочкова Н.П. – М.,2009 – 200с.

1.Введение в молекулярную медицину / под.ред.Пальцева М.А. – М.,Медицина,2004

2. Генетика. Учебник / под.ред.академика РАМН Иванова В.И. – М., ИКЦ «Академкнига»,2006 .

3.Гинтер Е.К.Медицинская генетика – М.,Медицина,2003.

4. Казымбет П.К., Мироедова Э.П.Биология.Учебное пособие – Астана,2006,2007.

5.Медицинская паразитология.Учебное пособие. Барышников Е.Н. – М., ВААДОС – пресс,2005.

6. Пехов А.П. Биология и общая генетика. Учебник – СПб,2006.

7.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для врачей. Пер с англ. – М.: БИНОМ – Пресс, 2003.

• 
  Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру
  

• 
  Тақырыпты жоспарымен таныстыру
  
• 
  Түсіндірілетін материалдық негізділігімен жеткізілуінің ғылымилығы
  
• 
  Жаңа сабақты сапалы игеру үшін түрлі оқу әдістерін қолдану.
  

Транскрипция немесе РНҚ синтезі үшін құрылыс материалдары болып рибонуклеозидтрифосфаттар (рАТФ, рГТФ, рЦТФ, рУТФ) саналады. РНҚ тізбегіне қосылған кезде олар 2 фосфат қалдығын пирофосфат күйінде бөліп шығарып, босаған энергияны нуклеотидтер арасындағы фосфодиэфирлік байланыстың түзілуіне жұмсайды.