Еркін рНТФ →рРНҚ тізбегіндегі қалдығы +пирофосфат
РНҚ тізбегінің синтезделуі 51 ұшынан 31 ұшына қарай жүреді (51→31).
РНҚ синтезі промоторлық учаскеден басталып терминаторлық учаскемен аяқталады. РНҚ синтезі жүруі үшін ДНҚ молекуласының кем дегенде 2 өрімінде ДНҚ жіпшелері бір-бірінен ажырасулары қажет, ширатылған күйінде транскрипция жүрмейді.
РНҚ синтезі ассиметриялық құбылыс, яғни бір-бірінен ажырасқан ДНҚ жіпшелерінің тек біреуі ғана РНҚ синтезі үшін матрица (қалып) қызметін атқара алады.РНҚ синтезі консервативтік құбылыс, яғни транскрипция аяқталғаннан кейін ДНҚ молекуласы ширатылып, бастапқы күйіне келеді. РНҚ синтезін РНҚ-полимераза –ферменті өз бетінше жүргізеді. Яғни ешқандай ұйытқының қажеті жоқ.
Транскрипция өнімі болып жетілмеген РНҚ-лар:
пре-аРНҚ, пре-тРНҚ, пре-рРНҚ-лар саналады. Олар ядрода пісіп жетіледі (процессинг). Гендердің экспрессиялануына көптеген ақуыздар әсер етеді. Соңғы жылдары транскрипциялық фактор қасиетіне ие көптеген ақуыздар анықталды. Олар бір-бірімен, не ДНҚ молекуласының реттеуші учаскелерімен (промотор, энхансерлер), не басқа да заттармен (лиганда) әрекеттесіп гендердің белсенділігіне әсер етеді. ДНҚ-мен байланысатын ақуыздар саны өте көп, құрылымдарына қарай оларды бірнеше топқа топтастырады:
а) «Ширатпа-бұрылым-ширатпа» мотивтері болатын ақуыздар.
Бұл ақуыздардың ДНҚ-ны танитын, онымен байланысатын учаскелері ілмек арқылы қосылған екі -ширатпадан тұрады. Олардың біреуі белгілі бір нуклеотидтер бірізділігімен спецификалық әрекеттесіп ДНҚ молекуласымен тікелей байланысады.
«Ширатпа-бұрылым-ширатпа» мотиві болатын ақуыздың ДНҚ-мен әрекетесуі
б) Гомеодомендері болатын ақуыздар.
Бұларға эукариоттардың эмбриональдық дамуына жауапты гомеиотикалық гендерінің өнімдері жатады. Осы ақуыздар арқылы кейбір гендерді іске қосып, кейбіреулерін істен шығарып ағзалардың дамуы реттелінеді.
Гомеодомендік ақуыздар
Бұл ақуыздардың ерекшелігі-гомеодомендер деп аталатын біртипті домендердің болуы.
Гомеодомен, шамамен, 60-тай аминқышқылдарынан құрылған, құрылысы жағынан прокариоттардың ақуыз-репрессорларына ұқсас болады.
в) «Мырыш саусақтары» болатын ақуыздар.
Бұл ақуыздардың саусақтәрізді құрылымдары болады. Олар мырыш атомының 2 цистеин және 2 гистидин аминқышқылдарының қалдықтарымен 4 байланыс пайда ету арқылы тұрақтанады. Саусақтың сыртқы бетінде ДНҚ-ның белгілі бір нуклеотид бірізділігін арнайы танитын -ширатпа орналасқан. Саусақтардың саны әртүрлі ақуыздарда түрліше болады.
Бұл топқа эукариоттардың көптеген ретеуші ақуыздары, атап айтқанда стероидтық гормондардың жасушаішілік ақуыз-рецепторлары жатады.
г) Лейцин «ілдіргіші» бар ақуыздар.
Бұл топқа бір бірімен Лейцин қалдықтары арасындағы гидрофобтық байланыстар арқылы қосылған 2 субъединицадан (бөлшектен) тұратын ақуыздар кіреді.
ДНҚ-мен байланысатын учаскеде негіздер қасиетіне ие аминқышқылдар-аргинин және лизин көптеп кездеседі.
Лейцин «ілдіргіші» бар ақуыздың ДНҚ мен әрекеттесуі
Бұл топқа эукариоттардың көптеген транскрипциялық факторлары кіреді. Транскрипцияның жалпы факторлары РНҚ полимераза ферментінің промотормен байланысуын қамтамасыз ететін ақуыздар. Бұл ақуыздардың өздері де промотормен байланысады. Промоторлық учаскеде бокстар деп аталатын ерекше нуклеотидтер бірізділігі кездеседі , мысалы эукариоттарда ТАТА бокс жиі кездеседі, сонымен бірге сиректеу ГЦ-, ЦААТ-бокстары да белгілі. Әртүрлі промоторларда олардың орналасу реті түрліше; кейбір жағдайларда ГЦ-бокс, ТАТА-боксқа дейін орналасса, екінші біреулерінде керісінше. Промотордың ТАТА–боксымен алғаш ТВР–ақуыз (ТАТА-Binding Protein) байланысады. Бұл бірнеше ТАҒ–ақуыздардың (TBP-Associated Faktors) жалғануын инициациялайды.
Бұл ақуыздар (ТВР және ТАҒ ақуыздары), -транскрипцияның жалпы факторлары деп аталады, себебі олар барлық жасушаларда кездеседі және көптеген гендердің экспрессиялануы үшін міндетті түрде қажет. Осы ақуыздар кешенін ТҒ II Д (Transcriptional Faktor D for polymeraze II-) деп те аталады. Осы ақуыздар РНҚ-полимераза ІІ-нің промотормен байланысуы үшін қажет. Промотормен байланысқан ақуыздар кешенін негізгі инициаторлық кешен деп атайды. ТҒІІД дан басқа ТҒІІА, ТҒІІВ, ТҒІІС, ТҒІІН деп аталатын транскрипцияның жалпы факторлары да белгілі. Олар әртүрлі промоторлармен байланысады. р-53 ақуызы жасушаның көптеген құбылыстарын реттеуге қатынасады және оның қызметі сан алуан:
1. Жасуша құрылымдарының бұзылыстарына жауап ретінде р-53, не оның гені, активтенеді.
2. р-53 ақуызы 3 топ гендердің белсенділігін реттейді:
а) Р-21, GАDD 45 т.б. жасуша бөлінуін тоқтатын гендерді активтендіреді;
б) апоптозды іске қосатын ВАХ, Killer/ DR5, PIG т.б. гендерді активтендіреді;
в) апоптозды тежейтін BCL2, RELA гендерін репрессиялайды;
г) ангиогенезді тежейтін TSP1, BA11 т.б. гендерді активтендіреді яғни ақуыз р-53 көмегімен жасуша өз құрылымдарының бұзылыстарына төмендегідей жауап қайтарады:
-митоздық циклдың белгілі бір сатысында оның әрі қарай бөлінуін тоқтатып бұзылыстарды жөндеуге мүмкіндік жасайды;
-немесе әрі қарай бөлінуін мүлдем тоқтатып жасуша қартаю кезеңіне өтеді;
-немесе апоптоз іске қосылады да жасуша өліп жойылады.
Р-53 молекуласы 392 аминқышқылдарынан құрылған және көлемі, қызметтері әртүрлі 6 доменнен тұрады (32-сурет).
Орталық домен ең үлкен домен (200 аминқышқылы кездеседі) ген нысананың энхансерлерін танып білу қызметін атқарады және олармен байланысады.
Ақуыздың N ұшында N ұшы домені транскрипцияның жалпы факторларымен, яғни TFIID кешенімен әрекеттеседі.
Бұл байланысулар басқа да көптеген факторлардың (домендердің) бақылауында болады. N доменде ақуыз–ингибитор Mdm -2-мен байланысатын локус болады. Ол TFIID кешенін бастырмалайды. Осы жерде серин, трионин аминқышқылдары қалдықтары көптеп кездеседі және олар протеинкиназалармен фосфорланады. Бұл киназалар ДНҚ молекуласының құрылысы бұзылған кезде активтенеді де Mdm 2-ингибиторына әсер етіп, оны пассив күйіне көшіреді, нәтижеде N-домен TFIID кешенімен әрекеттесу қабілетіне ие болады. Орталық доменнің энхансерлармен әрекеттесуі де бақылауда болады, ол модификациялану арқылы жүзеге асады, бірақ бұл кезде орталық домен емес С-ұшы-домені модификацияланады және ол көптүрлі болып келеді: фосфорлану, ацетильдену, гликозилдену т.б.
Егер С-ұшы-домені модификацияланбаса орталық домен ДНҚ-нысанамен (энхансерлер) әрекеттесе алмайды.
Жоғарыда айтылғандай Р-53 ақуызы кейбір гендердің–BCL2, RELA, әрекетін репрессиялайды. Бұл қызметті С-ұшы домені атқарады. Бұл кезде ол ТFIID кешенімен байланысып оның белсенділігін тежейді.
Р-53 ақуызының басақа да домендері белгілі: -ширатпалы домен С-доменге дейін орналасқан. Оның қызметі-Р-53 ақуызын тетрамерлік кешен күйіне көшіріп оның белсенділігін қалыптастыру болып табылады.
Орталық және -ширатпалы домендер арасында линкерлік (байланыстырушы) учаске орналасқан. Ол енді ғана синтезделген Р-53 ақуызының цитоплазмадан ядроға өтуі үшін қажет.
Транскрипция тетіктері (механизмдері)
Транскрипцияның ең алғашқы және маңызды кезеңі-оның инициациясы: РНҚ-полимеразаның промотормен байланысуы және алғашқы нуклеотидтераралық (фосфодиэфирлік) байланыстың түзілуі.
РНҚ полимераза мен промотордың байланысуы қалайша жүзеге асады?
Бактерияларда РНҚ полимераза промотор құрамындағы белгілі бір нуклеотидтер жұптарының бірізділігін тікелей таниды, мыс: Прибнов боксын. Бактерияның РНҚ полимераза ферментінің корферменті 3 түрлі субъединицадан -, β, β1, құрылған тетрамер болып табылады. Ол өздігінен промотормен байланыса алмайды, ал егер оған ерекше ақуыз-б-фактор жалғанса онда б-фактордың қатынасуымен РНҚ-полимераза ферменті промотордың Прибнов боксын танып, онымен байланысады да транскрипцияны бастайды. Эукариоттарда промотормен көптеген ақуыздар байланысады, мыс: TFIID, ТҒІІА, ТҒІІС, ТҒІІЕ, ТҒІІН кешендері, сонымен қатар ген транскрипциясының иницияциялауы үшін осы геннің энхансерлерімен байланысатын басқа-да транскрипция факторлары (мыс: ақуыз Р-53) қажет. РНҚ полимераза промотормен байланысып ДНҚ молекуласының локальды денатурациялануын, яғни ДНҚ тізбектерінің 1,5-2 ширатпа ұзындығында бір-бірінен ажырауын туғызады. Осылайша транскрипциялық «көзше» пайда болады және «көзшедегі» ДНҚ-ның матрицалық тізбегінде орналасқан нуклеотидтердің рНМФ-тармен комплиментарлы жұптасуына мүмкіндік туады.
Жаңадан синтезделуші РНҚ тізбегіне алғашқылардың бірі болып пуриндік нуклеотид-АТФ не ГТФ қосылады және ол өзінің 3 фосфат қалдығын сақтап қалады. Содан кейін екінші нуклеотидпен алғашқы 51-31- фосфаттық байланыс түзіледі. Осыдан кейін бактерияларда б-фактор РНҚ-полимеразамен байланысын үзіп түсіп қалады.
Инициациядан кейінгі кезең элонгация: синтезделуші пре-РНҚ тізбегінің жайлап ұзаруы терминациялық учаскеге дейін жалғасады. РНҚ синтезінде 1 секундта шамамен 30 нуклеотид жалғанады.
а) пре-аРНҚ-жетілген а-РНҚ-ларға қарағанда әлде қайда ұзын болады, себебі олардың құрамына спейсерлер (реттеуші, құрылымдық қызметтер атқаратын ДНҚ учаскелері), мағналы ДНҚ учаскелері-экзондар, мағнасыз учаскелері-интрондар кіреді. Сондықтан да пре-РНҚ-ларды кейде гетерогендік ядролық РНҚ (гя-РНҚ) деп те атайды.
пре а-РНҚ-келесі ерекшелігі оның 51 ұшында «қалпақшаның» (КЭП), 31 ұшында-поли (А)-фрагменттің болмауы.
б) рРНҚ-ның кластерлі 3 гені біртұтас транскрипцияланады және синтезделген пре-рРНҚ немесе 45S РНҚ-құрамында жетілген үш түрлі рРНҚ-ға 18Ѕ, 5.8Ѕ, 28Ѕ-рРНҚ-сәйкес келетін бірізділіктер болады. Бұл бірізділіктер спейсерлермен бөлінген, бірақ онда интрондар болмайды. Сонымен қатар, бұл жерде жетілген рРНҚ-ларда кездесетін модификацияланған нуклеотидтер-де болмайды.
в) Барлық пре-РНҚ-лардан ерекше пре-тРНҚ–лар тек жетілген бірізділіктерді қамтиды. пре-тРНҚ молекуласының сырт пішіні «жөке ағашының жапырағына» («кленовый лист») ұқсас үшқұлақты болады, бірақ оның жетілген тРНҚ молекуласынан төмендегідей ерекшеліктері белгілі
-молекуланың екі ұшында және ортасында қосымша бірізділіктер
болады;
-минорлық (модификацияланған) нуклеотидтер болмайды;
-акцепторлық ілмекше (ЦЦА) толық қалыпатаспаған
-антикодон өз орнында емес, басқа жерде орналасқан.
пре-РНҚ молекуласының пісіп жетілуі (процессинг) 3 кезеңге бөлінеді:
- кейбір нуклеотидтердің алынып тасталуы;
- кейбір нуклеотидтердің жалғануы;
- олардың модификациялануы;
Артық нуклеотидтердің алынып тасталуы ерекше нуклеазалар арқылы жүзеге асады. Экзонуклеазалар тізбектің бір ұшынан (31 не 51) бір – бірлеп нуклеотидтерді алып тастайды, ал эндонуклеазалар тізбекті бөлшектеп оны жеке-жеке фрагменттерге бөледі.
а) Нуклеазалар тізбек ұштарынан «артық» нуклеотидтерді үзіп отырады. Мысалы, пре-РНҚ-ның 51 үшында үнемі АТФ не ГТФ, ал 31 ұшында ГЦ–бай учаскелері болады. Олар транскрипция үдерістерінде маңызды рөл атқарады, ал жетілген күйінде олардың қажеті жоқ, тіпті олар өздерінің қызметтерін атқаруға кедергі келтірген болар еді, сондықтан –да олар алынып тасталады.
б) Сонымен бірге тізбек ұштарынан спейсерлік нуклеотидтер бірізділігі үзіліп алынып тасталады. Бұл-эндонуклеазалардың қатынасуымен жүреді.
в) 45Ѕ-пре-рРНҚ және гистондық пре-аРНҚ –лар эндонуклеазалар арқылы жеке РНҚ тізбектеріне кесіледі.
г) пре-тРНҚ және барлық пре-аРНҚ –лардың интрондық бірізділіктері кесіліп алынып тасталады. Сол сияқты, экзондық бірізділіктер тұтас бір тізбекке жалғанады, оны сплайсинг деп атайды. Мұның іске асырылуы үшін тек қана эндонуклеазалар емес, лигазалар да қажет.
Сонымен, пре-РНҚ молекуласының пісіп жетілуі (процессинг) барысында оларға көптеген нуклеотидтер транскрипциясыз байланысады (жалғанады).
пре-аРНҚ-ның 51 ұшына «қалпақшаның» (КЭП) 7-метилгуанин және басқа да 3-4 нуклеотидтері қосылып жалғанады, ал 31 ұшына 200-дей нуклеотидтерден тұратын поли (А)-фрагмент қосылады. Бұл үдерісті полиаденилатполимераза ферменті катализдейді.
пре-тРНҚ молекуласының 31ұшына 3 нуклеотид (Ц, Ц, А) бірінен кейін бірі жалғанып, акцепторлық учаске пайда етеді.
пре-РНҚ-ның пісіп жетілуінің (процессинг) маңызды құбылысы олардың құрамында модификацияланған нуклеотидтердің пайда болуы.
пре-а-РНҚ –да «қалпақша» нуклеотидтерінің рибоза қалдықтарының метилденуі байқалады.
Пре-т-РНҚ-да модификациялану көптүрлі болып келеді, мысалы: уридин қалдығы тотықсызданады (дигидроуридин пайда болғанға дейін), басқалары-изомерленеді (псевдоуридин), үшінші біреулері –метилденеді (метилуридин). Аденозиннің кейбір қалдықтары дезаминденіп инозинге айналады, соңғыларының (инозин) кейбіреулері тағы да метилденеді (метилинозин).
Жоғарыда сипатталған құбылыстар ядрода бірнеше пісіп жетілген РНҚ молекулаларының пайда болуына алып келеді; мысалы:
а) 4 түрлі рРНҚ—ның: 28Ѕ рРНҚ; 18Ѕ рРНҚ; 5.8Ѕ рРНҚ; 5Ѕ рРНҚ;
б) бірнеше ондаған т-РНҚ-ның (әрбір 20 аминқышқылына 1-4 ке дейін);
в) мыңдаған аРНҚ молекулаларының түзілуіне.
а-РНҚ-лардың ыдырауы
Бактериялардың а-РНҚ-ның 51 ұшынан ыдырауы
Бактериялар а-РНҚ-сының ыдырауы 51 ұшынан басталып а-РНҚ синтезделу (51-31) бағытында жалғасады. Сонымен қатар, бактерияларда ядро болмайды, ал а-РНҚ-лары әжептеуір ұзын, полицистронды болып келеді.
Осылардың бәрі, а-РНҚ-ның бір тізбегінің бір мезгілде 3 түрлі үдерістерге қатынасуына мүмкіндік береді:
- өзінің (а-РНҚ) ДНҚ молекуласынан пайда болуына (транскрипция);
-рибосомаларда трансляциялануына, яғни қызмет етуіне;
-өздігінен ыдырауына, яғни 51 РНҚазалар әсерлерінен 51 ұшының біртіндеп қысқыруына . Эукариоттар а-РНҚ-ның тіршілік ұзақтығы 10 минуттан (қысқа тіршілік ететін а-РНҚ) 2 тәулікке дейін созылады. Қысқа уақыт тіршілік ететін а-РНҚ-ларға реттеуші ақуыздар а-РНҚ-лары жатады.
Эукариоттар а-РНҚ-сы моноцистронды болып келеді. Олардың ыдырауы бактериялардағыдай 51 РНҚазалар көмегімен емес, 31 РНҚазалар арқылы жүзеге асады, яғни әдетте ол 31-ұшындағы 200 нуклеотидтерден құрылған поли-(А)-фрагменттен басталады.
Демек, бұл фрагмент ДНҚ теломералары сияқты буферлік қызмет атқарады. Оның ұзындығының жайлап қысқаруы белгілі бір уақытқа дейін нуклеин қышқылының маңызды, кодтаушы бөлімдерін ыдыраудан сақтайды. а-РНҚ-ның поли- (А)-фрагменті 31 РНҚ-аза ферменті әсерлерінен үнемі қысқармайды, оның қызметтік белсенділігіне сай, мезгіл-мезгіл қысқарады. а-РНҚ-ның әрбір трансляциясы аяқталғаннан кейін рибосома поли-(А)-фрагменттен 10-15 нуклеотидтерді үзіп алып тастайды. Осы фрагментте 50-ге жуық нуклеотидтер қалған кезде а-РНҚ РНҚаза әсеріне ілігіп тез ыдырайды.
Оған сәйкес, поли-(А)-фрагмент өзінің 31 ұшымен а-РНҚ-ның белгілі бір трансляцияланатын учаскесімен әрекеттесіп ілмек пайда етеді және онымен сутектік байланыс арқылы байланысып қос тізбектік құрылым түзеді. Осындай қос тізбекті күйінде поли-(А)-фрагменттің 31 ұшы 31-РНҚаза ферментінің әсеріне берілмейді.
Аталған учаске арқылы рибосома өткен кезде шамалы уақытқа дейін ілмек үзіледі және а-РНҚ-ның 31 ұшы РНҚаза әсеріне ілігіп бір бірлеп 10-15 нуклеотидтер үзіліп шығарылады. Содан кейін, учаскеден рибосома кеткеннен (трансляция аяқталғаннан) кейін, қайтадан ілмек қалыптасып қос тізбек пайда болады, бірақ ол 10-15 нуклеотидке қысқарып үлгереді.
Поли-(А)-фрагментте 50 нуклеотид қана қалған кезде а-РНҚ-ның 31ұшында ілмек пайда бола алмайды және РНҚ-аза ешбір кедергісіз а-РНҚ-ны түгелдей ыдыратады.
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
Үйге тапсырма беру 3 мин (2%)
Генетикалық код. Ақуыз биосинтезі. Ақуыз биосинтезінің кезеңдері инициация, элонгация, терминация
5.Сабақтың тақырыбы: Генетикалық код. Ақуыз биосинтезі. Ақуыз биосинтезінің кезеңдері инициация,элонгация,терминация
Сағат саны: 135 мин ( 100%)
Сабақ түрі: Теория – тақырып таныстыру сабақ
Сабақтың мақсаты:
Оқыту: Оқушыларға жасушаның генетикалық аппараты туралы жалпы түсінікті, генетикалық кодтың негізгі қасиеттерін, ген анықтамасын, құрылысын, қызметін, қасиеттерін, жіктелуін, ДНҚ молекуласының басқа-да репрессорлар,операторлар,промоторлар,аттенюаторлар, терминаторлар, энхансерлер,геном анықтамасын,прокариоттар геномын,эукариоттар геномын,адам геномын, хромосомалар морфологиясын,түрлерін, адам кариотипін, жіктелуін оқыту.
тәрбиелік: білімділікке, тазалыққа, еңбек сүйгіштікке тәрбиелеу.
дамыту: жаңа қосымша инновациялық ақпараттармен хабардар етіп түрлі оқу әдістерін қолдану.
Оқыту әдісі: Тақырыппен таныстыру (презентация), плакаттар жинағы, мультимедиялық құрылғы бейнемагнитофон, CD, DVD дискілер.
Материалды – техникалық жабдықталуы: Плакаттар жинағы, тесттік жұмыстар.
а)техникалық құралдар: Микроскоп, мультимедиялық құрылғы бейнемагнитофон, CD, DVD дискілер.
ә) көрнекі және дидактикалық құралдар: Плакаттар жинағы, слайдтар.
б) оқыту орны : 413, 427 б, 428 бөлме.
Әдебиеттер:
Негізгі әдебиеттер:
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.
Қосымша әдебиеттер:
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.
Ұйымдастыру кезеңі: 7 мин (15 %)
-
Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру
Жаңа сабақ түсіндіру 90 мин (30%)
-
Тақырыпты жоспарымен таныстыру
-
Түсіндірілетін материалдық негізділігімен жеткізілуінің ғылымилығы
-
Жаңа сабақты сапалы игеру үшін түрлі оқу әдістерін қолдану.
Жасушаның генетикалық аппараты, яғни тұқым қуалаушылықтың материалдық негізі, болып ДНҚ молекуласы саналады. ДНҚ молекуласына тіршіліктің түпкілікті қасиеттері - өздігінен көбею (репликация); өздігінен жаңару; өздігінен реттелу сияқты қасиеттер тән. Генетикалық аппараттың 3 құрылымдық деңгейі белгілі: гендік, хромосомалық, геномдық. ДНҚ молекуласында ақуыздар және РНҚ молекулаларының құрылысы туралы ақпарат гендер және цистрондар деп аталатын учаскелерде жазылған. Ген дегеніміз – бір ақуыз молекуласы туралы ақпаратты кодтайтын ДНҚ учаскесі. Цистрон дегеніміз- бір полипептид тізбегін кодтайтын ДНҚ учаскесі. Егер ақуыз молекуласы бірнеше полипептид тізбегінен құралған болса, онда оның гені бірнеше цистрондардан тұрады (бактерияларда), ал егер ақуыз молекуласы бір-ақ полипептид тізбегінен құрылған болса онда ген ұғымы цистрон ұғымына сәйкес болады, яғни генде бір ғана цистрон болады (эукариоттар). Генетикалық кодтың негізгі қасиеттері:
1. Генетикалық код әмбебапты болады, яғни кодондар барлық тірі ағзаларда бірдей аминқышқылдарын анықтайды;
2. Генетикалық код коллинеарлы (сәйкес) болады, яғни нуклеин қышқылдарындағы (ДНҚ, РНҚ) нуклеотидтер бірізділігі полипептид молекуласындағы аминқышқылдар бірізділігіне сәйкес болады;
3. Генетикалық код артық (вырожденный) болады, яғни әрбір аминқышқылы 2-6 кодон арқылы анықталады, тек метионин және триптофан аминқышқылдары бір ғана кодон арқылы анықталады.
Бір аминқышқылдарының кодондары бір-бірінен үшінші (соңғы) нуклеотидтері арқылы ерекшеленеді, мысалы: серин кодондары-УЦУ, УЦЦ, УЦА, УЦГ. Құрылысы жағынан ұқсас аминқышқылдардың кодондары да ұқсас болады, яғни олардың екі нуклеотиді бірдей, мысалы: Аспарагин, Глутамин сияқты ұқсас аминқышқылдардың кодондарының алғашқы нуклеотидтері бірдей (ГАУ, ГАЦ, ГАА, ГАГ).
4) кодондар а-РНҚ тізбегінде бірінен кейін бірі үзіліссіз – үтірсіз, нүктесіз, бірізділікпен орналасады;
5) кодондар а-РНҚ тізбегінде бірін – бірі бастырмаламай орналасады;
6) кодондар нақтылы болады, яғни әрбір мағыналы кодондарға бір аминқышқылы сәйкес келеді;
7) Кодондар триплетті (үш өрімді) болады.
Гендердің экспрессиялануы нәтижесінде ақуыздар (ферменттер) синтезделінеді, ал олар өзара және орта факторлармен әрекеттесіп нақтылы белгінің дамуын қадағалайды. 1945 жылы Д.Бидл және Э.Татум «бір ген-бір ақуыз (фермент)» деген гипотезаны қалыптастырды. Бұл гипотезаға сәйкес жасушада белгілі-бір алмасу өнімінің түзілуіне алып келетін метаболизм процесінің әрбір сатысы ақуыз ферменттер арқылы катализденеді, ал соңғылары-(ақуыз -ферменттер) гендер арқылы анықталады.Кейінірек «бір ген –бір ақуыз» гипотезасы «бір ген -бір полипептид» деген ұғымға айналды, себебі көптеген ақуыз молекулалары бірнеше полипептидтерден тұратындығы белгілі болады, мыс. гемоглобин молекуласы полипептид тізбегінен құрылған - 2α және 2β. ДНҚ молекуласындағы тұқым қуалаушылық ақпараттың экспрессиялануының келесі кезеңі – ақуыз биосинтезі немесе трансляция. Трансляция немесе ақуыз биосинтезі полипептидтің N ұшынан басталып С ұшына қарай жүреді. Ақуыз биосинтезіне рибосоманың екі бөлшегі, а-РНҚ, т-РНҚ, 20 аминқышқылдар, аминоацил-т-РНҚ-синтетаза ферменттері және басқа –да қосымша ақуыз факторлары қатынасады және олар түрліше қызметтер атқарады. а-РНҚ ақуыз биосинтезі үшін матрица (қалып) болып табылады, р-РНҚ лар (5s рРНҚ, 5,8s рРНҚ, 18s рРНҚ, 28s рРНҚ) рибосома бөлшектерінің құрамына кіреді, ал рибосомалар болса цитоплазмада ақуыз биосинтезін жүргізуші органеллалар болып табылады. Рибосомалар гиалоплазмада еркін күйінде (полисомалар) кездесуі мүмкін, оларда ішкі ақуыздар синтезделінеді және мембраналармен байланысқан күйінде кездесуі мүмкін. Бұл жерде «экспорттық», мембраналық және лизосомалық ақуыз молекулалары синтезделінеді.
Бұл кезде кодонның және антикодонның алғашқы 2 нуклеотидтері бір-бірімен тек комплиментарлы байланысады (А-У және Г-Ц), ал үшінші негіздің байланысуы өзгеше болады және ол төмендегі нұсқа бойынша жүзеге асады:
Т-РНҚ антикодонының
Үшінші нуклеотиді Ц А У Г И
Онымен әрекеттесетін Г У А Г У Ц У Ц А
А-РНҚ кодонының
Нуклеотидтері
а) Егер т-РНҚ антикодонының үшінші нуклеотиді Ц не А болса онда ол тек бір түрлі кодонмен байланысады (Ц-Г; А-У);
б) Ал, егер т-РНҚ антикодонының үшінші нуклеотиді У не Г болатын болса, ол 2 түрлі
А У
кодондармен байланыса алады (У Г )
Г ; Ц .
в) Ал егер антикодонның 3 нуклеотиді инозин (И) болатын болса, онда ол 3 түрлі кодонмен жұптаса алады И-У, Ц, А;
Әрбір т-РНҚ-лар аминқышқылдарды біренеше рет тасымалдай алады.
Ақуыз синтезі рибосома бөлшектерінің (кіші бөлшегі, үлкен бөлшегі) өзара қосылып, біртұтас органелла пайда етуінен басталады (инициация). Рибосома бөлшектерінің қосылуы белгілі бір тәртіппен жүреді және ол рибосоманың белсенді (актив) орталықтарының қатынасуымен жүзеге асады. Рибосоманың актив (белсенді) орталықтары оның бөлшектерінің (кіші, үлкен) түйісуші беттерінде орналасқан. Біртұтас рибосома пішіні жүрекке ұқсас болады, оның оң жақ бөлігін –кіші бөлшек, сол жақ бөлігін –үлкен бөлшегі құрайды. Екі бөлшектер арасында үлкенді –кішілі қуыстар болады. Осы қуыстарда аРНҚ, пептидил-тРНҚ және кезекті аминоацил –тРНҚ орналасады.
Достарыңызбен бөлісу: |