Құрастырушылар

Алипбаева. Г. С

Жазықбаева. Г. Т.

Шымкент - 2014
Кафедра мәжілісінде қаралды және бекітілді:
29. 05. 2014 ж
№ 24 хаттама.

«Бекітемін»

Кафедра меңгерушісі: Есіркепов М.М

III семестр
1. Сабақтың тақырыбы: Кіріспе. Молекулалық биология және медициналық генетика пәні және оның міндеттері, негізгі даму кезеңдері

Сағат саны: 135 мин ( 100%)

Сабақ түрі: Теория - тақырып таныстыру сабақ.

Сабақтың мақсаты:

Оқыту: Оқушыларға молекулалық биология тіршілікті молекулалық деңгейде зерттейтін кешенді биология ғылымының маңызды саласының бірі екендігін, молекулалық биологияның бірнеше бөлімдерін: геномика, протеомика бөлімдерін, ақпарат берілуінің негізгі бағыттарын 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.

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.
  

Ақуыздар - жасушаның ең маңызды макромолекулаларының бірі. Оның элементтік құрамын, құрылысының теориясын алғашқылардың бірі болып зерттеген және «протеин» (protein-бірінші) деп атауды ұсынған Голландия химигі және дәрігері Г.Я.Мульдер (1802-1880) болатын. Ақуыздар маңызды қызметтерді атқарады: құрылымдық (биомембраналар құрамына кіреді); энергетикалық (қуат көзі болып табылады); катализдеуші (ферменттер); сигналдық (гормондар, нейропептидтер); қозғаушы (миозин); өткізгіштік (арналар, сорғыштар); реттеуші (репликация, транскрипция, трансляция факторлары); ДНҚ учаскелерімен байланысып гендердің экспрессиялануын реттейді; ақуыздардың фолдингін қадағалайды.

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

1. Геномика және протеомика

2. МБ және МГ дамуындағы отандық және шет ел ғалымдарының рөлі

3. МБ медицина үшін маңызы

4. Ақуыз бен нуклейн қышқылдарының құрылымы

5. Ақуыздың бірінші, екінші және үшінші реттік құрылымы

6. Нуклеин қышқылдарының бірінші, екінші және үшінші реттік

құрылымы

8. РНҚ молекулаларының құрылысы

Оқушылардың білім деңгейін бағалау. Келесі сабақтың тақырыбын хабарлау

Молекулалық биология негіздері. Ақуыздың және нуклеин қышқылдарының құрылысы мен қызметі.

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.
  

Мұны ақуыздың І реттік құрылымы деп атайды. Осы құрылым (полипептид) а-РНҚ кодондарының бірізділігі арқылы кодталып, трансляция кезінде синтезделінеді . Әрбір жекелеген ақуыздардың поплипептид тізбегіндегі аминқышқылдар бірізділігі бірегей (уникальный) болады және ол генетикалық кодтау (тұқым қуалаушылық) арқылы айқындалады. Ал ол, өз кезегінде, осы ақуыздың ұйымдасуының жоғары құрылымдарын (ІІ-реттік, ІІІ-реттік) анықтайды. Жүздеген, мыңдаған аминқышқылдардан тұратын полипептид тізбегенің тек бір аминқышқылының алмасуының өзі ақуыз молекуласының қасиетін күрт өзгертіп, оны биологиялық белсенділіктен айыруы мүмкін. Пептидтік байланыс өзінің химиялық табиғаты бойынша ковалентті болып табылады және ақуыз молекуласының І-реттік құрылымына өте жоғары дәрежелі беріктік береді. Ақуыз молекуласының құрылысының полипептидтік теориясын 1902-1919 жылдары Э.Фишер тәжірибе жасап қалыптастырды. Тізбек ұзындығына қарай табиғаттағы барлық ақуыздық заттарды пептидтер (олигопептидтер) (2-10 аминқышқылдарынан құрылған), полипептидтер (10-40 аминқышқылдарынан тұрады) және ақуыздар (40 тан көп аминқышқылдардан тұрады) деп бөледі.

Сонымен бірге, ішек бактериясының бірде-бір ақуызы адам ақуыздарына ұқсамайды. Полипептид тізбегінде 3 түрлі байланыстар кезектесіп орналасқан. Олардың біреуі (пептидтік байланыс-СО-NН-) қатты болады, қозғалмайды, себебі ол ішінара қосарланған, ал қалған екеуі (-NН-СН-және-СН-СО-) қозғалып, айналып тұрады. Сондықтан да полипептид тізбегі түрліше майысып, «сынып», ақуыздың екінші, үшінші реттік құрылымдарының пайда болуына алып келеді.

Пептид тобының байланыстары
Радикалдардың физикалық-химиялық қасиеттеріне қарай аминқышқылдарды полярлы (гидрофильді)-серин, треонин, цистидин, тирозин, гидроксипролин, аспарагин, глутамин, аспарагин қышқылы, глутамин қышқылы, аргинин, лизин, гидроксилизин, гистидин және полярлы емес (гидрофобты)-глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин, метионин, фенилаланин, триптофан, пролин деп бөледі. Сонымен қатар, адам ағзасында синтезделу мүмкіншіліктеріне қарай, аминқышқылдарды – алмастыруға болмайтын аминқышқылдар (валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин, триптофан) ағзада синтезделмейді, ағзаға тек ас құрамында енуі қажет. Жартылай алмастыруға болатын аминқышқылдар (аргинин, тирозин, гистидин) – ағзада синтезделінеді, бірақ олардың ағзадағы қоры жеткіліксіз болғандықтан әлсін-әлсін ас құрамында енуі қажет. Алмастыруға болатын аминқышқылдар (глицин, аланин, серин, аспарагин қышқылы, глутамин қышқылы, аспарагин, глутамин, цистеин, пролин) – ағзада синтезделінеді, деп бөледі.

Пептидтік тізбектің көптеген фрагменттері алғаш -ширатпа не β-құрылым күйінде болады. Ақуыз молекуласының кеңістікте мұндай қарапайым жинақталуын ІІ реттік құрылым деп атайды. Глобулалы ақуыз молекуласында әртүрлі екінші реттік құрылымдар және құрылымсыз (яғни екінші реттік құрылымдары болмайтын) учаскелер кездесуі мүмкін. Мысалы, миозин, тропомиозин, -керотин тек -ширатпадан, фиброин, β-кератин-тек β құрылымнан тұрады. - -Ширатпада-полипептид тізбегінің қаңқасы ширатылып, аминқышқылдардың радикалдары сыртқа қарай бағытталаған болады. Бұл құрылым аминқышқылдар арасындағы сутектік байланыс арқылы тұрақтанады. Мұндай бір байланыстың пайда болуына бір аминқышқылының-NН-тобы мен екінші аминқышқылының–СО-топтары қатынасады, бірақ бұл кезде сутектік байланыс көршілес–NН-,-СО- топтары арасында емес, бір-бірінен 3 аминқышқылына алшақ орналасқан аминқышқылдардың–NН-және–СО- топтары арасында болады. Олардың бір-біріне жақындасуына ширатпа көмектеседі, нәтижеде -ширатпаның бір оралымында орташа 3,6 аминқышқылдары кездеседі.

Бұл құрылым да NН- және –СО-топтары арасындағы сутектік байланыс арқылы тұрақтанады, бірақ аминқышқылдарының бір-біріне жақындасуы және сутектік байланыстың түзілуі қатпарлардың пайда болуы арқылы жүзеге асады.

Ақуыз молекуласының не оның бір фрагментінің екінші реттік құрылымының түзілуі неге байланысты болады?

Ол ақуыздың бірінші реттік құрылымы арқылы анықталады.

Аминқышқылдарының бүйір радикалдары бұл құрылымдардың тұрақтануына тікелей қатынаспағанымен олар полипептид тізбегінің қалайша оралуын және ол орала ала ма, жоқ па осы мәселелерді анықтайды.


Қатпарлы құрылым (β-құрылым)
Сондықта да әрбір ақуыз молекуласында екінші реттік құрылымдар түрлері түрліше үлестірілген болады.
Ақуыздың үшінші реттік құрылымы
Ақуыз молекуласының үшінші реттік (глобулалық) құрылымы дегеніміз-полипептид тізбегінің -ширатпасының, β-құрылымының және құрылымсыз учаскелерінің кеңістікте глобула (шумақ) конформациясына жинақталып, табиғи (нативті) құрылымының түзілуі. Бұл үдерісті фолдинг деп атайды.

Ақуыздың екінші реттік құрылымынан ерекше, үшінші реттік құрылымы аминқышқылдардың радикалдары арасындағы байланыстар негізінде пайда болады және тұрақтанады. Бұл байланыстардың нақтылы түрлері радикалдар ерекшеліктеріне тікелей байланысты болады

Кестеде көрсетілгендей аминқышқылдар радикалдары 3 топқа бөлінеді және олар 4-5 түрлі байланыстарды туғызады.

-олардың біреуі цистеин қалдықтары арасындағы коваленттік-дисульфидтік байланыс;

-қалғандары ковалентті емес, яғни әлсіз байланыстар, олар:

• 
  әртүрлі зарядталған (гидрофильді) радикалдар арасындағы иондық байланыстар;
  
• 
  зарядталған және зарядталмаған полярлы радикалдар арасындағы сутектік байланыстар;
  
• 
  полярлы емес (гидрофобты) радикалдар арасындағы гидрофобтық және ван-дер-вальс байланыстары.
  

Әйтсе де, көптеген радикалдар аралық байланыстардың қалыптасуы ақуыз молекуласының табиғи (нативті) үшінші реттік құрылымының-термодинамикалық ең тұрақты конфигурациясының пайда болуына алып келеді. Әрекеттесуші радикалдар созылған полипептид тізбегінде бір бірінен өте алшақ орналасулары мүмкін, ал олардың жақындасуы осы тізбектің күрделі майысып иілулері нәтижесінде жүзеге асады.

Нәтижеде кейбір радикалдар (гидрофобтық радикалдардың көпшілігі) глобула (шумақ) ішінде, ал екінші біреулері-гидрофильдік радикалдар, оның бетінде орналасады. Бірақ, бұл абсолютті болмайды: гидрофобтық радикалдардың біршама бөлігі глобула бетінде орналасып лигандтармен әрекеттесу үшін өте қажет.


Глобулалы ақуыздың үшінші реттік құрылымын

тұрақтандырушы байланыстар
Үшінші реттік құрылымы қалыптасқаннан кейін ақуыз молекуласы өзіне тән қызметтік белсенділікке ие болады. Осы құрылымда ақуыз молекуласында белгілі бір лигандалармен әрекеттесуге қабілетті, бірнеше радикалдар тобынан тұратын, белсенді орталықтар пайда болады.

Бұл радикалдар полипептид тізбегінде ( І-реттік құрылымда) бір бірінен қашық орналасады, ал олардың жақындасуы фолдинг үдерісінде жүзеге асады. Кейбір ақуыздардың ІҮ реттік құрылымы да белгілі, мысалы гемоглобин. Оның молекуласы 4 субъединицалардан (екі , 2β тізбектерден) құрылған. НҚ екі түрі белгілі: ДНҚ, РНҚ, НҚ – полимерлер, олардың мономерлері болып нуклеотидтер саналады. Нуклеотидтер өз кезегінде 3 бөліктен құралған. Қант Фосфор қандығы Азоттық негіздер.Нуклеолтидтер молекуласында азоттық негіздердің нуриндік –Аденин (А) не Гуанин (Г); немесе примидиндік –цитозин (Ц) не Тимин (Т), Урацил (У) деген түрлері, қант ретінде –дезоксиребоза не рибоза, 1 фосфор қышқылының қалдығы (монофосфат) кездеседі. ДНҚ (дезоксинуклеотид қышқылы) нуклеотидтері дезоксирибозадан А, Г, Ц, Т азоттық негіздерінен, 1 фосфаттан (монофосфат) құрылған, оларды д АМФ, д ГМФ, д ЦМФ, д ТМФ деп атайды. ДНҚ молекуласы қосширатпалы болып келеді (Ф. Крик, Д.ж. Уотсон). Оның алғашқы, екінші реттік, үшінші реттік құрылыстары белгілі. ДНҚ молекуласының алғашқы құрылысы- бір жіпшеде нуклеотидтердің (А, Г, Ц, Т) бірізділікпен тізбектеніп орналасуы болып табылады. ДНҚ алғашқы құрылысы фосфодиэфирлік байланыс арқылы тұрақтанады, яғни бір жіпшедегі нуклеотидтер бір-бірімен фосфаттық топ арқылы байланысқан: ДНҚ молекуласының екінші реттік құрылысы оның екі жіпшесіндегі азоттық негіздердің бір-бірімен комплиментарлы сутектік байланыс арқылы байланысуы (А-Т; Г-Ц) арқылы түзіледі ДНҚ жіпшелерінің 51 және 31 ұштары белгілі, ДНҚ молекуласының қосширатпасы (тізбектері) бір біріне антипаралель орналасқан;

(51) ... АТТГАЦГГЦ ......( 31)

(31) ... ТААЦТГЦЦГ...... (51)

Сонымен қатар А-Т арасында 2 сутектік байланыс болса, Г-Ц арасында 3 сутектік байланыс болады сондықтан-да Г-Ц байланысы, А-Т байланысына қарағанда әлде қайда мықтылау болып келеді. ДНҚ молекуласының 3 реттік құрылысы ретінде оның ақуыз (гистонды ақуыздармен) байланысын айтуға болады. Хромосомаларда ДНҚ молекуласы гистонды ақуыздармен байланысып нуклеогистон құрайды, ол хроматин жіпшесі ретінде белгілі. Хроматин жіпшесінің тірегін нуклеосома денешіктері құрайды, ол 4 түрлі гистонды ақуыздардың –(Н2а, Н2в, Н3, Н4) қос молекуласынан құрылған. Осындай әр бір денешікті ДНҚ молекуласы екі рет ширатылып оралады және оның ұзындығы 140 н.ж. тең. Нуклеосома денешіктері бір бірімен тығыз жабысып орналаспай біршама алшақтау орналасқан. Нуклеосома денешіктерінің араларындағы ДНҚ учаскелерін линкерлік (жалғаушы) учаске деп атайды, ал әрбір линкерлік учаскемен гистонды ақуыздың 5 түрі –Н1 гистон байланысқан. Хроматин жіпшесінде ДНҚ өте көп, 600 000-ға жуық, нуклеосома денешіктерін түзеді. Нуклеосома денешіктері хромасомалардағы ұзындығы 190 см ДНҚ молекуласының өлшемі жағынан микроскопиялық, бірнеше микрометрге -180 мкм. тең, 46 хромосомаларда тығыздалып, ширатылып орналуына мүмкіндік береді.

Жасуша ядросындағы барлық хромосомаларда орналасқан ДНҚ ұзындығы 190 см. тең, ал нуклеосома жіпшенің ұзындығы ДНҚ ұзындығынан 6,2 есе кем. Нуклеосома жіпшелері әрі қарай ширатылып хроматин жіпшелеріне айналады. Хроматин жіпшелерінің ұзындығы нуклеосома жіпшелерінің ұзындығынан 18 есе кем, ал ДНҚ молекуласының ұзындығынан 6,2х18=100 есеге кем. РНҚ-да ДНҚ сияқты полимер-сызықты полинуклеотид, ал мономерлері болып рибонуклеотидтер саналады. РНҚ нуклеотидтерінде рибоза, 4 азоттық негіздер-А, Г, Ц, У, бір фосфор қышқылының қалдығы кездеседі, оларды рАМФ, рГМФ, рЦМФ, рУМФ деп бейнелейді. Нуклеотидтер 5¹ , 3¹ –фосфодиэфирлік байланыс арқылы байланысқан

Сол сияқты, РНҚ молекуласының ДНҚ молекуласынан айырмашылықтары да белгілі. 1) ең негізгі айырмашылығы РНҚ молекуласы қосширатпалы емес бір ширатпалы. Оның 3 себебі бар. 2) біріншіден, РНҚ молекуласындағы пентоза (қант) дезоксирибоза емес, қосымша гидрокси тобы бар, рибоза болып табылады. ДНҚ (дезоксирибонуклеин қышқылы) нуклеотидтері-дезоксирибозадан, азоттық негіздерден, 1 фосфаттан (монофосфат) құрылған, оларды-д АМФ, д ГМФ, д ЦМФ, д ТМФ деп атайды.

ДНҚ молекуласы қосширатпалы болып келеді (Ф. Крик, Д.ж. Уотсон). Оның алғашқы, екінші реттік, үшінші реттік құрылыстары белгілі.