Құрастырушылар
Рибосомалардың белсенді орталықтары
жүктеу/скачать 9.43 Mb.
|
Рибосомалардың белсенді орталықтары Рибосома бөлшектерінің түйісетін беттерінде аталған компоненттердің байланысу орталықтары және пептидтік байланыстарды қалыптастыратын, рибосоманың а-РНҚ бойымен жай жылжып отыруын катализдейтін орталықтар да болады. Сонымен рибосомада 4 белсенді (актив) орталықтар кездеседі: 1) а-РНҚ байланысатын орталық (М-орталық), бұл а-РНҚ-ның 51-трансляцияланбайтын учаскесінің 5-9 нуклеотидіне комплиментарлы 18Ѕ р РНҚ-ның бір учаскесі болып табылады. 2) Пептидил орталығы (П-орталық). Трансляция басталар алдында осы орталықпен инициаторлық аминоацил –т-РНҚ, яғни инициаторлық аминоацил т-РНҚи мет байланысады. Кейінірек П-орталықта өсіп келе жатқан полипептид тізбегіне енді–ғана қосылған пептедил-тРНҚ орналасады. 3) Аминқышқылы орталығы (А-орталық) –бұл орталықпен кезекті аа-т-РНҚ байланысады. 4) Пептедилтрансферазалық орталық (ПТФ-орталық)-полипептидтің аминқышқылдары арасында пептидтік байланыстарды пайда етуші және полипептидті бір аминқышқылына ұзартатын орталық. Осы 4 орталық рибосома бөлшектерінде түрліше орналасқан: кіші бөлшекте–түгелдей М-орталық, А-орталықтың негізгі бөлігі және П-орталықтың шамалы бөлігі орналасқан; үлкен бөлшекте - П және А орталықтардың қалған бөліктері, яғни П-орталықтың негізгі бөлімі, А-орталықтың шамалы бөлімі және түгелдей ПТФ орталығы орналасқан. Ең алдымен а-РНҚ-ның 51-трансляцияланбайтын учаскесі рибосоманың кіші бөлшегімен (18Ѕ р РНҚ) байланысады. Бұл кезде инициаторлық кодон (АУГ) П-орталық деңгейінде орналасады, әрі қарай инициаторлық кодон мен (АУГ) инициаторлық аа-р-РНҚ (Мет-аа-т РНҚи мет) комплиментарлы байланысады. Ал, соңғысы үлкен бөлшектің П-орталығымен әрекеттесіп рибосоманың екі бөлшегінің біртұтас органеллаға жинақталуын қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, трансляция иницияциясы үшін ГТФ және 3 иницияция факторлары-еİF-1, еİF-2, еİF-3, қажет. Бұлардың ішінде еİF-3 рибосоманың еркін кіші бөлшегіне қосылып, оның үлкен бөлшегімен күні бұрын байланысуын болдырмайды және онымен а-РНҚ-ның байланысуына көмектеседі.
а) аа-т-РНҚ байланысуы. Циклдың алғашқы сатысында рибосоманың бос А-орталығы а-РНҚ кодонына комплиментарлы антикодоны бар кезекті аа-т-РНҚ-мен байланысады. Жалпы алғанда бұл инициаторлық аа-т РНҚ-ның П-орталықпен байланысуы сияқты жүреді, яғни ГТФ молекуласы және 2 элонгация факторы (ақуыз) -ЕF -1и, ЕF-1ѕ пайдаланылады. ЕF-1и факторы ГТФ-пен және рибосомаға енген кезекті аа-т РНҚ-мен қосылып кешен пайда етеді. Егер осы аа-т РНҚ-ның антикодоны А-орталықтағы а-РНҚ –ның кодонына комплиментарлы болмаса, кешен бұл жерде тұрақтамай, диффузия жолымен рибосоманы тастап шығады. Ал егер, антикодон а-РНҚ кодонымен комплиментарлы болатын болса кешен ыдырап, оның аа-т-РНҚ-сы А-орталықпен байланысады. ГТФ ГДФ-ке дейін гидролизденеді, ал соңғысы ЕF-1и факторымен бірге босанып шығады да әрі қарай рибосомадан тыс ЕF-1ѕ –пен бірге ГДФ-ның ГТФ-ға айналуына қатынасады және аа-т-РНҚ-ның кезекті молекуласымен байланысады. б) Пептидтік байланыстың түзілуі. Циклдың алғашқы сатысынан кейін рибосоманың П-орталығында пептидил-т РНҚ, А-орталығында аа-т РНҚ орналасқан. Олардың акцепторлық ұштары және аминқышқылдар қалдықтары ПТФ-орталықта болады. Соңғысы, яғни ПТФ орталық пептидил-трансферазалық реакцияны қалыптастырады, яғни екі аминқышқылдар арасында пептидтік байланысты қалыптастырады. ПТФ реакциясы нәтижесінде пептидил 1 аминқышқылына ұзарады. в) Транслокация. Циклдың 3 сатысында а-РНҚ жаңадан түзілген пептидил-т РНҚ-мен бірге бір кодонға солға қарай жылжиды. Осының нәтижесінде П-орталықтағы аминқышқылы рибосомадан шығып кетсе, А-орталықтағы пептидил-т РНҚ П-орталыққа өтеді, А-орталықта а-РНҚ-ның келесі кодоны болады және кезекті аа-т РНҚ–мен комплиментарлы байланысуға дайын. Транслокация сатысына ГТФ және транслоказа деп аталатын элонгация факторы (ЕF-2) қатынасады. Осымен элонгацияның бір циклы аяқталып, келесі циклы басталады. Пептидтік тізбектің бір аминқышқылына ұзаруы үшін 2 ГТФ молекуласының энергиясы жұмсалады. УУА-терминациялық кодон; еRҒ-терминация факторы; ГА-гидролазалық белсенділік; И-инициаторлық аминқышқылы (метионин). Осыдан кейін пептидтік тізбек, т РНҚ және а-РНҚ диссоциацияланып рибосоманы тастап шығады, ал рибосома екі бөлшекке ыдырайды да жаңа полипептидті синтездеуге дайындалады. Көптеген антибиотиктер қожайын жасушасындағы трансляция процессіне айтарлықтай әсер етпей микроағзалар трансляциясының арнайы ингибиторлары болып табылады. Олар рибосоманың кіші не үлкен бөлшектеріндегі қызметтік орталықтарға әсер етеді. а) Стрептомицин- рибосоманың кіші бөлшегіндегі П-орталыққа әсер етеді. Осылайша ол инициаторлық аа-т РНҚ-ның (формил мет-т РНҚи мет) П-орталықпен байланысуын қиындатады, яғни ақуыз биосинтезінің иницияциясына ингибиторлық әсер етеді. Ақуыз синтезінің иницияциясы басталғанымен стрептомицин пептидил-т РНҚ–ның рибосоманың кіші бөлшегімен байланыуын әлсіздендіреді, бұл рибосомалық кешеннің әлсіз болуына және күні бұрын ыдырап кетуіне алып келеді. 
Антибиотиктердің бактерия трансляциясына әрекет етуі б) Тетрациклин-рибосоманның кіші бөлшегіндегі А-орталыққа әсер етеді, сондықтан да оның кезекті аа-т РНҚ-мен байланысуын бастырмалайды (ингибиторлық әсер етеді). в) Левомицетин –ПТФ орталықтың белсенділігін бастырмалайды (ингибиторлық әсер етеді). г) Эритромицин –рибосоманың үлкен бөлшегінің транслокацияға жауапты учаскесіне әсер етіп оны бастырмалайды. Нәтижесінде, жаңадан түзілген пептидил т-РНҚ П-орталыққа өтпей (ауыспай) А-орталықта қалып қояды. Бұл кезекті аа-тРНҚ-ның байланысуына кедергі болады. Кейбір антибиотиктер–циклогексимид, пуромицин, интерферондар т.б. заттар эукариоттар трансляцияның ингибиторлары болып ақуыз синтезін шектейді. Мысалы: циклогексимид левомицитин сияқты, ПТФ-орталықты бастырмалайды, бірақ ол бактерияның рибосомасының үлкен бөлшегіне әсер етпей, эукариоттардың рибосомасына (80 S) әсер етеді. Пуромицин-бактериялар және эукариоттар рибосомасының А-орталығына орналасады да транслокация үдерісін бұзады. Осылайша пуромицин элонгацияны үзіп, қысқа пептидтің синтезделуіне алып келеді. Оқушылардың өтілген тақырып бойынша білімін тексеру. Бақылау сұрақтары (кері байланыс) 18 мин (10%)
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%) Жасушаның генетикалық ақпараты. Ген туралы түсінік. Прокариот және эукариот гендерінің құрылымдық ұйымдасуы. 6. Сабақтың тақырыбы: Жасушаның генетикалық ақпараты. Ген туралы түсінік. Прокариот және эукариот гендерінің құрылымдық ұйымдасуы. Сағат саны: 135 мин ( 100%) Сабақ түрі: Теория – тақырып таныстыру сабақ Сабақтың мақсаты: Оқыту: Оқушыларға жасушаның генетикалық ақпаратын, ген туралы ақпаратты, прокариот және эукариот гендерінің құрылымдық ұйымдасуын 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 %)
Жаңа сабақ түсіндіру 90 мин (30%)
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 4. полипептид тізбегінен құрылған- 2α және 2β. Прокариоттар гендері тек мағыналы (кодтаушы) нуклеотидтер бірізділігінен (кодондардан), ал эукариоттар гендері - мағыналы (экзондар) және мағынасыз (интрондар) учаскелерден тұрады. Гендердегі интрондар саны 2-ден 40-50-ге дейін жетеді, кейбір гендерде интрондар үлесіне геннің 90% көлемі тиесілі болады. 1954 жылға дейін ген –тұқым қуалаушылықтың ең ұсақ, әрі қарай бөлінбейтін құрылымдық, қызметтік бірлігі деп келінген. Бірақ, кейінгі кездегі зерттеулер, ген қызметтік тұрғыдан алғанда күрделі құрылым екендігін көрсетті: ол цистрон деп аталатын геннің негізгі, кодтаушы бөлімінен, мутациялануға қабілетті- мутон, рекомбинациялауға қабілетті - рекон деп аталатын учаскелерден тұратыны белгілі болды. Мутон - мутациялық құбылыстың қарапайым өлшем бірлігі, оның өлшемі ДНҚ молекуласының 1 жұп нуклеотидіне тең. Кроссинговер кезінде ДНҚ молекулалары арасында өзара учаскелерімен алмасу орын алады. Егер осы кезде учаскелермен алмасу тепе-теңдігі бұзылса ол нуклеотидтердің қосылуы не түсіп қалуы сияқты гендік мутацияларға алып келеді. Осылайша ДНҚ молекулалары арасындағы рекомбинациялану құбылысы бұзылады. Рекомбинацияның бұзылуына себепші нуклеотидтердің ең аз (минимальды) саны-бір жұп нуклеотидке тең-оны рекон деп атайды. Рекон- рекомбинацияның ең кіші өлшем бірлігі. Әдетте ген-бір полипептид молекуласын кодтайды, бірақ кейде ген (ген, ДНҚ учаскесі) әртүрлі қызмет атқаратын бірнеше полипептид тізбегінің синтезделуін жүзеге асыруы мүмкін. Мысалы, ашытқы саңырауқұлағының митохондриясының цитохром В ферментін кодтайтын вох гені екі түрлі күйде болады: «ұзын» ген күйінде–ол 6 экзон, 5 интроннан тұрады. «Ұзын» геннің 3 интронының үзіліп түсіп қалуы нәтижесінде «қысқа» ген пайда болады, ол РНҚ- матураза ақуызын синтездейді. Бұл ақуыз осы геннің басқа да интрондарының үзіліп түсіп қалуына және цитохром В матрицасының (қалып) пайда болуына алып келеді. Бұл құбылысты балама сплайсинг деп атайды. Кенеттен, өздігінен пайда болған немесе орта факторларының әсерінен пайда болған тұқым қуалаушылық материалдың өзгерулері (мутациялар) бір геннің бірнеше варианттар күйінде кездесуіне алып келеді. Бұл ген нұсқаларында түрліше генетикалық ақпараттар болады және олар белгінің әртүрлі нұсқаларын дамытады, мыс. А, а гендері бұршақ тұқымының сары және жасыл түсті болуын анықтайды. Бір белгінің нақтылы нұсқаларын анықтайтын геннің түрлерін аллельдер деп атайды. Аллель –геннің бір учаскесінде нуклеотид жұбының әртүрлі күйде болуы. ДНҚ молекуласының бір учаскесіндегі 1 жұп нуклеотид 4 түрлі күйде болуы мүмкін: АТ, ТА, ГЦ, ЦГ. Осы жұптардың тек біреуі ғана табиғи (жабайы) күйде болады да, қалған 3-еуі мутация негізінде қалыптасқан. Егер геннің әртүрлі нуклеотидтер жұптары мутацияланса, онда осы жолмен пайда болған бір геннің 2 формасын жалған аллельдер (псевдогендер) деп атайды. Бір геннің нағыз аллельдері мен псевдоаллельдерінің жалпы саны 4п дәрежесіне тең, бұл жерде n –осы гендегі нуклеотидтер жұптарының саны. Структуралық (құрылымдық) гендерге-ферменттерді, рибосома ақуыздарын, гистондық ақуыздарды, РНҚмолекулаларын анықтайтын гендер жатады. Модуляторлық гендерге ингибиторлар және супресорлар, интенсификаторлар және модификаторлар кіреді. Реттеуші гендерге структуралық гендердің экспрессиясын реттейтін гендер-энхансерлер, операторлар, промоторлар, аттенюаторлар, терминаторлар т.б. жатады. Қызметтік белсенділігіне қарай гендерді-конститутивтік, реттелуші гендер, қозғалғыш генетикалық элементтер –транспозондар т.б. деп бөледі.Конститутивтік гендер дегеніміз- ағза онтогенезінің барлық сатыларында және барлық жасушаларда үнемі актив экспрессияланатын гендер. Бұл гендердің өнімдері (РНҚ, ақуыздар, рибосома ақуыздары, гистондар т.б.) жасушалардың негізгі тіршілігін қалыптастырады, сондықтан олар кез-келген жасушалардың тіршілігі үшін қажет, оларды кейде «тұрмыстық» гендер деп те атайды.Реттелуші гендер (көбінесе құрылымдық-структуралық гендер) жасушаның ерекше қызметтерін, құбылыстарын, қамтамасыз ететін арнайы ақуыздардың синтезделуін кодтайды және олардың экспрессиялануы әртүрлі реттеуші факторлар әсерлеріне байланысты болады. Геннің алғашқы өнімдерінің қызметтеріне қарай гендерді бірнеше топқа бөледі: ферменттер гендері; ақуыз қызметтерінің модуляторлары; рецепторлар гендері; транскрипция факторларының гендері, жасушаішілік және жасуша сыртындағы матрикстің ақуыздарының гендері, трансмембраналық тасымалдаушылар гендері; иондық арналар құрылымының гендері; гормондар гендері; иммуноглобулин гендері. Адам ағзасының жасушаларының негізгі құбылыстарына қатынасатын гендердің ара қатынасы төмендегідей: 22 %-РНҚ және ақуыз синтезін қадағалайтын гендер; 12%-жасуша бөлінуін реттейтін гендер; 12% жасуша сигналдарының гендері; 12%- жасушаны қорғауды қамтамасыз ететін гендер; 17%- зат алмасу гендері; 8%-жасуша құрылымдарының гендері; 17%-гендердің қызметтері белгісіз. Гендердің өлшемі түрліше болып келеді. Көптеген гендердің өлшемі 50 000 н.ж. тең, ал олардың орташа ұзындығы- 27 000 н.ж. тең. Гендердің өлшемдеріне қарай-шағын гендер -өлшемі 800-4000 н.ж. аралығында, оларға α, β-глобин, инсулин (1500 н.ж.) гендері жатады; орташа гендер -өлшемі 11000-45000 нж. аралығында, бұларға коллаген (18000 н.ж.), альбумин (25 000 н.ж.) т.б. гендері жатады; үлкен гендер-өлшемі 50000-90000 н.ж. аралығында-фенилаланингидроксилаза гені; алып гендер- өлшемі 100000 н.ж. артық, мыс. қан ұюының VІІІ факторының гені- 186 000 н.ж., супер алып гендер-өлшемі миллиондаған н.ж.-дистрофин гені 2 млн. н.ж. көп. Қозғалғыш генетикалық элементтер–автономдық генетикалық бірліктер, олардың нуклеотидтер бірізділігінде осы элементтерді ДНҚ-ның бір жерінен екінші жеріне ауысуын, орын алмастыруын, қамтамасыз ететін ақуыздар туралы ақпарат болады. Геннің мұндай орын алмастыруын транспозиция деп атайды (оларды кейде секіруші гендер деп те атайды). Транспозиция–орын алмастырушы (көшетін, секіретін) элементтің (ген) аяқ жағында орналасқан нуклеотидтер бірізділігімен арнайы ақуыз молекуласының әрекеттесуі нәтижесінде жүзеге асады. Ол екі кезең арқылы жүреді: 1) қозғалғыш элементтер (гендер) молекуласының аяқ жағындағы нуклеотидтер бірізділігі тізбектері ажырасқан ДНҚ-нысанамен қосылады; 2)қозғалғыш элемент (ген) репликацияланады, ал ДНҚ-нысана репликацияланбайды. Осылайша қозғалғыш элементтердің бір көшірмесі ДНҚ-нысана молекуласына жалғанады, ал екіншісі өз орнында қалып қояды. Қозғалғыш элементтердің 2 түрі белгілі: 1) кішкентай инсерциялық бірізділіктер (İS) және 2) үлкен, ірі (мың нуклеотидтерден де көп) транспозондар (Тп). Оқушылардың өтілген тақырып бойынша білімін тексеру. Бақылау сұрақтары (кері байланыс) 18 мин (10%)
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%) Гендердің жіктелуі. Кластерлік гендер. Геном туралы түсінік. 7.Сабақтың тақырыбы: Гендердің жіктелуі. Кластерлік гендер. Геном туралы түсінік. Сағат саны: 135 мин ( 100%) Сабақ түрі: Теория – тақырып таныстыру сабақ Сабақтың мақсаты: Оқыту: Оқушыларға гендердің жіктелуін, кластерлік гендер. Геном туралы ұғымды, геномның жіктелуін, аллельді, аллельсіз, летальды, жартылай летальды т.б түрлерін 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 %)
Жаңа сабақ түсіндіру 90 мин (30%)
Геном - жасушаның, ағзаның тіршілігі және дамуы үшін қажет барлық генетикалық ақпарат жазылған ДНҚ молекулаларының толық жиынтығы болып табылады, яғни жасушаның ядролық және цитоплазмалық ДНҚ - сының барлық гендері мен ген аралық учаскелерінің жиынтығы. Геном құрылысының жалпы принциптерін және оның құрылымдық –қызметтік ұйымдастырылуын зерттейтін ғылымды геномика деп атайды. Адам геномикасы - молекулалық медицинаның негізі болып, тұқым қуалайтын және тұқым қуаламайтын ауруларды анықтау, емдеу және алдын-алу, болдырмау әдістерін қалыптастыру үшін маңызды рөль атқарады. Геномиканың негізгі бөлімдері: құрылымдық, қызметтік, салыстырмалы, эволюциялық және медициналық геномика. Прокариоттар геномы - ішек бактериясында-E.coli, жақсы зерттелген. Бактерия хромосомасы 3,2х106 н.ж. тұратын сақиналы ұзын ДНҚ. Бактерия гендері сызықты орналасқан. ДНҚ репликациясы ТЕТА репликация типімен ori- нүктесінен басталады. Хромосома-иницияция сайтымен бірге өздігінен репликацияланатын молекула - репликон болып табылады. Бактерия геномында 2500-дей гендер болады.Гендер белсенділігі (экпрессиясы) оперон типі сияқты реттелінеді, себебі бактериялар гендерді оперондық құрылымға ие. Ішек бактериясында (E.coli) бактерия хромосомасының репликонынан басқа да репликондар кездеседі, мысалы эписомалар және плазмидалар. Плазмида-бактерия хромосомасынан тәуелсіз репликацияланатын сақиналы хромосомалық элемент, оның өлшемі шамамен бактерия хромосомасының 10-20 % -дай, 1-3 гені болады. Ең негізгі плазмидаларға бактериялардың антибиотиктер әсеріне төзімділігін қалыптастыратын төзімділікті тудырушы факторлар жатады, олар 10-15 көшірме күйінде кездеседі. Эписомалар–бактерия хромосомасынан бөлек, автономды кездесетін не оған жалғанатын сақиналы хромосомалық элементтер. Ең жақсы зерттелген эписома, бұл Ғ-фактор (фертильдік фактор). Ол бактериялардың жыныстық процесін анықтайды және аталық жасушаларда (Ғ+жасушалар) кездеседі. Эписомалардың кейбіреулері инфекциялы болып келеді. Егер эписомаларда антибиотиктерге төзімділікті қалыптастыратын гендер болса, онда олар бактерия жасушаларына жеп-жеңіл өтіп медицина үшін үлкен проблемалар туғызады.Бактерия геномында қозғалғыш генетикалық элементтер-де кездеседі. Эукариоттар геномы – көлемі және құрылысы жағынан күрделі болады, олар; нуклеотидтер→кодондар→гендер мен ген аралық учаскелер→күрделі гендер→хромосома иіндері→хромосомалар→гаплоидты хромосома саны сияқты бірте-бірте күрделенетін құрылымдардан тұрады. Эукариоттар геномының көлемі өте үлкен болады, себебі олардың нуклеотидтер бірізділігі (ДНҚ молекуласы) тек қана қайталанбайтын учаскелер емес, сол сияқты орташа қайталанатын және өте жиі қайталанатын учаскелерден тұрады. Сол сияқты, геномның өте үлкен болуын гендердің экзон-интрондық құрылысымен де түсіндіруге болады. Эукариоттар геномы ядролық және ядродан тыс орналасқан ДНҚ молекулаларынан тұрады. Соңғысына цитоплазманың сақиналы ДНҚ-сы: плазмидалар, эписомалар, митохондрия және пластидтер ДНҚ-сы жатады. Ядролық ДНҚ хромосомасынан тыс орналасқан гендер жиынтығын плазмондар деп атайды, олар цитоплазмалық тұқым қуалаушылықты анықтайды. Ядролық ДНҚ-массасының бәрі дерлік хромосомаларға таралған. Хромосомалар құрылысы күрделі. Эукариоттар геномына қозғалғыш генетикалық элементтер –транспозондар да тән, олар гендер белсенділігін реттеуге қатынасады, яғни бұрын пассив күйде болып келген гендерді активтендіреді немесе керісінше. Адамның сома жасушасындағы (2п) ДНҚ-ның жалпы мөлшері 6,4.109 н.ж. тең, яғни гаплоидтық хромосома жиынтығында (n)-3,2.109 н.ж. ДНҚ молекуласының 99,5 % хромосомаларда кездеседі және бұл ядро ДНҚ-сы болып табылады. Ядродан тыс ДНҚ молекуласы–митохондрияларда, цитоплазмада (0,5%)–сақиналы ДНҚ күйінде кездеседі.XX-ғасырдың 60-жылдары Р.Бриттен және Э.Дэвидсон эукариоттар геномының молекулалық құрылысының ерекшеліктерін, яғни геномның әртүрлі учаскелерінің түрліше рет қайталанатынын ашты. ДНҚ молекуласының қайталанбайтын, орташа қайталанатын, өте жиі қайталанатын учаскелері белгілі. Қайталанбайтын учаске ДНҚ молекуласының бойында бір дана күйінде кездеседі және бұл жерлерде барлық структуралық гендер орналасқан. Оның үлесіне ДНҚ молекуласының 75% көлемі тиісілі. Геномның қалған 25%- қайталанатын нуклеотидтер бірізділігі болып табылады. Олар жүзден мың ретке дейін қайталануы мүмкін. Оларды дисперсияланған (біркелкі таралған) және сателиттік ДНҚ бірізділіктері деп бөледі. Дисперсияланған (біркелкі таралған) ДНҚ бірізділіктері (геномның 15% көлемін құрайды) ДНҚ молекуласының бойына біркелкі бытыраңқы таралып орналасқан. Оларға SІNЕ (қысқа элементтер), LІNЕ (ұзын элементтер) және басқа да бірізділіктер кіреді. Жеке SІNЕ- бірізділіктерінің ұзындығы 90-500 н.ж., ал LІNЕ- бірізділіктерінің ұзындығы 7000 н.ж. дейін жетеді. SІNЕ- бірізділіктерінің кейбіреулерін Аlu- бірізділіктері деп атайды, себебі олар Аlu- рестриктазалар арқылы кесіледі. Адам геномында 300 000 нан 500 000-ға дейін Аlu- бірізділіктер табылған. Бұл бірізділіктердің бір ерекшеліктері –олар өздігінен көшірмеленіп ДНҚ-ның кез-келген бөліміне, сол сияқты гендерге, қыстырылып қосылуы мүмкін. Соңғы жағдайларда олар мутация пайда етіп ген қызметін бұзады. Сателиттік қайталанулар хромосомалардың әр түрлі учаскелерінде бумаланып жинақталған және көптеген рет қайталанатын тандемді бірізділіктерден тұрады. Сателиттік ДНҚ геномның шамамен 10% қамтиды және -сателиттік, минисателиттік және микросателиттік ДНҚ-лар деп бөлінеді. -Сателиттік ДНҚ, әдетте, барлық хромосомалардың центромераларының айналасында орналасқан. Олардың негізі 171 нуклеотидтер жұптарынан тұрады және жұптасып (тандемді) мыңдаған рет қайталанады.Минисателлиттік ДНҚ- 20-70 нж. тұратын және ондаған рет жұптасып (тандемді) қайталанатын бірізділіктер. Микросателликтік ДНҚ- 2-4 нж. тұратын жалпы ұзындығы жүздеген нуклеотидтер жұптарынан аспайтын, жұптасып (тандемді) байланысқан қайталанулар типі болып табылады. «Адам геномы» атты ғылыми бағдарлама XX-ғасырдың 90-жылдары басталып 2001-2003-жылдары толық аяқталды. Бұл бағдарламаны орындауға Қытай, Жапония, Франция, АҚШ, Ұлыбритания елдерінен 20-ға жуық ғылыми зерттеу мекемелері ат салысты. Бұл бағдарламаның негізгі мақсаты адам геномын зерттеп секвендеу (секвендеу-барлық хромосомалардағы ДНҚ молекуласының нуклеотидтер бірізділігін анықтау) және адам хромосомаларының физикалық және генетикалық картасын құрастыру болып табылады. Адам геномын секвендеу, адам геномының табиғи нұсқаларын талдау, ең жиі кездесетін полиморфизм-жекелеген нуклеотидтер полиморфизімін, (SNP-Single Nukleotide Polymorphism) ашуға, полиморфизм картасын құрастыруға мүмкіндік берді. Жекелеген нуклеотидтер полиморфизмі дегеніміз-ДНҚ молекуласының бір бөлімінде бір нуклеотидтің екінші бір нуклеотидпен алмастырылуы. Бұл фермент белсенділігінің өзгеруіне алып келеді. ЖНП –ДНҚ-ның әрбір килобазасында (1 кб=1000 нуклеотидке тең) кездеседі. Адам геномының ұзындығы 3,2 млрд н.ж. тең десек онда геномда кездесетін ЖНП жалпы саны 1,6-3,2 миллиондай болады. Олардың 2,5 миллионға жуығы анықталды. Әрбір адам бір-бірінен ген құрамында кездесетін бір нуклеотидтер жұбының өзгеше болуы арқылы ерекшелінеді және бұл адамдар фенотипінің сан алуан түрлі болуына алып келеді. жүктеу/скачать 9.43 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
