Partridge (MRC Clinical Sciences Centre, London)

xx
Алғыстар
stitute, UK), John Maynard Smith (University of 
Sussex, UK), Mitchell Sogin (Woods Hole Institute), 
Frank Solomon (Massachusetts Institute of Technol-
ogy), Michael Solursh (University of Iowa), Bruce 
Spiegelman (Harvard Medical School), Timothy 
Springer (Harvard Medical School), Mathias Sprinzl 
(University of Bayreuth, Germany), Scott Stachel 
(University of California, Berkeley), Andrew Stae-
helin (University of Colorado, Boulder), David Stan-
dring (University of California, San Francisco), Mar-
garet Stanley (University of Cambridge), Martha 
Stark (University of California, San Francisco), Wil-
fred Stein (Hebrew University, Israel), Malcolm 
Steinberg (Princeton University), Ralph Steinman 
(deceased), Len Stephens (The Babraham Institute, 
UK), Paul Sternberg (California Institute of Technol-
ogy), Chuck Stevens (The Salk Institute), Murray 
Stewart (MRC Laboratory of Molecular Biology, 
Cambridge), Bruce Stillman (Cold Spring Harbor 
Laboratory), Charles Streuli (University of Man-
chester, UK), Monroe Strickberger (University of 
Missouri, St. Louis), Robert Stroud (University of 
California, San Francisco), Michael Stryker (Univer-
sity of California, San Francisco), William Sullivan 
(University of California, Santa Cruz), Azim Surani 
(The Gurdon Institute, University of Cambridge), 
Daniel Szollosi (Institut National de la Recherche 
Agronomique, France), Jack Szostak (Harvard Med-
ical School), Clifford Tabin (Harvard Medical 
School), Masatoshi Takeichi (RIKEN Center for De-
velopmental Biology, Japan), Nicolas Tapon (Lon-
don Research Institute), Diethard Tautz (University 
of Cologne, Germany), Julie Theriot (Stanford Uni-
versity),Roger Thomas (University of Bristol, UK), 
Craig Thompson (Memorial Sloan Kettering Cancer 
Center), Janet Thornton (European Bioinformatics 
Institute, UK), Vernon Thornton (King’s College 
London), Cheryll Tickle (University of Dundee, 
Scotland), Jim Till (Ontario Cancer Institute, Toron-
to), Lewis Tilney (University of Pennsylvania), Da-
vid Tollervey (University of Edinburgh, UK), Ian 
Tomlinson (Cancer Research UK), Nick Tonks 
(Cold Spring Harbor Laboratory), Alain Townsend 
(Institute of Molecular Medicine, John Radcliffe 
Hospital, Oxford), Paul Travers (Scottish Institute 
for Regeneration Medicine), Robert Trelstad (UMD-
NJ—Robert Wood Johnson Medical School), Antho-
ny Trewavas (Edinburgh University, Scotland), Ni-
gel Unwin (MRC Laboratory of Molecular Biology, 
Cambridge), Victor Vacquier (University of Califor-
nia, San Diego), Ronald D. Vale (University of Cali-
fornia, San Francisco), Tom Vanaman (University of 
Kentucky), Harry van der Westen (Wageningen, The 
Netherlands), Harold Varmus (National Cancer In-
stitute, United States), Alexander J. Varshavsky 
(California Institute of Technology), Donald Voet 
(University of Pennsylvania), Harald von Boehmer 
(Harvard Medical School), Madhu Wahi (University 
of California, San Francisco), Virginia Walbot (Stan-
ford University), Frank Walsh (GlaxoSmithKline, 
UK), Trevor Wang (John Innes Institute, Norwich, 
UK), Xiaodong Wang (The University of Texas 
Southwestern Medical School), Yu-Lie Wang 
(Worcester Foundation for Biomedical Research, 
MA), Gary Ward (University of Vermont), Anne 
Warner (University College London), Graham War-
ren (Yale University School of Medicine), Paul Was-
sarman (Mount Sinai School of Medicine), Clare 
Waterman-Storer (The Scripps Research Institute), 
Fiona Watt (Cancer Research UK), John Watts (John 
Innes Institute, Norwich, UK), Klaus Weber (Max 
Planck Institute for Biophysical Chemistry), Martin 
Weigert (Institute of Cancer Research, Philadelphia), 
Robert Weinberg (Massachusetts Institute of Tech-
nology), Harold Weintraub (deceased), Karsten Weis 
(Swiss Federal Institute of Technology), Irving 
Weissman (Stanford University), Jonathan Weiss-
man (University of California, San Francisco), Susan 
R. Wente (Vanderbilt University School of Medi-
cine), Norman Wessells (University of Oregon, Eu-
gene), Stephen West (Cancer Research UK), Judy 
White (University of Virginia), William Wickner 
(Dartmouth College), Michael Wilcox (deceased), 
Lewis T. Williams (Chiron Corporation), Patrick 
Williamson (University of Massachusetts, Amherst), 
Keith Willison (Chester Beatty Laboratories, Lon-
don), John Wilson (Baylor University), Alan Wolffe 
(deceased), Richard Wolfenden (University of North 
Carolina, Chapel Hill), Sandra Wolin (Yale Univer-
sity School of Medicine), Lewis Wolpert (University 
College London), Richard D. Wood (University of 
Pittsburgh Cancer Institute), Abraham Wo reel (Uni-
versity of Rochester), Nick Wright (Cancer Research 
UK), John Wyke (Beatson Institute for Cancer Re-
search, Glasgow), Michael P. Yaffe (California Insti-
tute for Regenerative Medicine), Kenneth M. Yama-
da (NIH), Keith Yamamoto (University of California, 
San Francisco), Charles Yocum (University of Mich-
igan, Ann Arbor), Peter Yurchenco (UMDNJ—Rob-
ert Wood Johnson Medical School), Rosalind Zalin 
(University College London), Patricia Zambryski 
(University of California, Berkeley), Marino Zerial 
(Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and 
Genetics).

xxi
Мазмұны
І БӨЛІМ КЛЕТКАҒА КІРІСПЕ ....................................................................................... 1
1-тарау Клеткалар мен геномдар ............................................................................ 1
2-тарау Клетка химиясы және биоэнергетика ....................................................... 53
3-тарау Белоктар ...................................................................................................... 131
ІІ БӨЛІМ НЕГІЗГІ ГЕНЕТИКАЛЫҚ МЕХАНИЗМДЕР ..................................................... 214
4-тарау ДНҚ, хромосомалар және геномдар ......................................................... 214
5-тарау ДНҚ репликациясы, репарация және рекомбинация .............................. 294

xxii
Арнайы ерекшеліктер
1.2-КЕСТЕ
Кейбір моделді организмдер мен олардың геномдары .....................35
2.1-КЕСТЕ
Коваленттік және коваленттік емес химиялық байланыстар ..............56
2.2-КЕСТЕ
Қалыпты бос энергия өзгерісі (ΔGO) мен тепе-теңдік 
тұрақтысы арасындағы байланыс ..........................................................78
2.1-ПАНЕЛЬ Биологиялық молекулаларға ортақ болатын химиялық 
байланыстар және топтар .......................................................................113
2.2-ПАНЕЛЬ Су және оның биологиялық молекулалар әрекетіне әсері ..................115
2.3-ПАНЕЛЬ Макромолекулаларды бірге ұстайтын әлсіз ковалентті 
емес байланыстардың негізгі түрлері ....................................................117
2.4-ПАНЕЛЬ Клеткаларда жиі кездесетін қанттар түрлерінің сызбанұсқасы ...........119
2.5-ПАНЕЛЬ Майлы қышқылдар және басқа липидтер ............................................121
2.6-ПАНЕЛЬ Нуклеотидтер көрінісі..............................................................................123
2.7-ПАНЕЛЬ Бос энергия мен биологиялық реакциялар ...........................................125
2.8-ПАНЕЛЬ Гликолиздің 10 қадамының сипаттамасы .............................................124
2.9-ПАНЕЛЬ Толық лимон қышқылының циклы ........................................................129
3.1-ПАНЕЛЬ Белоктарда кездесетін 20 амин қышқылы ............................................135
3.3-КЕСТЕ
Белоктармен ковалентті байланысқан кейбір 
молекулалар белоктың функциясын реттейді ......................................204
4.1-КЕСТЕ
Адам геномының өмір үшін маңызды көрсеткіштері ..........................228
5.4-КЕСТЕ
Транспозондық элементтердің негізгі үш класы ..................................352

xxiii
Толық мазмұны
1-тарау Клеткалар мен геномдар ..........................................................................................1
ЖЕР БЕТІНДЕГІ БАРЛЫҚ КЛЕТКАЛАРДЫҢ ОРТАҚ ҚАСИЕТТЕРІ ............................................2
Барлық клеткалар өзінің тұқым қуалау ақпаратын бірдей сызықты 
химиялық код түрінде сақтайды: ДНҚ ..................................................................................2
Барлық клеткалар өзінің тұқым қуалау ақпаратын матрицалық полимеризация 
көмегімен репликациялайды ................................................................................................3
Барлық клеткалар өзінің тұқым қуалау ақпаратының бөлігін бірдей аралық күйге 
транскрипциялайды: РНҚ ......................................................................................................5
Барлық клеткалар белоктарды катализатор ретінде қолданады ......................................7
Барлық клеткалар РНҚ-ны бірдей жолмен трансляциялайды ...........................................8
Әр белок жеке спецификалық генмен кодталады ..............................................................9
Тіршілік бос энергияны қажет етеді ......................................................................................9
Барлық клеткалар бірдей негізгі молекулалық құрылымдық элементтермен 
жұмыс істейтін биохимиялық зауыттар тәрізді әрекет етеді ..............................................10
Барлық клеткалар қоректік заттар мен қалдықтар өте алатын плазматикалық 
мембранамен қоршалған ......................................................................................................10
Тірі клетка 500-ден кем гендермен де тіршілік ете алады..................................................11
Корытынды .............................................................................................................................12
ГЕНОМДАРДЫҢ КӨП ТҮРЛІГІГІ ЖӘНЕ ТІРШІЛІК ШЕЖІРЕСІ ..................................................13
Клеткалар бос энергияның көптеген көздерінен қуат ала алады ......................................13
Кейбір клеткалар азот пен көмірқышқыл газын басқа организмдер 
үшін фиксациялайды ..............................................................................................................15
Ең кең биохимиялық алуан түрлілік прокариоттық клеткалар арасында 
орын алады .............................................................................................................................16
Тіршілік шежіресінің негізгі үш бұтағы бар: Бактериялар, Архейлер мен 
Эукариоттар ............................................................................................................................18
Кейбір гендер тез арада өзгереді, ал басқалары жоғары консервативті 
болып келеді ...........................................................................................................................19
Көптеген бактериялар мен архейлерде 1000-нан 6000-ға дейін ген болады ...................20
Жаңа гендер өздерінің алғызат гендерінен қалыптасады ..................................................20
Ген дупликациялары жалғыз клеткада ұқсас гендер туыстастығының 
қалыптасуына жол ашады .....................................................................................................22
Гендер организмдер арасында зертхана жағдайында және табиғатта 
тасымалдана алады................................................................................................................22
Жыныстық генетикалық ақпарат түрлер арасындағы көлденең тасымал 
нәтижесінде қалыптасады .....................................................................................................24
Геннің функциясы көп жағдайда оның тізбегімен анықталады .........................................25
Тіршілік шежіресінің негізгі үш бұтағына шамамен 200-дей гендер 
туыстастығы ортақ келеді ......................................................................................................25
Мутациялар гендер функцияларын анықтайды ..................................................................25
Молекулалық биология E.coli-ге көңіл бөлінген кезден басталды ....................................27
Қорытынды .............................................................................................................................28
ЭУКАРИОТТАРДАҒЫ ГЕНЕТИКАЛЫҚ АҚПАРАТ ......................................................................29
Эукариоттық клеткалар жыртқыштар ретінде пайда болуы мүмкін ..................................29
Заманауи эукариоттық клеткалар симбиоздан пайда болды ............................................31
Эукариоттарда гибридті геном болады ................................................................................34

xxiv Толық мазмұны
Эукариоттар геномы үлкен ....................................................................................................34
Эукариоттық геномдар реттегіш ДНҚ-ға бай ........................................................................35
Геном көпклеткалық даму бағдарламасын анықтайды .....................................................36
Көптеген эукариоттар дара клеткалар түрінде тіршілік етеді .............................................36
Ашытқы минимальды модельді эукариот болып табылады ..............................................38
Организмдегі барлық гендер экспрессиясының деңгейін бір мезгілде 
анықтауға болады ..................................................................................................................39
Arabidopsis 300 000 түр арасында модельді өсімдік болып таңдалды ..............................39
Жануарлар клеткаларының әлемі құрт, шыбын, балық, тышқан және 
адаммен көрсетілген ..............................................................................................................40
Drosophila-да іске асырылған зерттеулер омыртқалылар дамуын 
түсінуге жол ашады ................................................................................................................41
Омыртқалылар геномы қайталмалы дупликациялар нәтижесі болып табылады............42
Бақа мен данио балығы омыртқалылар дамуының модельдері бола алады ..................43
Тышқан сүтқоректілердің ішіндегі ең жиі қолданылатын модельді 
организм болып табылады ....................................................................................................44
Адам өз ерекшеліктері туралы баяндайды ..........................................................................46
Түбегейлі қарасақ біз барлығымыз әртүрліліміз .................................................................46
Клеткаларды және организмдерді түсіну үшін бізге математика, компьютерлер 
және сандық ақпарат қажет ..................................................................................................46
Қорытынды .............................................................................................................................48
Мәселелер ..............................................................................................................................49
Әдебиеттер тізімі ....................................................................................................................51
2-тарау Клетка химиясы мен биоэнергетика .......................................................................53
КЛЕТКАНЫҢ ХИМИЯЛЫҚ КОМПОНЕНТТЕРІ .........................................................................53
Cу молекуласы сутектік байланыстар көмегімен байланысады .........................................55
Ковалентті емес байланыстардың төрт түрі клеткалардағы молекулаларды 
байланыстырады ....................................................................................................................55
Кейбір полярлы молекулалар суда қышқылдар мен негіздер түзеді ................................56
Клетка құрамында көміртегі бар қосылыстардан қалыптасады ........................................58
Клеткаларда кіші органикалық молекулалардың негізгі төрт туыстасы болады ..............58
Клеткалардың химиясы айрықша қасиеті бар макромолекулалармен анықталады .......59
Ковалентті емес байланыстар макромолекулалардың маңызды пішіні мен 
басқа молекулалармен байланысу қасиетін анықтайды ....................................................61
Қорытынды .............................................................................................................................62
КАТАЛИЗ ЖӘНЕ КЛЕТКАЛАРМЕН ЭНЕРГИЯНЫ ПАЙДАЛАНУ ...............................................63
Клетка метаболизмі ферменттермен іске асырылады ........................................................63
Биологиялық реттілік клеткалардан жылу энергиясының босатылуымен 
қалыптасады ...........................................................................................................................64
Клеткалар энергияны органикалық молекулалардың тотығуынан алады ........................68
Тотығу және тотықсыздану кезінде электрон тасымалы орын алады ...............................69
Ферменттер химиялық реакцияларды тежейтін активациялану энергиясының
бөгеттерін төмендетеді ..........................................................................................................70
Ферменттер субстраттарды белгілі реакция жолдарымен ыдырата алады ......................72
Ферменттер өз субстраттарын қалай табады: молекулалық қозғалыстың 
қайталанбас шапшаңдығы .....................................................................................................73
Бос энергия өзгерісі (ΔG
0
) реакцияның өздігінен жүре алатынын анықтайды .................75
Реактанттардың концентрациясы бос энергия өзгерісі мен реакция 
бағытына әсер етеді ...............................................................................................................75
Қалыпты бос энергия өзгерісі (ΔG
0
) әртүрлі реакциялардың 
энергетикасын салыстыруға мүмкіншілік береді .................................................................76

xxv
Тепе-теңдік тұрақтысы және ΔG
0
көрсеткіші бір-бірінен шығады ......................................76
Жұптасқан реакциялардың бос энергия өзгерістері қосылады .........................................78
Активацияланған тасымалдаушы молекулалар биосинтез үшін өте маңызды ................79
Активацияланған тасымалдаушының қалыптасуы энергетикалық тұрғыдан 
тиімді реакциямен жұптасады ..............................................................................................79
АТФ – ең кең қолданылатын активацияланған тасымалдаушы молекула 
болып табылады .....................................................................................................................80
АТФ-те сақталатын энергия көпшілік жағдайда екі молекуланы байланыстыру 
үшін жұмсалады .....................................................................................................................82
НАДН және НАДФН маңызды электрон тасымалдағыштары болып табылады ...............83
Клеткаларда басқа да активацияланған тасымалдаушы молекулалар болады ...............85
Биологиялық полимерлердің синтезі АТФ гидролизімен іске асырылады .......................87
Қорытынды .............................................................................................................................90
КЛЕТКАЛАР ТАҒАМНАН ЭНЕРГИЯНЫ ҚАЛАЙ АЛАДЫ? .........................................................91
Гликолиз – басты АТФ-өндіруші жол болып табылады .......................................................92
Ашу кезінде оттегі жоқ жағдайда АТФ түзіледі ...................................................................93
Гликолиз ферменттердің тотығуы энергияның қор ретінде сақталуымен 
қалай жұптастырылатындығын көрсетеді ............................................................................95
Организмдер қоректік молекулаларды арнайы қорларда сақтайды ................................96
Көптеген жануарлар клеткалары тағам қабылдау арасында энергияны май 
қышқылдарынан алады .........................................................................................................99
Қанттар мен май қышқылдарының екеуі де митохондрияда ацетил-КоА-ға 
дейін ыдырайды .....................................................................................................................100
Лимон қышқылы циклы ацетил топтарын СО
2
-ге дейін тотықтыру 
көмегімен НАДН түзеді ..........................................................................................................100
Электрон тасымалы көпшілік клеткаларда АТФ-тің көп бөлігінің синтезін жүргізеді .......104
Амин қышқылдары және нуклеотидтер азот циклының бөлігі болып табылады ............104
Метаболизм өте жоғары деңгейде ұйымдасқан және қатаң түрде реттеліп отырады ...106
Қорытынды .............................................................................................................................107
Мәселелер ..............................................................................................................................108
Әдебиеттер тізімі ....................................................................................................................110
3-тарау Белоктар .....................................................................................................................131
БЕЛОКТАРДЫҢ ПІШІНІ МЕН ҚҰРЫЛЫМЫ .............................................................................131
Белоктың кеңістіктегі құрылымы оның тізбегіндегі амин 
қышқылдарымен анықталады ..............................................................................................132
Белоктар ең төмен энергиялы конформацияға ұшырайды ................................................137
α-спираль мен β-қатпар фолдингтің ортақ паттерндері болып табылады ........................138
Белоктық домендер үлкен белоктарды қалыптастыратын модульдік 
бірліктер болып табылады ....................................................................................................141
Көптеген мүмкін болатын полипептидтік тізбектердің тек кішігірім 
бөлігі ғана клеткалар үшін маңызды бола алады ................................................................142
Белоктарды көптеген туыстастықтарға классификациялауға болады ...............................143
Кейбір белоктық домендер көптеген белоктарда кездеседі .............................................145
Кейбір домендердің жұптары көптеген белоктар құрамында табылған ..........................147
Адам геномы белоктардың күрделі жиынтығын кодтайды және көптеген 
мәліметтердің белгісіз екенін көрсетеді ..............................................................................147
Үлкен белок молекулалары, әдетте, бірден астам полипептидтік тізбектен тұрады .......148
Кейбір глобулярлы белоктар ұзын спиральді филаменттер түзеді ....................................149
Көптеген белок молекулалары созыңқы, талшықты пішінге ие болады ...........................151
Белоктардың құрамына ішкі тұрғыдан ұйымдаспаған көптеген 
полипептидтік тізбектер кіреді ..............................................................................................151

xxvi Толық мазмұны
Ковалентті тігілген байланыстар клетка сыртындағы белоктарды тұрақтандырады .......153
Белок молекулалары әдетте үлкен құрылымдардың жиналуына қажетті 
суббөліктердің қызметін атқарады .......................................................................................154
Клеткалардың көптеген құрылымдарының өздігінен жинала алатын қасиеті 
болады .....................................................................................................................................157
Жиналу факторлары көпшілік жағдайда күрделі биологиялық құрылымдардың
қалыптасуын қадағалайды ....................................................................................................158
Амилоид талшықтары көптеген белоктардан құрыла алады .............................................158
Амилоидтық құрылымдар клеткада маңызды қызмет атқара алады ...............................161
Көптеген белоктардың құрамында «қайтымды амилоидтар» түзе алатын 
күрделілігі төмен домендер болады ....................................................................................162
Қорытынды .............................................................................................................................164
БЕЛОК ФУНКЦИЯСЫ................................................................................................................164
Барлық белоктар басқа молекулалармен байланыса алады .............................................164
Белоктың беттік конформациясы оның химиясын анықтайды ..........................................166
Белоктар туыстастығы өкілдерінің тізбектерін салыстыру нәтижесінде маңызды 
лиганд-байланыстырушы сайттар анықталды .....................................................................167
Белоктар басқа белоктармен интерфейстердің бірнеше түрлерінің көмегімен 
байланысады ..........................................................................................................................168
Антиденелер байланысатын сайттар ерекше көпжақты болады .......................................169
Тепе-теңдік тұрақтысы байланысу беріктігін анықтайды ...................................................170
Ферменттер күшті әрі жоғары спецификалық катализаторлар болып табылады ............171
Субстратпен байланысу ферменттік катализдің бірінші қадамы болып табылады ..........174
Ферменттер реакцияны өтпелі күйлерді сұрыптамалы түрде тұрақтандыру 
көмегімен тездетеді ...............................................................................................................177
Ферменттер кездейсоқ түрде қышқылдық және негіздік катализді жүргізе алады .........177
Лизоцим негізіндегі ферменттік реакция .............................................................................178
Берік байланысқан кіші молекулалар белоктарға қосымша қасиет береді ......................181
Мультиферменттік кешендер клетка метаболизмінің деңгейін арттыруға 
көмектеседі .............................................................................................................................183
Клетка өз ферменттерінің каталитикалық белсенділігін реттейді .....................................185
Аллостерикалық ферменттерде әрекеттесетін бір немесе бірнеше байланысу 
сайттары болады ....................................................................................................................186
Байланысу сайттары жұптасқан екі лиганд бір-бірінің байланысына 
реципроктты әсер етуі тиіс .....................................................................................................187
Симметриялы белок құрылымдары кооперативті аллостериялық 
ауысуларды тудырады ...........................................................................................................188
Белоктардағы көптеген өзгерістерді белоктың фосфорильденуі тудырады ....................189
Эукариоттық клеткада протеинкиназалар мен протеинфосфатазалардың 
көптеген түрі болады..............................................................................................................190
Src протеинкиназасының реттелуі белоктың микропроцессор ретінде 
қызмет ететінін көрсетеді ......................................................................................................191
ГТФ-ті байланыстыратын және гидролиздейтін белоктар кезбе клетканың 
реттегіштері болып табылады ...............................................................................................193
GAP және GEF реттегіш белоктары ГТФ-байланыстырушы белоктардың 
белсенділігін ГТФ немесе ГДФ-тің байланысқанына қарай анықтайды ............................194
Белоктарды оларға басқа белоктардың ковалентті байланысуы көмегімен 
реттеуге болады .....................................................................................................................194
Күрделі убиквитин-байланыстырушы жүйе белоктарды таңбалауда қолданылады .......196
Алмаса алатын бөліктері бар белок кешендері генетикалық ақпараттың 
тиімді қолданылуын қамтамасыз етеді ................................................................................197
ГТФ-байланыстырушы белок үлкен белоктық қозғалыстардың қалай пайда 

xxvii
болатынын көрсетеді .............................................................................................................198
Моторлық белоктар клеткаларда үлкен қозғалыстарды тудырады ..................................199
Мембранамен байланысқан тасымалдағыштар энергия көмегімен 
мембраналардан молекулаларды өткізеді ..........................................................................200
Белоктар, көп жағдайда, белоктық машиналар қызметін атқаратын 
үлкен кешендер түзеді ...........................................................................................................202
Скаффолдтар әрекеттесетін белоктар жиынтықтарын жинайды .......................................202
Көптеген белоктар оларды клеткадағы спецификалық сайттарға 
бағыттайтын коваленттік модификациялармен реттеледі .................................................203
Белоктар әрекеттесуінің күрделі торы клетка функциясын айқындайды .........................204
Қорытынды .............................................................................................................................207
Мәселелер ..............................................................................................................................208
Әдебиеттер тізімі ....................................................................................................................212
4-тарау. ДНҚ, хромосомалар мен геномдар ........................................................................214
ДНҚ ҚҰРЫЛЫМЫ МЕН ФУНКЦИЯСЫ .....................................................................................217
ДНҚ молекуласы нуклеотидтердің комплиментарлы екі тізбегінен тұрады ....................217
ДНҚ құрылымы тұқым қуалау механизмін ұсынады ..........................................................218
Эукариоттардың ДНҚ-сы клетканың ядросында орналасады ............................................221
Қорытынды .............................................................................................................................222
ХРОМОСОМАЛЫҚ ДНҚ ЖӘНЕ ОНЫҢ ХРОМАТИН ЖІПШЕЛЕРІМЕН ҚАПТАЛУЫ ................222
Эукариоттық ДНҚ хромосомалар жиынтығына қапталған .................................................222
Хромосомаларда гендердің ұзын тізбектері болады ..........................................................225
Адам геномының нуклеотидтік тізбегі гендердің орналасуын көрсетеді .........................226
Сызықты хромосома түзетін әр ДНҚ молекуласының құрамында центромера, 
екі теломера және репликацияның басталу нүктелері болуы тиіс ....................................229
Хромосомаларда ДНҚ молекулалары өте тығыз орналасады ...........................................231
Нуклеосомалар эукариоттық хромосомалық құрылымының негізгі бірлігі 
болып табылады .....................................................................................................................231
Нуклеосоманың ядролық бөлшегі ДНҚ қалай қапталатынын көрсетеді ...........................232
Нуклеосоманың құрылымы динамикалық болады және ол жиі жағдайда 
АТФ-тәуелді хроматин ремодельдеуші кешендермен катализденетін 
өзгерістерге ұшырайды ..........................................................................................................235
Жиі жағдайда нуклеосомалар компактты хроматин жіпшелеріне қапталады .................237
Қорытынды .............................................................................................................................239
ХРОМАТИННІҢ ҚҰРЫЛЫМЫ МЕН ФУНКЦИЯСЫ ...................................................................239
Гетерохроматин жоғары дәрежеде ұйымдасқан және гендер 
экспрессиясын реттейді .........................................................................................................240
Гетерохроматиндік күй өзін-өзі қалыптастырады ...............................................................240
Гистондар ядролары әртүрлі сайттарда коваленттік модификацияларға 
ұшырайды ...............................................................................................................................242
Хроматин гистондар варианттарының кіші жиынтықтарының 
сайт-спецификалық инсерциясы арқасында қосымша түрлілікке ие болады ..................244
Коваленттік модификациялар мен варианттық гистондар хромосома 
функциясын реттеу мақсатында бірге әрекет етеді ............................................................245
Ридер және райтер белоктарының кешені хромосома бойына спецификалық 
хроматин модификацияларын тарата алады .......................................................................247
Бөгеттік ДНҚ тізбектері ридер-райтер кешендерінің таралуын тежейді және 
көршілес хроматин домендерін ажыратады .......................................................................248
Центромералардағы хроматин варианттық гистондардың спецификалық 
құрылымдарды қалай түзетінін көрсетеді ...........................................................................250
Кейбір хроматин құрылымдары тікелей тұқым қуалай алады ...........................................251

xxviii Толық мазмұны
Бақа эмбриондарына жүргізілген тәжірибелер активациялаушы және 
репрессиялаушы хроматин құрылымдарының эпигенетикалық жолмен 
тұқым қуалайтынын болжауға мүмкіндік береді ................................................................252
Хроматиндік құрылымдар эукариоттық хромосомалардың функциясы 
үшін маңызды .........................................................................................................................253
Қорытынды .............................................................................................................................254
ХРОМОСОМАЛАРДЫҢ ЖАЛПЫ ҚҰРЫЛЫМЫ .......................................................................254
Хромосомалар хроматиннің үлкен ілмектерге ширалады .................................................255
Политендік хромосомалар хроматин құрылымын айқындау үшін өте маңызды ............257
Хроматиннің көптеген формалары болады .........................................................................259
Хроматин ілмектері олардың құрамындағы гендер экспрессияланған кезде 
деконденсацияланады ..........................................................................................................260
Геннің экспрессиясын өзгерту мақсатында хроматин ядроның ішінде 
спецификалық сайттарға жылжуы мүмкін ...........................................................................262
Макромолекулалар торы ядро ішінде айрықша биохимиялық орталар 
жиынтығын қалыптастырады ...............................................................................................262
Митотикалық хромосомалар аса жоғары конденсацияланған болып келеді ..................265
Қорытынды .............................................................................................................................266
ГЕНОМДАР ҚАЛАЙ ДАМИДЫ? ...............................................................................................267
Геномдарды салыстыру функционалды ДНҚ тізбектерін олардың эволюция 
барысындағы консервациясы негізінде көрсетеді ..............................................................268
Геномдық өзгерістер ДНҚ-ны көшіру және түзету механизмдерінің бұзылуы 
және транспозондық ДНҚ элементтерінің әсерінен пайда болады ..................................268
Екі түрдің геномдық тізбектеріндегі айырмашылықтар олардың бөлек 
дамуынан басталған уақыт аралығында пропорционалды түрде пайда болады ............269
ДНҚ тізбектерінің салыстырылуынан құрастырылған филогенетикалық 
шежіре барлық организмдердің байланысын анықтайды .................................................271
Адам мен тышқан хромосомаларын салыстыру геномдар 
құрылымдарының ажырауын көрсетеді ..............................................................................272
Омыртқалылар геномының өлшемі пайда болу барысындағы ДНҚ-ның 
қосылуы мен жоғалуының салыстырмалы деңгейлерін көрсетеді ...................................275
Біз кейбір көне геномдық тізбектерді анықтай аламыз ......................................................276
Көптеген түрлердің тізбектерін салыстыру негізінде функциясы 
белгісіз консервативті ДНҚ тізбектерін анықтауға болады .................................................277
Бұрыннан консервативті болып табылатын тізбектерде орын алған 
өзгерістер эволюцияның маңызды кезеңдерін анықтауға жол ашады .............................278
Гендер экспрессиясын реттейтін ДНҚ тізбектеріндегі мутациялар 
омыртқалылардағы көптеген эволюциялық өзгерістер тудырды .....................................279
Гендер дупликациясы да эволюция барысындағы генетикалық 
жаңалықтың маңызды көзі болады ......................................................................................280
Дупликацияланған гендер ажырайды ..................................................................................281
Глобин гендері туыстастығының эволюциясы ДНҚ дупликацияларының 
организмдер эволюциясына қосатын үлесін көрсетеді ......................................................282
Жаңа белоктарды кодтайтын гендер экзондардың рекомбинациясы 
негізінде түзіле алады ............................................................................................................284
Бейтарап мутациялар, жиі жағдайда, популяцияның көлеміне тәуелді 
мүмкіндікпен осы популяцияда тұрақты болу мақсатында тарайды ................................284
Адам арасындағы түрлілікті талдау барысында көптеген затты білуге болады ...............285
Корытынды .............................................................................................................................288
Мәселелер ..............................................................................................................................289
Әдебиеттер тізімі ....................................................................................................................291

xxix
5-тарау. ДНҚ репликациясы, репарациясы және рекомбинациясы ..................................294
ДНҚ ТІЗБЕГІН ҚАЛПЫНДА ҰСТАУ ...........................................................................................294
Мутациялар жиілігі өте төмен ...............................................................................................295
Мутациялардың төмен жиілігі біз білетін тіршілік үшін өте маңызды ...............................295
Қорытынды .............................................................................................................................296
ДНҚ РЕПЛИКАЦИЯСЫНЫҢ МЕХАНИЗМДЕРІ .........................................................................296
ДНҚ репликациясы мен репарациясы негіздер жұбын құруға негізделеді ......................296
Репликативті айыр асимметриялы болады ..........................................................................298
ДНҚ репликациясының жоғары деңгейдегі мұқияттылығы бірнеше түзету 
механизмдерін қажет етеді ...................................................................................................300
Тек 5’-3’ бағыттағы ДНҚ репликациясы қателерді эффективті түрде 
түзетуге мүмкіншілік береді ..................................................................................................302
Арнайы нуклеотид полимеризациялаушы фермент қалыңқы тізбекте 
қысқа РНҚ праймер молекулаларын синтездейді ..............................................................302
Арнайы белоктар репликативті айыр алдында ДНҚ-ның қос тізбекті 
спиралін тарқатуға көмектеседі ............................................................................................303
Сырғитын сақина жылжитын ДНҚ-полимераза ферментін ДНҚ-да ұстайды ....................306
Репликативтік айырда орналасқан белоктар репликация машинасын 
құру мақсатында бірігеді .......................................................................................................307
Тізбекке бағытталған мисматч репарациялаушы жүйе репликация 
машинасынан кейін қалған репликация қателерін түзейді ................................................309
ДНҚ топоизомеразалары репликация кезінде ДНҚ шатасуын болдыртпайды ................310
Фундаменталдық тұрғыдан қарағанда ДНҚ репликациясы эукариоттар 
мен бактерияларда ұқсас келеді ...........................................................................................312
Қорытынды .............................................................................................................................313
ХРОМОСОМАЛАРДА ДНҚ РЕПЛИКАЦИЯСЫНЫҢ ИНИЦИАЦИЯСЫ МЕН 
ОНЫҢ ІСКЕ АСЫРЫЛУЫ ..........................................................................................................313 
ДНҚ-ның синтезі репликацияның басталу нүктесінде басталады .....................................313
Бактериалды хромосомаларда, әдетте, ДНҚ репликациясының 
бір басталу нүктесі болады ....................................................................................................314
Эукариоттық хромосомаларда көптеген репликация басталу нүктелері болады ............316
Эукариоттарда ДНҚ репликациясы клеткалық циклдың тек бір кезеңінде 
орын алады .............................................................................................................................318
Бір хромосоманың әртүрлі аудандары S фазаның әртүрлі кезеңінде 
репликацияланады .................................................................................................................319
Эукариоттық репликацияның басталу нүктелерімен үлкен мультисуббөліктік 
кешендер байланысады ........................................................................................................319
Репликацияның басталу нүктелерін анықтайтын адам геномының 
ерекшеліктері әлі ашылуда ...................................................................................................321
Репликативтік айырдан кейін жаңа нуклеосомалар құрастырылады ...............................321
Теломераза хромосома ұштарын репликациялайды ..........................................................323
Теломералар хромосома ұштарын сақтайтын арнайы құрылымдарға қапталған ...........324
Теломераның ұзындығы клетка мен организммен реттеледі ...........................................324
Қорытынды .............................................................................................................................326
ДНҚ РЕПАРАЦИЯСЫ ................................................................................................................327
ДНҚ репарациясы болмаған жағдайда кездейсоқ ДНҚ зақымдары тез 
арада ДНҚ тізбегін өзгертер еді ............................................................................................328
ДНҚ-ның қос спиралі тез арада репарацияланады .............................................................331
ДНҚ зақымдануы бірнеше жолмен түзетіле алады.............................................................331
Нуклеотидтің эксцизиялық репарациясының транскрипциямен жұптасуы 
клеткадағы ДНҚ-ның ең маңызды аудандарының эффективті түрде 

xxx Толық мазмұны
репарациялануын қамтамасыз етеді ....................................................................................333
ДНҚ негіздерінің химиясы зақымды анықтауға көмектеседі .............................................334
Арнайы транслизиялық ДНҚ полимеразалары апатты жағдайда қолданылады .............336
Қос тізбекті үзілістер эффективті түрде репарацияланады .................................................337
ДНҚ зақымдары клеткалық циклдың прогрессиясын тежейді ..........................................338
Қорытынды .............................................................................................................................339
ГОМОЛОГТЫ РЕКОМБИНАЦИЯ ..............................................................................................339
Гомологты рекомбинацияның қасиеттері барлық клеткаларға ортақ болады.................339
ДНҚ негіздерінің жұптасуы гомологты рекомбинацияны бағыттайды .............................340
Гомологты рекомбинация ДНҚ-дағы қос тізбекті үзілістерді мінсіз түрде 
түзете алады............................................................................................................................341
Тізбектердің алмасуы RecA/Rad51 белогымен іске асырылады ........................................342
Гомологты рекомбинация бұзылған репликативті айырларды сақтай алады ..................343
Клеткалар ДНҚ репарациясы кезінде гомологты рекомбинацияның 
қолданылуын өте қатаң реттейді ..........................................................................................343
Гомологты рекомбинация мейоз үшін өте маңызды ..........................................................344
Мейотикалық рекомбинация бағдарламаланған қос тізбекті ДНҚ-ның 
үзілісінен басталады ...............................................................................................................345
Мейоз кезінде Холлидэй құрылымдары түзіледі ................................................................347
Мейоз кезінде гомологты рекомбинация кроссоверлер және кроссовер 
емес алмасуларды түзеді .......................................................................................................348
Гомологты рекомбинация, жиі жағдайда, гендер конверсиясын тудырады ....................349
Қорытынды .............................................................................................................................350
ТРАНСПОЗИЦИЯ ЖӘНЕ САЙТ-СПЕЦИФИКАЛЫҚ РЕКОМБИНАЦИЯ .....................................350
Транспозиция көмегімен мобильдік генетикалық элементтер кез келген 
ДНҚ тізбегіне ене алады ........................................................................................................351
ДНҚ-транспозондар кесу-және-енгізу механизмінің көмегімен көше алады ...................351
Кейбір вирустар өздерін қожайын клеткасының хромосомасына енгізу 
үшін транспозициялық механизмді қолданады ..................................................................354
Ретровирустар тәрізді ретротранспозондар белок қабығы болмайтын 
ретровирустарға жиналады ...................................................................................................355
Адам геномының үлкен бөлігі ретровирустық емес ретротранспозондардан 
құралған ..................................................................................................................................355
Әртүрлі организмдерде әртүрлі транспозондық элементтер басым болады ...................356
Геном тізбектері транспозондық элементтердің тасымалданған уақытын 
болжалмалы түрде көрсете алады .......................................................................................356
Консервативті сайт-спецификалық рекомбинация ДНҚ тізбегін қайтымды 
түрде өзгерте алады ...............................................................................................................356
Консервативті сайт-спецификалық рекомбинация гендерді қосу және 
сөндіру үшін қолданыла алады .............................................................................................358
Бактериалды консервативті сайт-спецификалық рекомбиназалар 
клеткалық және даму биологтарының қайталанбас құралына айналды ..........................359
Қорытынды .............................................................................................................................360
Мәселелер ..............................................................................................................................360
Әдебиеттер тізімі ....................................................................................................................364

1

жүктеу/скачать 52,26 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: