и'РНК о о О ПОЛИПЕПТИД РИБОСОМА

Сөйтіп, тұқым қуалайтын информация немесе организмнің 
бойындағы барлық белгілер мен қасиеттердің дамып, қалыптасуының 
жобасы ДНК молекуласында болады. Ал түқым қуалау белок 
биосинтезі арқылы жүзеге асады.
Талқылауға арналган сұрақтар
1. Тұқым қуалаушылықты молекулалық деңгейде зерттеудің 
тарихы неден басталады?
2. Нуклеин қышқылдарының тұқым қуалаушылыққа жауапты 
екендігінің қандай дәлелдері бар?
3. ДН К-ның тұқым қуалаудағы ролін түсіндіріңіз.
4. Трансформация құбылысы дегеніміз не?
5. ДНК-ның репликациялану механизмі қандай?
6. Генетикалық код туралы түсінік беріңіз.
7 РНК-ның түрлерін атаңыз және олардың атқаратын қызметтері 
қандай?
8. Қандай организмдерде РНК генетикалық материалдың ролін 
атқарады?
9. ДНК мен РНК -н ы ң молекулалық қүрамы мен құрылысында 
қандай үқсастықтар мен айырмашылықтар бар?
10. Белок биосинтезі туральг түсінік беріңіз.
128

VII - ТАРАУ
ГЕННІҢ ҚҰРЫЛЫМЫ МЕН ҚЫЗМЕТІ
Геннің құрылымы мен қызметін зерттеу - генетиканың негізгі 
проблемасы. 1865 жылы Г 
Мендель тұқым қуалаушылықтьщ 
дискретті 
(оқшау) 
фактор 
екендігін 
дэлелдеді. 
Ол 
жыныс 
клеткаларында болашақ организмнің белгі- қасиеттерінің дамуын 
анықтайтын тұқым қуалайтын бастамалар болады деген тұжырымға 
келді. Бұдан организмде қайсыбір белгінің бастамасы басқа 
бастамалармен араласып кетпей, таза 
күйінде сақталады және 
жойылып кетпей ұрпақтан 
ұрпаққа беріліп отырады деген 
қорытынды жасалды. Ол кезде клетка туралы ілім жаңа қалыптасып 
келе жатқан болатын, сондықтан Мендель тұқым қуалайтын 
бастаманың орналасқан орнын, оның химиялық құрылымын және 
организм бойындағы белгі немесе қасиетті анықтау механизмін 
түсіндіре алған жоқ.
Соған қарамастан Мендельдің ілімі тұқым қуалаушылықты 
зерттеуде бірінші орын алады және ген теориясының негізіне жатады.
1909 жылы В. Иогансен тұқым қуалайтын бастаманы ген деп 
атауды үсынды. Бірақ ол геннің клетканың қандай элементтермен 
байланысты екендігіне көңіл аударған жоқ.
Ген туралы көзқарасқа Т.Морганның жэне оның шәкірттерінің 
жүргізген зерттеулерінің нәтижесінде түбірлі өзгерістер енгізілді. 
Морган өзінің классикалық еңбектерінің бірін «Ген теориясы» деп 
атады (1926 ж.). Оның айтуынша ген хромосомада болатын түқым
129

қуалаушылықтың өлшем бірлігі. Морганның лабораториясында 
аллельді ге.ндердің арасында болатын кроссинговер құбылысы да 
ашылды.
Тұқым қуалаушылықтың хромосомдық теориясының генетика- 
ның дамуында ерекше орын алуымен қатар, геннің табиғаты мен 
қызметін түсіндіруде кейбір қателіктері де болды. Ол бойынша ген 
бөлінбейтін біртұтас бірлік деп қарастырылды. Соған байланысты 
кроссинговер мен мутацияның механизмдері дұрыс түсіндірілмеді.
Бүл қателіктерді түзетіп, ген теориясын эрі қарай . дамытуда 
Н.П.Дубинин мен А.И.Аголдың зерттеу жұмыстарының ерекше 
маңызы болды. Олардың 20-жылдардың аяқ кезінде дрозофиламен 
жүргізген тәжірибелері геннің бөлінбейтін корпускулалық материал 
емес 
екендігін, 
шын 
мэнінде 
оның 
қүрылысының 
күрделі 
болатындығын көрсетті.
Дрозофила денесіндегі қылшықтардың редукциясын тудыратын 
ген 
мутациясын 
зерттеу 
барысында 
ген 
туралы 
тұқым 
қуалаушылықтың 
бөлінбейтін 
бірлігі 
ретінде 
қалыптасқан 
көзқараспен келіспейтін нәтижелер алынды. Мұнда ген мугациясы 
әртүрлі фенотиптік көріністер берді. Мутацияға ұшыраған бір ғана 
ген болса да, дрозофиланың біреуінің басындағы, екіншісінің тек 
құрсағындағы, үшіншілерінің эрі басы, әрі құрсағындағы қылшықтар 
саны 
азайған. 
Мұндай 
қүбылысты 
түсіндіргеқде 
дрозофила 
денесіндегі қылшықтар өзгерісін анықтайтын ген бірнеше бөлімнен 
түрады деп 
есептелінді. 
Оның 
әрқайсысы дененің 
қайсыбір 
бөлігіндегі 
белгіні 
анықтайды 
жэне 
олардың 
ж еке-ж еке 
мутациялануы мүмкін. Бүл қүбылыс сатылы аллелизм деп аталды.
130

Сонда геннің өзі трансгендер деп аталатын эртүрлі бөлімдерден 
тұратын болып шықты.
Кейінінен К.Оливер жалған аллелизм деп аталатын тағы бір 
құбылысты ашты. Көзшелерінің құрылысын өзгертетін мутантты гені 
бар дрозофила шыбындарын будандастырғанда олардың көптеген 
ұрпақтарының ішінен аздаған мөлшерде жабайы типіне ұқсас 
дарақтар алынған. Бұл құбылыс дроздофила көзшелерінің (фасетка) 
құрылысын өзгертетін мутация бір геннің қатар жатқан екі бөлімін 
қамтитындығына байланысты деп түсіндіріледі.
Егер осындай екі ұқсас, бірақ бір геннің екі жақ бөлімінде 
орналасқан мутациясы бар будан дарақта кроссинговер пайда болса, 
онда жабайы типтің хромосомасы қайтадан қалыптасады. Сондықтан 
фенотиптері бірдей болып қалыптасатын, бірақ кроссинговер кезінде 
рекомбинациялануга қабілетті мутациялардың түзілуі псевдоаллель- 
ділік (жалған аллельділік) деп аталады.
Геннің қүрылымы мен қызметін әрі қарай тереңдете зерттеу ол 
туралы қалыптасқан бүрынгы түсініктерді өзгертуге мүмкіндік 
туғызды. Ген - белгілі бір белгінің немесе қасиеттің дамуын 
бақылайтын хромосоманың бөлімі деп қарастырылатын болды. Оның 
өзі белгілі үзындықта болады жэне өзінің қызметтері жағынан 
эртүрлі болып келетін жеке-жеке бірліктерден түрады. Сонымен 
қатар олар кроссинговер арқылы ажырап кетіп, өз бетінше 
мутациялануы да мүмкін.
Ген туралы қазіргі көзқарастың жедел дамуына америка физигі 
эрі генетигі С.Бензердің жүргізген зерттеулерінің көп эсері болды.
131

Соның негізінде генетикада геннің бөлінуі жэне оны құрайтын 
біршама бірліктердің қызметтері жайлы түсініктер қалыптасты.
Т4 
фагымен 
жүргізген 
тәжірибелерінде 
Бензер 
бүрын 
дрозофилада белгілі болғандай геннің толып жатқан өте үсақ, 
рекомбинациялану қабілеттері бар бірліктерден түратынын дәлелдеді. 
Геннің бойындағы нуклеотидтердің бір ізді болып орналасуы 
олардың ДНК молекуласындағы орналасуының көрінісі екендігі 
анықталды.
Фагты пайдалану 
кезінде генетикалық анализ жасаудың 
мүмкіншілігі жоғары екендігі соншалықты, ДНК-ның бір - біріне өте 
жақын орналасқан бөлімдері арасында болатын рекомбинацияларды 
да анықтауға болады. Ең қысқа бөлімі кроссинговер арқылы 
бөлінбейді, соған байланысты, ол рекомбинация бөлігі болып 
есептеледі. Бензер оны рекон деп атады.
ДНК молекуласының мутация пайда болатын ең ұсақ бөлігі 
мутон деп аталады. Алғашқыда Бензер тәжірибесіне сүйеніп мутон 
бес нуклеотидтен түрады делінген болатын, кейіннен оның бір ғана 
нуклеотидке сэйкес келетіндігі анықталды.
Кейбір генетикалық еңбектерде мутонның орнына мутация 
бірлігі ретінде сайт деген ұғым қолданылады. Бірақ сайт бір емес 
бірнеше нуклеотидтен тұрады.
Бірін - бірі толықтыратын түрлі бөліктерге бөлінбейтін үсақ 
функционалдық бірлікті 
Бензер 
цистрон 
деп 
атады. 
Жалпы 
қызметтері бір-біріне байланысты бірнеше цистрондар бірігіп 
оперонды құрайды.
132

Бензердің 
Т4 
фагының 
генетикасын 
зерттеу 
бағытында 
жүргізген жұмыстарының жорамалды тұстары көбірек болғанымен, 
ген теориясын эрі қарай дамытуда оның үлкен маңызы болды. Оның 
вирустармен жүргізген зерттеулерінің нәтижесінде геннің үш түрлі 
қасиеті: қызметі, мутация мен рекомбинацияның ылғи да сәйкес келе 
бермейтіндігі жэне оның тұқым қуалаушылықтың тұтас бірлігі емес 
екендігі анықталды.
Қазіргі түрғыдан алғанда ген - белок молекуласының бір 
полипептидті тізбегіндегі амин қышқылдарының орналасу ретін 
бақылайтын ДНК молекуласының бір бөлімі. Ол организмнің 
дамуында өзіндік әсері бар хромосоманың бір локусы (бөлімі) болып 
есептеледі.
Ген 
- түрлі 
бөліктерге 
бөлінетін, 
күрделі 
молекулалы 
биологиялық қүрылым. Ол төменгі бірліктер - нуклеотидтерден 
түрады. Олардың саны мен орналасу реті әрбір жеке геннің 
ерекшелігін сипаттайды. Кез-келген геннің өзіне тән молекулалық 
массасы және нуклеотидтерінің саны болады.
Геннің мөлшері өзінің бақылауымен синтезделетін белоктың 
мөлшеріне байланысты. Көпшілік белоктардың қүрамына шамамен 
300-500 амин қышқылы енеді. Егер нуклеотидтердің бір жүбының 
молекулалық массасы 660-қа тең екенін ескерсек, ал орташа ген 1500 
нуклеотид жүбынан тұратын болса, онда геннің молекулалық 
массасы 1000000 шамасында болып шыгады. Есептеулер бойынша 
шамамен пішен таяқшасында 103, дрозофилада 105, ал адамда 107 ген 
бар.
133

Тұқым қуалаушылықтың элементі ретінде ген хромосоманың 
құрамына енеді. Әрбір ген тек біртұтас генотип жүйесінде ғана 
қызмет атқара алады. Гендер организмдегі биохимиялық жэне 
морфологиялық жіктелу (дифференцировка) процестерін анықтайды.
Нуклеин қышқылдарының құрылымы мен қызметін зерттеудегі 
жэне генетикалық эксперименттің техникасын жетілдірудегі қол 
жеткен табыстар гендерді таза күйінде бөліп алуға, сол сияқты 
оларды химиялық жолмен синтездеуге мүмкіндік туғызды.
Геномның қүрамындағы жүздеген, мыңдаған гендердің ішінен 
бір генді бөліп алу өте күрделі нәрсе. Оны 1969 жылы американдық 
оқымысты Дж. Беквит тұңғыш рет жүзеге асырды. Мүнда Фагтің 
бактерия хромосомасына өту қабілеті пайдаланылды. Екі туыстас фаг 
лямда ( 
X
) мен q 
80. E.Coli бактериясы хромосомасының екі 
нүктесінде орналасқан. Соларға көршілес нүктеге фермент - (3 
галактозидазаны бақылайтын ген апарылған (транслокацияланған). 
Содан кейін арнайы ферменттің көмегімен ол ген, яғни үзындығы 1,4 
мкм-дей ДНК бөлшегі бөлініп алынған.
Қазір генді бөліп алу жөніндегі эксперименттер әрі қарай 
дамытылып, оның жетілдірген жаңа эдістері ойластырылуда.
1970 
жылы 
американдық 
оқымысты 
Г 
Корананың 
лабораториясында ген химиялық жолмен алғашқы рет қолдан 
синтезделді. Ол химиялық жолмен 77 дезоксирибонуклеотидті ДНК 
тізбегіне біріктірді. Тізбектің бөлшектері бір - бірімен лигаза 
ферментінің 
көмегімен 
байланыстырылды. 
Осындай 
жолмен 
синтезделген қос жіпше спиральга оратылды. Осылайша қолдан 
жасалған биополимер ашыту бактериясының геномында болатын
134

аланинді ТРНК геніне айналдырды. Бұл эксперимент биоорганикалық 
химияның керемет жетістігі болып есептеледі.
1972 жылы көптеген елдерде қан гемоглобині құрамына енетін 
белок - глобиннің түзілуін бақылайтын генді ферментативтік жолмен 
синтездеу жөнінде тәжірибелер жүргізіле бастады. Матрица ретінде 
қоян мен тышқан клеткалары гемоглобинінің информациялық РНК- 
сы пайдаланылды. Осындай ИРНК матрицасында кері транскриптаза 
ферментінің көмегімен тиісті ген синтезделді. Алынған жасанды ДНК 
молекуласының мөлшері матрица болған ИРНК мөлшеріне сәйкес 
келді.
Жасанды гендердің табиғи гендерге ұқсастығын дәлелдеу үшін 
олардың биологиялық активтілігі тексеріледі. Мысалы, Америкада 
Массачусетс технологиялық институтында қарапайым бактерия гені 
қолдан синтезделген. Оны тірі бактерияға апарып салғанда табиғи ген 
сияқты қызмет атқарған.
Қазіргі кезде гендерді ферментативтік жолмен синтездеу 
көптеген елдерде кеңінен жолға қойылып отыр.

жүктеу/скачать 8,63 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: