ОҚулық Қазақстан Республикасы Білім жəне ғылым министрлігі бекіткен Алматы, 2011 2

34
алмастырылуы  мен  модификацияланған  жасушаның  аналық  жатырына  ендірілуі
себебінен, одан  денелік  жасуша  алынған  ағзаның  толықтай  көшірмесі  дамып
шығатынын айтуға болады.
Денелік  жасушалардың  ядросын  тасымалдау  жұмыстарының  жалпы  схемасы
келесі 8-ші суретте берілген.
8-сурет. Денелік (сомалық) жасуша ядросын ауыстыру
(Ш. Уолкер. Биотехнология /Путеводитель, 2008.)
Терапиялық  мақсатта  эмбрионалдық  діңгек  жасушаларын  пайдалану
мүмкіндігі  өте  жоғары. Эмбриональдық  діңгек  жасушаларының  желісін  тікелей
емделетін  ауыру  адамның  денелік  жасушаларын  қолдану  арқылы  да  алуға  болады.
Теория  бойынша, осындай  жолмен  дайындалған  эмбриональдық  діңгек
жасушаларын, науқас  адамның  ауру  мүшесіне  егу  арқылы, оның  қайта  қалпына
келуін  қамтамасыз  етуге  болады. Болашақта  эмбриональдық  жасушаларын
пайдалану  мүмкіндігі  кеңейіп, адам  ағзасына  қажетті  мүшелерді  толықтай  өсіріп
шығару бағытындағы жұмыстар өз жалғасын табады деген болжамдар жасалынуда.
Осындай  жолмен  дайындалған  мүшелердің  пациенттің  денелік  жасушаларынан
дамуы  себепті, иммундық  жауап  реакциясының  туындауына  ешқандай  мүмкіндік
туылмайды. Алайда  бүтіндей  бір  мүшені  өсіріп  шығару  деңгейіне  жету  үшін,
жасушаның  мамандану  үдерістері  жөнінде  түпкілікті  зерттеулер  жүргізіліп,

35
толықтай мəліметтер алынуы қажет. Сонымен бірге, егерде науқас адам бір аурудан
тұқым  қуалаушылық  қабілетке  ие  болса, одан  дайындалған  эмбрионалдық
жасушалардың да сол кеселді қайтадан ағзаға апару мүмкіндігі де сейілмейді.
Денелік жасушалар ядросын тасымалдау технологиясын пайдаланудың өзіндік
шектеулері  мен  кемшіліктері  де  бар. Мысалы, денелік  жасушалардың  ядросын
тасымалдау 
технологиясын 
қолдану 
арқылы 
жасалынған 
клондардың,
эмбрионалдық  даму  кезеңдерінің  соңғы  мерзімдерінде, түсік  тасталу  қауіпі  немесе
əртүрлі  кемістердің туылу мүмкіндіктері де жоғары келеді. Сонымен бірге, мұндай
технологияны  адамдарға  қолдану  мүмкіндігінің  туындауы  себепті, қоғамдағы
пікірлердің қалыптасуы мен оның моральдық-этикалық тұстары да ескерілуі қажет.
4.1 Адам жəне жануарлар жасушаларын биотехнологияда пайдаланудың
маңызы
Биотехнологияда  адам  жəне  жануарлар  жасушаларын  пайдаланудың  кезеңі
1949 жылдан  басталады. Ол  кезде  американдық  бір  топ  ғалымдар  Эндерс, Уоллес
жəне Робинс адам ұрығының, бұлшық ет жəне тері жасушаларының дақылдарында
полиомиелит  ауруының  вирусын  өсірген. Соңынан  вирустарға  көбірек  адам
ұрығының  жəне  ересек  маймылдың  бүйрек  жасушалары, тауық  эмбрионының
амниотикалық  қабығы  өзіне  тез  қабылдағыш  болып  келетіні  анықталды.
Тəжірибелік зерттеу жұмыстарының барысында əрдайым дақылда болатын, егілетін
жасушалар  желілері (линия) алынды. Мысалы, олардың  қатарында  жатыр
мойнының  карцинома  жасушалары (НеІа), асыранды  атжалмандардың (хомяктар)
эмбриондарының  бүйрек  жасушалары (ВНК-21), жасыл  мешіндердің (зеленые
мартышки) бүйрек  жасушаларын (Vero) айтуға  болады. Олар  əлемдегі  көптеген
зертханаларда  вирустарды  бөліп  алуда  жəне  таза  вирустық  дəрмектер  өндіруде,
вирустық  инфекцияларды  зерттеуде, аурулардың  профилактикалық  алдын-алу  мен
емдеу  шараларына  арналған  вакцина  дайындау  үшін  пайдаланылады. Егілетін
жасушалық  дақылдарды  алғанға  дейін  вирустар  біріншілік  жасушалар
дақылдарында  өсіріледі. Жаңа  əдіс  вирустарды  таза  күйінде  бөліп  алумен  қатар,
диагностикалық  жəне  профилактикалық  вакцина  дайындау  үшін  қажетті  вирустық
материалдарды үлкен масштабта өңдеуге мүмкіндік туғызды.
Адам  жəне  жануарлардың  жасушалық  дақылдарын басқа  да  бағалы  заттарды
алу мақсатында пайдаланылуы – дифференцияланған жасушарды дақылдау, егілетін
жасушалардың  тұрақсыздығын  реттеу  сияқты  мəселелерді  шешумен  тығыз
байланысты. Сондықтан, қазіргі  кезде  жасушалық  дақылдардың  биотехнологияға
үлкен жетістікпен енгізілген мысалдарының саны өте аз. Мысал ретінде, адам жəне
тышқан  жасушаларының  суспензиялық  дақылдары  арқылы  антивирустық
гликопротеид-интерферонын, сонымен  қатар  тəжірибе  жүзінде  адам, өгіз  жəне
шошқа  ұйқы  безінің  бета-жасушасының  егілетін  желілерін  пайдалану  арқылы
инсулин гормонын өндіруді айтуға болады.
Жасушаларды  дақылға  айналдыру  үдерісінде  жасуша  аралық  байланыстар
бұзылып, механикалық  зақымданудың  нəтижесінде  жасушаның  беті  өзгеріске
ұшырайды, сондықтан, жасушалық  дақылдар  əдісінің  əрі  қарай  жетілуі,
жасушалардың  организмдегі  күйін  ескере  отырып, дақылдау  жағдайларын

36
қалыптастыру (оптимизация) жəне  тұрақтандыру (стабилизация) əдістерін
қалыптастырумен байланысты болады.
Жасушалар  дақылдарының  бағалы  фенотиптік  белгілерін  ұзақ  уақыт
аралығында  сақтап  қалуы  да  шешімді  талап  ететін  мəселелердің  бірі  болып
табылады. Осындай  шешімнің  бір  жолы – қалыпты  диффенцияланған  жəне
трансформацияланған  жасушаларды  біріктіру  нəтижесінде  түзілген, гибридті
жасушаларды алу болып табылады. Мысалы, қалыпты лимфоциттер мен миеломды
жасушаларды біріктіруден алынған гибрид, дақылдану үдерісінде шексіз өсуге жəне
белгілі антиденелер синтездеуге қабілетті болып келеді. Гибридомды əдісі – бір ғана
антигенді  детерминантқа  қарсы  бағытталған  жəне  жоғары  спецификациялық, бір
жасушаның ұрпағы түзетін моноклональді антидене алуға мүмкіндік береді. Қазіргі
кезде моноклональді антидене өндірісі биотехнологияда маңызды орын алады.
Моноклональді антиденелері – ферменттер мен ақуыздардың полиморфизмін,
өсуді  реттеу  механизмін, денелік (сомалық) жасушалардың  пролиферациясын,
сəйкессіздіктің  антигендерін, дифференцияланған  жасушалардың  əртүрлі  типін
сипаттайтын антигендерді зерттеу мақсаттарында пайдаланылады.
Моноклональді  антиденелердің  тағы  бір  практикалық  маңыздылығы –
диагностикалық, емдік жəне профилактикалық заттар ретінде, биологиялық активті
заттардың  таза  дəрмектерін (лейкоциттік  интерферон) алуда  қолданылуы.
Гибридомдық  əдістің  қолданылуына  байланысты, оның  өндірістік  маңыздылығы
жөнінде  американдық  қаржылық  мекемелерінің  деректері  бойынша  мынадай
фактілерді  келтіруге  болады: 1987 жылы  моноклональді  антидене  негізіндегі
даиагностикалық  дəрмектерді  өндіруге 500 млн. доллар, ал 1990 жылы  тек  қатерлі
ісік (рак) ауруларының  диагностикумдарын  алуға 2 млрд. доллар  қаржы
жұмсалынған. Ғалымдар  көптеген  қан  ауруларына  да  қарсы  күрес  жүргізуде, осы
мəселені шешудің бір жолы – “қолдан қан жасау” болып есептеледі.
Биотехнология  жетістіктері  мал  шаруашылығында  да  қолданылады. Бұл
бағытта аурулардың алдын алу, диагностикалау жəне моноклональды антиденелерді
пайдалана отырып емдеу, мал тұқымдарын генетикалық тұрғыдан жақсарту сияқты
жұмыстарды  айтуға  болады. Қазіргі  кезде  малдарды  қолдан  ұрықтандыру
мəселесінде де биотехнология əдістері кеңінен қолданылуда.
4.2 Жасушалық биотехнологияның болашағы жəне даму бағыттары
Биотехнологиясының қарқынды дамып келе жатқан бағыты – биоэлектроника
– биологиялық  организмдердің  құрылымдары  жəне  электронды  құрылымдарымен
тығыз  байланысты. Оларға: биологиялық  сенсорлар (биосенсор), биологиялық
микрочиптер (биочиптер), биотесттер  жатады. «Биосенсор»  деген  терминді
айқындайтын  компоненттің  болуын  тікелей  қоятын  биологиялық  материал:
ферменттер, жасушалар, бактериялар, ашытқы, антигендер, антиденелер,
липосомалар, органеллалар, рецепторлар, ДНҚ бар сезімді қабат. Бұл компоненттің
шоғырлануымен  функциональды  байланысты, дабылды  шығаратын  құрылғыны
түсіну  қажет. Конструкциялық  түрде  биосенсор – бір-бірімен  тығыз  байланыстағы
екі  биохимиялық  жəне  физикалық  түрлендірігіш  немесе  трансдюсерден  тұратын
құрамдас құрылғы. Қазіргі уақытта биосенсорлардың бірнеше түрлері бар. Олардың

37
қатарында – хеми- жəне  биолюминисценция  негізіндегі  ферменттік  электродтар,
ферменттік микрокалориметрлік датчиктер жəне биодатчиктерді айтуға болады.
Биологиялық  микрочиптер – əртүрлі  биохимиялық  талдауларды  жүргізу
үшін  қолданылатын  кішкентай  құрылғылар. Бұл – талданатын  нұсқалар
құрамындағы  кез-келген  заттармен  өзара  əрекеттесе  алатын, реакцияға  қабілетті
агенттер түрлері салынған микропластинкалар. Оларда талданатын ерітпелерде бар
заттардың  молекуларын  іріктеп  байланыстыратын  функциональдық  жағдайдағы
биологиялық белсенді макромолекулалар химиялық байланған. Биочиптің құрамына
келетін  болсақ, көптеген  көзге  əрең  көрінетін, əрқайсысының  диаметрі 100
микроннан кіші, жартылай сфералық гидрогендік ұяшықтарға салынған, үлкен емес
əйнектен жасалған пластинкадан тұрады.
Ғалымдар  əртүрлі  заттарды  жылдам  жəне  өте  нақты  айқындауға  мүмкіндік
беретін  биочиптік-тест  жүйелерін  ойлап  шығарды. Кейбір  аурулардың  бастапқы
кезеңдерінде  ақуыз  қатарында  аздаған  өзгерістер  болып  жатады. Осындай
өзгерістерді дер кезінде байқап, алдын-ала профилактикалық шараларды жасау үшін
өте  қажетті  болып  табылатын  жаңа  ғылым  саласы – протеомика, ақуыздарды
зерттеуге, олардың  тірі  организмдердегі  синтезіне, бір-бірімен  өзара  əрекеттесуіне
жəне  күрделі  қатынастарға  негізделетіні  жөнінде  оқулық  материалдарының  келесі
тарауларында толықтай беріледі. Ресейлік жəне француз ғылымдары ақуыздардағы
өзгерістерді табуға жəне талдауға қабілетті қондырғылар жасауда.
Протеомиканың  негізгі  бір  бағыты – ақуыздың  өзара  байланысын  жəне
молекула  үсті  кешенінде  орналасуын  анықтау. Бұл  бағыт  биохимиялық  үдерістер
жасушада  құрылған  жəне  олар  ферменттер, рецепторлар  жəне  т. б. белсенді
байланыстарды  таңдау  арқылы  жасалды. Ақуыздар  арасындағы  байланысты
анықтау  үшін  ашытқының  екі  гибридті  жүйесін  қолданады. Бұл  əдіс  ақуыз-ақуыз,
ақуыз-ДНҚ, ақуыз-РНҚ  байланыстарын  анықтайды. Ғалымдар  протеомика
саласында  ақуыздардың  өндірілуін  жəне  олардың  денедегі  ақуыздардың  ауысу
декомпозициясын, сондай-ақ организмде синтезделуінен кейінгі ақуыздардың қалай
модификацияланатынын  зерттеуде. Қазіргі  кезде  нарықтағы  фармакологиялық
заттардың 95%-ы  протеиннің  əсеріне  мақсатталған. «Thermo Finnigan» (АҚШ)
компаниясы  жоғары технологиялық талдаушы  құралдарды  жасайды. Бұл компания
хроматография, массалық спектрометрия жəне бағдарламалық өнімдерді шығарумен
қатар, осы  бағытта  өз  күштерімен  жаңа  құралдар  дайындаумен  айналысуда.
Мысалы, ақуыздық чиптерді.
Ақуыздық  микрочиптерді əзірлеу өте  күрделі  жұмыс  болып табылғандықтан,
үлкен инвестициялар тартуды қажет етеді. Қазіргі кезде «Сiphergen Inc» компаниясы
ең  танымал  ақуыздық  чип  шығарушы  болып  танылады. Бұл  компания
хроматографиялық  ақуыздық  чиптер  мен  масс. спектрометрлік  детекторды
(анықтаушы) байланыстыратын  қондырғы  жасап  шығарды (Protein Chip System).
Аталған  жүйе  күрделі  биологиялық  ортадағы  паталогиялық  жағдайдағы
биомаркерлерді  іздейді. Бірінші  топ – ДНҚ-чиптерінің  миниатюралық  құрылымы
жасалып, моноклональді  антиденелер  немесе  олардың  аналогы  маркерлерге
микроөріс  құруға  қолданылады. Бұл  құралдар, гендер  мен  оның  құрамдас
бөліктерінің  өзара  нəзік  байланыстарының  реттелуін  зерттеу  мақсатындағы,
молекулалық биологияның іргелі міндеттерін орындай алады деп есептелінуде.

38
Голландиялық «Glaucus Proteomics» фирмасы  осы  бағыттағы  жұмыстарында
жетекші  орынды  алады. Қазіргі  күні  нарыққа  цитокинді, күйзелісті  қоздыратын
ақуызды анықтайтын арнаулы чиптері шығарылған. Екінші топ – in vitro трансляция
арқылы  жүзеге  асатын  ақуыз-ақуыз  байланысы  жəне  фазаға  азықты  жағу PISA
(Protein In Sity Array) трансляцияның  жасуша  жүйесін  жəне  ПТР-азықты  қолдану
арқылы ақуыздарды тасымалдайды. Ақуыздық чипті шығаратын тағы бір компания
«WITA Proteomics». Жасушалық 
дақылға 
тигізетін 
токсиндік 
əсерді
идентификациялауға  арналған 2Д-электрофорезі  сияқты  ақуыздық  биочип
технологиясы  өте  қарқынды  дамып, медициналық  диагностикада  жəне  жаңа  дəрі-
дəрмектерді сынауда да кеңінен қолданылуда.
Биоселективтік  датчиктерін  ионоселективті  электродтар  бетіне  бүкіл
микроорганизмдер  жасушаларын  немесе  ұлпаларын  жұқтыру  арқылы  жасайды.
Мысалы, Neurospora europea  бактерияларын NH
3
, ал  сірке  қышқылын  анықтау
мақсатында Trichosporon brassiacae пайдаланылады.
Сонымен бірге сенсорлар ретінде өте жоғары сезімталдық қабілетке ие болып
табылатын  моноклональді  антиденелері  де  пайдаланылады. Биодатчиктер  мен
биочиптерін  жасауда  əлемдегі  жетекші  орындарды Hitachi, Sharp сияқты  Жапон
компаниялары алады.
Қазіргі  кезде, өткізгіштік  қасиетін  ақуыз  молекуласы  атқаратын, жартылай
өткізгіштіктер  типтері  жасап  шығарылуда. Осындай  ферменттік  негізден  тұратын
жүйелердің, кремнийден  жасалынатын  өткізгіштерімен  салыстырғанда, жоғары
қабілетке  ие  екендіктері  анықталған. Мұндай  биочиптер  шағын  көлемді, сенімді
жəне  өздігінен  ұйымдасуға  қабілетті  болып  келеді. Мəселен, Sony деген  Жапон
компаниясы, бактериялар  өнімі  болып  табылатын, целлюлозадан  жасалынатын
жоғары  акустикалық  қабілетке  ие  жүйелерін  ойлап  тапқан. Гель  тəрізді  целлюлоза
арнайы кептіріледі. Осындай өнім құрылысы бойынша көптеген майда ұяшықтардан
(сот) тұруы  себепті, акустикалық  жүйелерге  лайықты  жалпақ  диафрагма  ретінде
пайдаланылады.
Соңғы  жылдары  ДНҚ  технологияларының  жетістіктері – биочиптердің
дамуына  байланысты, қатты  жазықтарда  айқын  молекулалардың  селективтік
сорбция үдерістерін, детекцияның физикалық əдістерін қолданатын, ДНҚ-сенсорлар
деп  аталатын  чиптері  кеңінен  пайдаланыла  бастады. ДНҚ-сенсор  жоғары  сезімді,
шағын  көлемді, кіші  көлемде  өлшеудің  байланыссыз  əдісін  іске  асырады  жəне
қолданылуы  оңай  болып  келеді. Қазіргі  уақытта  əртүрлі  фирмалардың
бағдарламалық 
қамтамасыз 
етуімен 
нейлондық
мембраналар
–
микроорганизмдердің, өсімдіктердің, сүтқоректілердің  жəне  адамның  гендерімен
сүзгіштерге негізделетін ДНҚ-микрочиптердің шығуына қол жеткізілді.

39
ІІ тарау бойынша өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар мен тапсырмалар.
1. Жасушалық инженерия ғылымының зерттеу аясы не?
2. Денелік жасушаларын гибридизациялаудың үдерістері қандай кезеңдерден
тұрады?
3. Денелік  жасушаларын  гибридизациялау  үдерісін  пайдалану  адамдарғ
а
қандай мүмкіндіктер береді?
4. Хайуандар  жасушаларын  өсірудің  негізгі  бағыттары  қандай? Олардың
мəнін түсіндіріңіз.
5. Жасанды  ортада  өсіру  үшін  қандай  жасушаларды  таңдап  алған  дұрыс  деп
ойлайсыз?
6. «Өлмейтін» қабілетке қандай ұлпаларынан алынған жасушалар ие болады?
Денелік жəне ұрықтық жасушаларының басты ерекшеліктері қандай?
7. Эмбриональдық  діңгек  жасушаларының  басты  ерекшеліктері  мен
артықшылықтары қандай?
8. Гематопоэтикалық  жасушалар  дегеніміз  не  жəне  олардың  қолданылу
мүмкіндіктері қандай?
9. Плюрипотентті  діңгек  жасушалары  дегеніміз  не? Олардың  қолдану
мүмкіндігінің болашағы қандай деп ойлайсыз?
10. Ересек  діңгек  жасушалары  қандай  ағзадан  алынады, олардың  басты
ерекшеліктері жəне қандай мақсатта қолдануға болады?
11. Ересек діңгек жасушаларының басқа  ағзаға  қабылданбай  қоюының  басты
себебі неде?
12. Эмбрионалдық діңгек жасушалары қандай ағзалардан алынады?
13. Эмбрионалдық 
жасушаларының 
басты 
артықшылықтыры 
жəне
медицинада қолданылу мүмкіндігінің болашағы қандай?
14. Медицинада  тəжірибелерге  қажетті  эмбриональдық  діңгек  жасушалары
қалай алынады?
15. Эмбриональдық  діңгек  жасушаларының  желісін  дайындауда, қандай
сатыға дейін өсіріп қадағалайды?
16. Жасуша  желілері  не  үшін  ауық-ауық  жаңа  жасушалармен  ауыстырылып
тұру қажет?
17. Жасушаларды клондау жұмыстарының практикалық маңызы қандай?
18. Жасушаларды клондау жұмыстары қалай жүзеге асырылады?
19. Жасушаларды клондау жұмыстарын адамдарға қолдануға бола ма?
20. Биотехнологияда адам  жəне  жануарлар  клеткаларын  пайдалану  қай
жылдан басталады?
21.Гибридомды əдіс дегеніміз не? Қазіргі  кезде  моноклональді  антительдерді
қандай мақсатта қолданады?
22. Моноклональді  антиденелерді  қолданудың  практикалық  маңыздылығы
мен болашағы қандай?
23. Биоэлектрониканың болашағы мен мүмкіндіктері қандай деп ойлайсыз?
24.  Биосенсорлардың қанша түрлері бар?
25.  Биологиялық  жəне  ақуыздық  микрочиптер  дегеніміз  не  жəне  олардың
қолданылу аймағы мен болашағы қандай?

40
ІІІ тарау
АҚУЫЗДЫҚ ИНЖЕНЕРИЯ НЕМЕСЕ ПРОТЕОМИКА НЕГІЗДЕРІ
Ақуыздар құрылымы
Биотехнологиядағы масштабты зерттеулер қатарына жататын «Адам геномы»
басталар  алдында, ғалымдар  алда 100 мың  шамасындағы  гендердің  нуклеотидтік
тізбегін анықтау керек болатын шығар деп топшылаған болатын. Олар адамдардағы
100 мың жасуша ақуызының əрқайсысына тиісті өз гендері бар деп ойлаған еді. Осы
зерттеулерді  жүргізу  барысында  тек  қана 25-30 мың  геннің  ғана  анықталуы, əрбір
геннің бірнеше ақуыз синтезіне жауап беретініне көз жеткізді.
1838 жылы  голландия  ғалымы  Мульдер  алғаш  рет  барлық  тірі  ағзаларда
кездесетін  күрделі  органикалық  затты  белгілеу  үшін «протеин» (ақуыз) терминін
қолданған  болатын. Тірі  ағзаның  құрамына  кіретін  ақуыздар  немесе  протеиндер
(грекшеден protos – бірінші, алғашқы) органикалық  қосылыстардың 50-85%-ын
құрайды.
1871 жылы  орыс  химигі  Н.Н.Любавин  ақуыздардың  амин  қышқылдарынан
тұратынын анықтады.
Қазіргі  кезде  көптеген  аурулардың  шығу  себебі, ақуыз  метаболизмінің
бұзылуынан  туындайтыны  белгілі  болып  отыр. Сондықтан, ақуыздар  мен  олардың
жұретін  зат  алмасу  ерекшеліктерінің  терең  зерттелуі, денсаулық  сақтау  саласында
гендерді  зерттеудегіден  де  артық  жетістіктеріне  алып  келуі  мүмкін  деген  пікірлер
жасалынуда.
Ғылымдағы  ақуыздар  түзілуі  мен  олардағы  метаболизм  үдерісінің  жүруін
зерттейтін бағыт – протеомика деп атала бастады.
Ақуыздардың  құрылымына  тоқталу  үшін, олар  жөніндегі  бірнеше  маңызды
мəселелерді  еске  түсіруге  тура  келеді. Ақуыздардың  амин  қышқылдарынан
тұратыны  белгілі. Амин  қышқылдарының  шеткі  жақ  үзіктері (цепь), кейбір
жағдайларда  циклдық  құрылым  түзетін  көмірсутекті  үзіктерінен  құрылады. Амин
қышқылдары  өз  кезегінде, аминдік  топтарынан (–NH
2
) жəне  карбоксилді
топтарынан (–СООН) тұратыны  бізге  белгілі. Амин  қышқылдары  бір-бірімен
пептидтік байланыс арқылы жалғаса келе, полимер түзеді.
Пептидтік байланыс – бір амин қышқылының аминдік тобы мен екінші амин
қышқылының карбоксильді тобы жалғасуы арқылы жүзеге асады (сурет -9).
9-сурет. Пептидтік байланыстың түзілуі

41
Көптеген  ақуыздардағы  тиесілі  атқарылатын  жұмыстардың  дұрыс  жүруі,
олардың  пішіні  мен  құрылымына  байланысты  болады. Құрамына  бірдей  амин
қышқылдарының 
түрлері 
кіргенімен, өздерінің 
молекуласында 
амин
қышқылдарының  орналасуы  бойынша  айырмашылықтары  байқалған  ақуыздардың
пішіндері əр қилы келеді жəне соған сəйкес атқаратын қызметтері де өзгеше болады.
Сонымен бірге, бір-біріне өте ұқсас ақуыздар бірдей қызметтерді атқаруы да, атқара
алмауы да мүмкін.
Ақуыздардың құрылымының төрт түрі белгілі:
-бірінші  реттік  құрылымы – амин  қышқылдары  қалдықтарының  бір-бірімен
пептидтік  байланыс  арқылы  тізбектеле  жалғасуы (сурет-10). Ақуыздың  бұл  түрі
рибосомада қалыптасады.
10-сурет. Ақуыздың бірінші реттік құрылымы
-екінші  реттік  құрылымы – радикалдар  арасындағы  сутектік  байланысының
пайда болуы себепті, ақуыз молекуласының жекелеген бөліктері спираль тəрізденіп
бұрала бастайды, немесе қыртысты қабаттар түзеді (сурет-11).
11-сурет. Ақуыздың екінші реттік құрылымы

42
-үшінші  реттік  құрылымы – мұндағы  пайда  болатын  қосымша  байланыстар
нəтижесінде көрініс табады (сурет-12).
12-сурет. Ақуыздың үшінші реттік құрылымы
-Төртінші реттік құрылымы – көптеген ақуыздарда (бірақ барлығында емес)
кездесетін, үшіншілік  құрылымы  бар  бірнеше  ақуыз  молекуласының, бір-бірімен
амин  қышқылдарының  радикалдары  арқылы  байланысқа  түсуі  нəтижесінде  пайда
болады. Мұның  нəтижесінде  шар  тəрізді  молекулалы (глобулярлы  ақуыздары)
немесе  жіпшумақ  тəрізденген (фибриллярлы) ақуыздыр  қалыптасады. Ферменттік
белсенділік  көрсету  қабілетіне  ие  ақуыздар – көбінесе  глобулярлы (сурет-13), ал
құрылымдық  ақуыздары – фибриллярлы  тобына  жатады (мысалы  шаш  немесе
бұлшық еттері құрамына кіретіндер).
13-сурет. Ақуыздың төртінші реттік құрылымы

43
Радикалдар  арасындағы  өзара  əрекеттер  байланыстардың  бірнеше  түрлері
арқылы жүзеге асырылады. Олар бір-біріне жай ғана тартылуы арқылы (гидрофобты
əрекеттер), не  болмаса  сутектік  байланыс  түзуі  нəтижесінде  бір  атомда  пайда
болатын  бөлімдік  теріс  зарядының  екінші  атомда  көрініс  беретін  оң  зарядқа
тартылуы барысында жүзеге асырылуы мүмкін. Көп таралатын байланыстар түріне
дисульфидті байланыс жатады.
Дисульфидті  байланыс  деп – күкірттің  екі  атомы  арасында  пайда  болатын
ковалентті  байланыс  айтылады. Цистеин  амин  қышқылы  құрамына  кіретіндіктен,
көптеген ақуыздар сульфидтік топтарына ие болады.
Коваленттік  байланыс – электрондардың  жалпыландырылуы, ортақ
электрондық жұптарының түзілуі екендігін еске түсіре кетейік.
Дисульфидтік  байланыс  эукариот  жасушаларының  цитоплазмаларында  пайда
болады. Прокариот жасушаларында болса, мұндай байланыс түрінің пайда болуына
алып  келетін  жағдайлар  қалыптаса  алмайды. Егерде, сіздер, құрылымы  үшін
дисульфидтік  байланысы  өте  қажет  болатын  ақуызды  бактерия  жасушасында
синтездегіңіз  келсе, онда  мұндай  ақуыздың  соңғы  конформациясының  қалыптаса
қоймайтынын есепке алуыңыз керек болады. Сонымен, сіздер жасуша метаболизмін
оған  жат  болып  келетін  ақуыз  синтезіне  бағыттағыңыз  келетін  болса, төмендегі
келтірілген аспектілерді білуіңіз керек болады:
– көптеген онжылдықтар бойынша генетиктерде қалыптасқан «бір ген – бір ақуыз»
сөз тіркесінің, қазіргі кезде ағат пікір екендігін есіңізде ұстаңыз. Белгілі бір гендер
бірнеше ақуызын коделей (кодтай) алады;
– ақуыздың  атқаратын  қызметтері, олардың  молекуласы  қабылдайтын  пішінге
(конформация) байланысты болады;
– ақуыздың соңғы пішіні, күкірттің екі атомдары арасында болатын дисульфидті
байланыстың  қалыптасауына  байланысты  тұрақтанады. Мұндай  байланыс  түрі
бактериялды жасушаларында қалыптаса алмайды;
– ақуыздың  пішіні  тек  қана  оның  химиялық  құрамы  ғана  емес, сонымен  бірге
жасушада  кездесетін  басқа  да  молекулаларының  əсеріне  байланысты
қалыптасады. Мұндай  молекулалар  ақуыздың  дұрыс  конформация  түзуіне
жəрдемдеседі;
– ақуыздың  пішіні  өзгеріп  тұруы  мүмкін. Басқаша  айтқанда, ақуыз  жасушаның
қажеттілігіне орай «ұйып» немесе қайтадан «жазылып» тұру қасиетіне ие;
– қоршаған ортада қалыптасқан жағдайға  байланысты, жасушаның құрамындағы
ақуыздардың типі мен саны əрдайым өзгеріп тұрады.
Қазіргі  кезде  биоинженерлер, жасуша  ішіндік  ортасы  өзгертілген  мутантты
бактерияларын  пайдалану  немесе  жартылай  пайда  болған  ақуызды  алып, оның
құрылымының  ақырғы  қалыптасуын  жасушадан  тыс  жағдайда  жүргізу
мүмкіндіктеріне ие болды.

жүктеу/скачать 4,09 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: