Тақырып: Молекулалық генетика негіздері
жүктеу/скачать 53,36 Kb.
|
№7Сим сабак -
- Бұл бет үшін навигация:
- Молекулалық генетика
|
№ 7 Симуляциялық сабақ. Тақырып:Молекулалық генетика негіздері. Студент білуі керек: -геннің құрлымы. -геннің түрлері. -кластерлі гендер. -хромасомалар. -метафазадағы хромасома құрлысы. -идентификациялау. -адам идиограммасын құрастыру. -хроматин құрлысы. -адам кариотиптері. -генетикалық. -гомесостаз. -мутация. Молекулалық генетика - организмдердің өзгергіштік және тұқым қуалау қасиеттерінің молекулалық негізін зерттейді. Молекулалық генетика XX ғасырдың 40 – 50-жылдарында генетикалық мәселелерді шешуде физика мен химия ғылымдарының жетістіктерін пайдаланудың нәтижесінде пайда болды.шешуде физика мен химия ғылымдарының жетістіктерін пайдаланудың нәтижесінде пайда болды.Молекулалық генетиканың ең негізгі жетістіктері – геннің химиялық құрылымының анықталуы (1953), организмнің тұқым қуалау ақпаратының қолдануы мен оны жазылу әдісін талдау, гендік инженерия әдістерін зерттеу болып табылады: Геннің құрылымы мен қызметін зерттеу – генетиканың негізгі проблемасы болып есептеледі. 1865 жылы Г. Мендель тұқым қуалаушылық дискретті (оқшау) фактор екендігін дәлелдеді. Ол жыныс клеткаларында болашақ организмнің белгі – қасиеттерінің дамуын анықтаушы тұқым қуалайттын бастамалар болады деген тұжырымға келді. Т.Морганның және оның шәкірттерінің жүргізген зерттеулерінің нәтижесінде ген туралы көзқарасқа түбірлі өзгерістер енгізілді. Морган өзінің классикалық еңбектерінің бірін «Ген теориясы» деп атады (1926 ж.). Оның айтуынша, ген хромосомада болатын тұқым қуалаушылықтың өлшем бірлігі. Геннің құрылымы мен қызметін әрі қарай тереңдете зерттеу ол туралы қалыптасқан бұрынғы түсініктерді өзгертуге мүмкіндік туғызды. Ген – белгілі бір белгінің немесе қасиеттің дамуын бақылайтын хромосоманың бөлімі деп қарастырылып жүр. Оның өзі белгілі ұзындықта болады және өзінің қызметі жағынан әр түрлі жеке-жеке бірліктерден тұрады. Сонымен қатар олар кроссинговер арқылы ажырап кетіп, өз бетінше мутациялануы да мүмкін. ДНҚ молекуласының мутация пайда болатын ең ұсақ бөлігі мутон деп аталады. Алғашқыда Бензер тәжірибесіне сүйеніп, мутон бес нуклеотидтен тұрады делінген болатын, кейіннен оның бір ғана нуклеотидке сәйкес келетіндігі анықталды. Ген – түрлі бөліктерге бөлінетін, күрделі молекулалы-биологиялық құрылым. Ол төменгі бірліктер – нуклеотидтерден тұрады. Олардың саны мен орналасу реті әрбір жеке геннің ерекшелігін сипаттайды. Кез-келген геннің өзіне тән молекулалық массасы және нуклеотидтерінің саны болады. Ген қызметінің реттелуі. Фенотип пен генотиптің арасындағы айырмашылық кез-келген клеткадағы полипептидтер, белоктар, рРНҚ және тРНҚ-ның құрылымдарын кодтайтын гендер қызметінің реттелу механизміне байланысты. Ондай гендерді құрылымдық (структуралық) гендер деп атайды. Көп клеткалы организмнің генотиптерінің ұқсастығына қарамастан, құрылысы мен қызметі жағынан бір—бірінен өзгеше болатындығы сол құрылымдық гендердің активтілігінің реттелуімен түсіндіріледі. Қандай болсын дамудың негізінде (заладанған клеткадағы вирустардың репродукциясы, бактериялардың өсуі мен спора түзуі, эмбриондардың дамуы немесе тканьдардың жіктелуі) синтездің бір белоктан екінші белокқа ауысуы жатады. Бұл процестердің әр бір кезеңінде арнайы белоктар синтезделіп отырады. Организм тіршілігінің түрлі жағдайларында және дамудың әр түрлі кезеңдерінде белоктардың синтезін анықтайтын гендер қызметінің реттелуінің түрлі типтері бар. Олар бірнеше деңгейде жүруі мүмкін: гендік, транскрипциялық, трансляциялық және функциональдық. Бұлардың біріншісі қандай болсын бір белгіні бақылайтын гендердің санының өзгеруіне байланысты. Екіншісі қанша иРНҚ синтезделуге тиісті екендігін анықтайды. Үшіншісі рибосомаларды трансляцияланатын иРНҚ-ның сұрыпталуын қамтамасыз етеді. Төртіншісі ферменттер активтілігін реттейді. Осы аталғандардың ішінде бактериялармен жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде көбірек мәліметтер жинақталған транскрипциялық деңгейді қарастыруға болады. Е. Coli бактериясында көміртегі мен азоттың бірден бір көзі ретінде қантты заттарды пайдалануды қамтамасыз ететін ферменттер қоректік ортада тек индуктор, яғни субстраттың пайда болуына жауап ретінде синтезделеді. Ортада субстрат пайда болғанға дейін оның гидролизін жүзеге асыратын ферменттің синтезіне жауапты ген активті болмайды немесе репрессияланады. Ал индуктордың әсерінен ген дерепрессияланады, яғни іске қосылады (индукцияланады). Оперон моделі. Е. Coli бактериясында сүт қанты лактозаның түзілуін бақылайтын гендердің реттелу механизмдерін зерттеудің негізінде 1961 жылы француз ғалымдары Ф. Жакоб пен Ж. Моно құрылымдық гендер қызметінің жүйелі түрде бақылану моделін ұсынды, ол оперон моделі деп аталынды. Бұл моднль бойынша полипептидтерді кодтайтын, қызметі жағынан бір-бірімен тығыз байланысты құрылымдық гендер тобының транскрипциясы екі бақылаушы элементтер – реттеуші және оператор гендер арқылы реттеледі. Операторлар – реттелетін құрылымдық гендерге жалғасатын нуклеотидтердің тізбегінен тұрады. Егер реттеуші геннің өнімі белок репрессор болып келсе, ол оператормен қосылып, құрылымдыық гендердің транскрипциясына тосқауыл жасайды, анығырақ айтқанда, РНҚ-полимераза ферментінің апнайы бөліміне-промоторға барып қосылуына кедергі келтіреді. Егер бұған, керісінше, реттеуші белок қызметін активті апоиндуктор атқарса, ол операторға барып қосылып, транскрипцияның жүруіне мүмкіндік туғызады. Бір—бірімен тығыз байланысты құрылымдық гендер мен оператор және промотордан тұратын генетикалық реттеу бірлігін құрайтын ДНҚ тізбегін оперон деп атайды. Реттеуші ген оперон мен қатарласа немесе одан алысырақ орналасуы мүмкін. Қызметіне эффекторлар молекулаларының әсер ету түріне қарай оперондарды индукциялық және репрессиялық деп бөлінеді. Индукцияланатын оперондарда эффектор белок-репрессорға қосылып, оныыың оператор мен байланысуына тосқауыл жасайды, сөйтіп құрылымдық гендердің транскрипциясына кедергі келтіреді. Оперон қызметінің реттелуінің мұндай түрін негативті деп атайды. Эукариоттарда бактериялардағыдай оперондар болмайды. Жоғары сатыдағы эукариоттарда қайсыбір метоболидтер биосинтезін катализдейтін ферменттерді кодтайтын гендер бір хромосоманың әр түрлі бөлімдерінде немесе тіпті әр түрлі хромосомаларда болуы мүмкін. Тұқым қуалаушылықтың материалы - ДНҚ молекуласы негізінен ядрода шоғырланған, ал белок биосинтезі цитоплазмада - рибосомада жүреді. Сонда, ДНҚ молекуласының бойына. "жазылған" акпарат қалайша цитоплазмаға жеткізіледі? ДНҚ молекуласындағы генетикалық ақпараттың цитоплазмада белок-фермент синтезі күйінде жүзеге асуы тіршіліктің түпкілікті қасиеттерінің бірі болып саналады. Цитоплазмада белгілі бір белоктың синтезделу активтігі гендердін активтігіне (экспрессиялануына) байланысты екені айдан анық. Жасушада белок биосинтезі екі саты арқылы жүзеге асады - транскрипция және трансляция. Транскрипция дегеніміз - геннің экспессиялануы (активтенуі) нәтижесінде а-РНҚ молекуласының синтезделуі, яғни ДНҚ молекуласыңдағы ақпараттың а-РНҚ молекуласына көшіріліп жазылуы (транскрипция - көшіріліп жазылу деген ұғымды береді), ал трансляция а-РНҚ молекуласының негізінде цитоплазмада - рибосомада, полипептид молекуласының синтезделуі болып табылады. Транскрипция өте күрделі процесс. ДНҚ бойына орналасқан гендердің бәрі бірдей, бір мезгілде транскрипцияланбайды. Ол біріншіден жасуша тіршілігінің белсеңділігіне және даму кезеңіне, екіншіден, гендердің экспрессиялануының реттелу механизмдеріне байланысты болады. Сондықтан да, бір мезгілде әр түрлі жасушаларда түрліше гендер транскрипцияланады және ағзаның дамуының әр түрлі кезеңдерінде бір жасушаның түрліше гендері экспрессияланады. Әдетте біз, бір ген — бір белок (фермент) деген ұғым бойынша әрбір ген өз алдына жеке транскрипцияланады деп ойлаймыз. Ал, шын мәнінде, бір белгіні дамытатын бірнеше гендер ДНҚ бойына қатар орналасып, бірге транскрипцияланады. Ондай гендерді кластерлі гендер деп атайды. Кластерлі гендердің бәрі бірдей транскрипцияланып ортақ полицистронды а-РНҚ түзіледі. Осының негізінде бір белгінің дамуына қажет барлық ферменттер бір мезгілде синтезделінеді. Кластерлі гендердің экспрессиялануын ерекше реттеуші гендер реттеп отырады. Гендердің экспрессиялануының реттелу механизмдерін зерттеу үшін прокариоттар өте қолайлы объект болып саналады, себебі олардың геномдары не бары бірнеше геңдерден құралған және олар өте тез көбейе алады. Сонымен қатар, гендердің экспрессиялануының реттелу механизмдері прокариоттарда да, эукариоттарда да ұқсас жүретіндігі анықталды. Гендердің экспрессиялануының реттелу механизмін зерттеуде ішек бактериясы — Еsсһеrісһіа соlі өте колайлы объект болды. Е. соlі тіршілігі үшін қалыпты энергия көзі болып глюкоза саналады. Егер де тіршілік ортасында глюкоза болмаса ол лактозаны пайдалануға көшеді. Осы кезде жасушада лактозаны ыдырататын ᵝ -галактозидаза ферменті синтезделуі қажетᵝ -галактозидаза ферменті дисахарид-лактозаны галактоза және глюкозаға ыдыратады. жүктеу/скачать 53,36 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|