1-дәріс. Генетика тұқымқуалаушылық және өзгергіштік ғылымы
Дезоксирибонуклеин қышқылы- ДНҚ
жүктеу/скачать 3,92 Mb.
|
darister
Enzyme worksheet
| Дезоксирибонуклеин қышқылы- ДНҚ организмдердің басым көпшілігінде (құрамына РНҚ кіретін вирустерден басқа) тұқым қуудың материалдық негізі болып табылады. Ол адамның және барлық организмнің клеткаларында болады. Сонымен бірге ДНҚ кейбір бактериофагтар мен вирустарда да болады. Организмдегі барлық клетка ядроларында ДНҚ саны әрдайым бірдей болады.
ДНҚ- ұзын макромолекула, оның негізгі құрылыс мүшелері дезоксирибонуклеотидтер болвп табылады. Нуклеотид үш құрылымды элементтен: органикалық қосылыстан, углеводтан және фосфор қышқылынан құралған. ДНҚ- да дезоксирибоза деп аталатын углевод пен фосфор қышқылы барлық нуклеотидтерде бірдей; нуклетидтерде органикалық қосылыстар бірнешеу: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) және цитозин (Ц). ДНҚ молекуласы ширатылған қос тізбекті спираль (латынша “спиралис”- шиыршықсым) тәрізді иірілген. Әр тізбектің нуклеотидтердің бір-бірімен кезектесіп жалғасқан углевод пен фосфаттардың қатары осы спиральдың қанқасы болып табылады. Шиыршықтың ішкі кеңістігіндн ьір тізбектің азоттық негіздері екінші тізбекке сәйкес негіздермен сутегілік байланыстар құрап, бір- бірімен берік ұстасып тұрады. Азоттық негіздердің химиялық құрылыстарының ерекшеліктерң бір тізбектің аденині (А) екі сутегілік байланыс нәтижесіеде екінші тізбектін тек тиминімен (Т) ғана, ал гуанин (Г) үш байланыс арқылы тек цитозинмен (Ц) ғана біріге алатынын көрсетеді. Яғни, бір тізбектің бойындағы азоттық негіздердің қандай кезекпен орналасқаны белгілі болса, онда ол тізбекпен бірігіп тұрған екінші тізбектің бойындағы азотық негіздердің орналасу тәртібінде өте оңай анықтауға болады. Осындай бірімен бірі сәйкес келетін тізбектерді бір- біріне комплементарлы (комплементарлы- сәйкес, толықтырушы) деп атайды. ДНҚ- ның шиыршық қаңқасы үнемі қайталанып отыратын углевол- фосфат тобы болса, оның ішкі кеңістігінде біріккен азоттық негіздердің жұбы бірінен кейін бірі спиральдың бойында әр түрлі кезекпен орналасады. ДНҚ тізбектерінің бағыты бір- біріне қарама- қарсы. Спиральдің бір ұшына бір тізбек углеводтың 3'- көміртегінің гидроксил тобымен бітсе, екінші тізбек 5'-көміртнгімен байланысқан фосфатпен аяқталады. Ал спиральдың ол тізбектерінің екінші ұштары керісіеше аяқталған, сондықтан ол тізбектердің ба,ытын былай өрнектейді:3'-5' және 5'-3',яғни олардың бағыты қарама-қарсы деген сөз. ДНҚ молекуласы шиыршығының формасы (сырт пішіні) сағат бағыты бойымен оңға қарай ширатылған, ол бұралған баспалдаққа ұқсайды. Екі жіпшенің арасындағы жұптасқан А-Т және Г-Ц топтары ол баспалдақтың басқыштары секілді. Шынында да ДНҚ молекуласында ол “басқыштар” бір- біріне параллель, ал спиральдың ұзына бойы осіне перпендикуляр орналасқан. ДНҚ молекуласы неліктен спираль формалы? Бір тізбектегі азоттық негіздердің барлығы дерлік екінші тізбектің барлық негіздерімен толық жақындасып байланысуы үшін ол тізбектер бір- біріне оралып спираль болып айналуы шарт екен. Сонымен қатар спираль ішіндегі параллель орналасқан жұп азоттық негіздердің арасында гидрофобтық (грекше “гидро”- су, “фобос”-қорқу), жіне дисперсиялық (латынша “дисперсус”-шашылу, ыдырау) күштердің әсерімен қосымша байланысты – стэкинг байланысы деп атайды. Мұндай байланыс пуринді азоттық негіздердің арасында күштірек. ДНҚ – молекуласын спираль күйінде ұстап тұратын осы байланыстар. Ал, енді ДНҚ – ның мөлшері туралы не айтуға болады? ДНҚ – ның спиралінің диаметрі 20 ангстрем. Бір- бірімен параллель жатқан көрші жұп негіздердің ара қашықтығы 3,4 ангстрем. Спиральдың бір айналымы жұптасқан 10 азоттық негіздері кіреді, яғни спиральдың бір айналымы ұзын ДНҚ молекуласының бойындағы 34 ангстрем бөлікті алып жатыр. Ал ДНҚ- ұындығы қандай? Ол ДНҚ- ның қандай организмнен алынғанына байланысты: қарапайым вирустың ДНҚ- сы бірнеше мың жұп негізден тұрса, бактериялардікі бірнеше миллион, ал жануарлардікі көптеген миллиард негіздерден тұрады. Адамның бір клеткасындағы барлық ДНҚ молекулаларын созса, ұзындықы 2 метрге жетеді, яғни диаметрі 20 ангстрем, ұзындығы 2 метр. ДНҚ- ның екі тізбегін бір- бірімен ажыратуға болады. Ерітіндідегі ДНҚ молекуласын 100°С температурада қайнатса оның тізбектері бір- бірінен ажырайды, яғни олардың арасындағы сутегілік байланыстар үзіледі. Мұны денатурация деп атайды (денатурацияның- табиғи формасын жоғалту). Құрамында ДНҚ бар ерітінді қайнатып, кейін тез суытса,ажырасқан екі тізбектер жеке-жеке күиінде қалып қояды. Ал оны өте баяу суытса, ол тізбектер қайтадан бір- бірімен жұптасып, бастапқы қос тізбекті спираль түріне келеді. Жайлап суытқан кезде тізбектерге сәйкес негіздер бірін-бірі біртіндеп тауып, қайтадан сутегілік байланыс құрай бастайды, ал тез суытқанда олар байланысып үргере алмай қалады. Әр түрлі ДНҚ молекулаларының тізбектерінің қаншалықты оңай денатурацияланатыны құрамындағы А-Т мен Г-Ц жұптарының мөлшеріне байланысты. Жоғарыда айтып кеткендей бір тізбектегі гуанин екінші тізбектегі цитозинмен үш сутегілік байланыс, ал аденин мен тимин екі сутегілік байланыс құрайды. Яғни, Г мен Ц- нің арасындағы байланыс А мен Т-еың арасындағы байланысқа қарағанла әлде қайда берік. Егер ДНҚ тізбектерінде Г мен Ц- нің мөлшері көп болса,ондай молекуланың тізбектері тез ажырамай қоймайды, ол үшін температураны неғұрлым жоғарлату керек, ал А мен Т жұбы көп болса, оның тізбектері төмеңгі температурада –ақ ажырай бастайды. Мысалы, өте ыстық ортада өмір сүре алатын термофильдік микроорганизмдердің ДНҚ молекуласында Г- Ц жұбының мөлшері өте жоғары болады. Әр түрлі организмдерден алынған ДНҚ-лардың бір-бірімен қаншалықты ұқсас екенін, немесе бір организмнен бөлініп алынған ДНҚ фрагментіне (мысалы, геннің ) ұқсас ДНҚ бөлігі басқа организмде бар-жоғын молекулалық гибридация әдісі арқылы зерттеуге болады. Ол жаңағы айтылған ДНҚ-ның денатурациялануына негізделген. Мысалы, өсімдіктен аса маңызды ДНҚ фрагментін (айталық генді) бөліп алып делік. Енді сондай фрагменттің (үзіндінің) жануар ДНҚ-сында бар-жоғын тексеруге болады. Ол үшін өсімдікке құрамында родиактивті атомы бар қоректік зат береді. Содан соң ол өсімдіктің ДНҚ-сынан қажетті фрагментті бөліп алады. Ал жануардан кәдімгі түрдегі ( радиактивті емес) ДНҚ-сын бөліп алып, оны шағынфрагментерге дейін арнаулы ферментермен үзіп, жеке тізбектерге бөледі. Осындай жануар ДНҚ-сының фрагментерін түгелдей арнайы матрицаларға(қалыптарға) жалғастырады. Содан соң матрица түйіршіктері арқылы өсімдіктің радиоактивті фрагметін өткізеді. Егер жануардың матрицаға біріккен фрагменттерінің ішінде құрамы өсімдіктікімен толық ұқсас болса онда ол өсімдік ДНҚ-сының фрагметімен қоса тізбек құрып бірігеді. Яғни, радиоактивті фрагмент матрицада қалып қояды, ал сәйкес келетін фрагмент жануар ДНҚ-сында болмағаны. Осылай әр түрлі организмнен алынған ұқсас ДНҚ бөлшектерінің бір-бірімен қос тізбек құруын молекулалық гидризация деп атайды. Осы жолмен ДНҚ мен РНҚ тізбектеріндегі ұқсас бөліктерінде анықтауға болады. жүктеу/скачать 3,92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|