1-дәріс. Генетика тұқымқуалаушылық және өзгергіштік ғылымы
Генетикалық кодтың ерекшіліктері
жүктеу/скачать 3,92 Mb.
|
darister
| Генетикалық кодтың ерекшіліктері
Белок синтезіндегі көп уақыт бойы күрделі және түсініксіз болып келген құбылыстың бірі: т-РНК-ның и-РНК-дағы матрицадан, өзіне тіркескен аминқышқылын қойатын орнын тауып, әкелеген жүгінен босанылу мәселесі. Бұл жағдай туралы жиналған әр түрлі ұғымдар, нуклеин қышқылдарының құрамындағы нуклеотидтерге бір бірін толтырғыш қасиеттеріне негізделген генетикалық код теориясын қалыптастырды. Генетикалық код – клеткада синтезделетін белоктың құрамындағы аминқышқылдарына сәйкес келетін нуклеин қышқылдарындағы нуклеотидтер жиілігі арқылы жазылған тұқым қуалаушылықтың биологиялық мазмұны. Белоктың құрамындағы аминқышқылдарды хромосом ДНК-сының нуклеидтері арқылы көтеруге болады.Бір аминқышқылдық мазмұнды сақтайтын үш нуклеотидті кодон деп атайды.Бұл жағдайды тіршілік эволюциясында пайда болған өмір туралы информацияны сақтайтын және тарататын ең қолайлы тәсіл деп бағдарлайды. Себебі, өсімдіктер мен жануарлардың әр түрлеріне керекті бір белок туралы информацияның сақталуы және ұрпақтан ұрпаққа таралу тәсілі әр түрлі кодондармен бақылануы керек. Осы ерекшелік организмдердің қоршаған ортада сақталып қалуына және бейімділігіне әсерін тигізеді. 21-кестеде и-РНК молекуласында көделенген барлық 20 аминқышқылдар кодондарының (триплеттерінің) құрамы көрсетілген. Сол жақтағы тік қатарда, жоғарғы көлденең және оң жақ тік қатарда У, Ц, А, Г әріптерімен и-РНК құрамындағы азотты негіздері бар нуклеотидтер белгіленген: У – урацил, Ц – цитозин, А – аденин, Г – гуанин. Аминқышқылдарының аттары қысқартылып беріледі. Таблицаны оңай пайдалануға болады. Триплеттің бірінші нуклеотиді сол жақтағы тік қатардан, екіншісі – жоғары көлденең, үшіншісі оң жақ тік қатардан алынады. Осы үшін нуклеотидтерден тартылған сызықтардың түйіліскен жерінен берілген триплеттермен қолданылған аминқышқыл табылады. Мәселен, АЦЦ триплеті қай аминқышқылды қодылайтынын білу керек делік. Мұны табу үшін сол жақ жік қатардан А-ны аламыз, жоғарыдан – Ц-ны; оң жақ тік қатардан – Ц-ны аламыз. Үш сызық «тре» торкөзінде түйіліседі. Ал бұл треонин аминқышқылы. Сөйтіп АЦЦ триплеті треонин аминқышқылын кодылайды. Егер генетикалық кодені талдасақ, онда 32 кодонның тек үшінші нуклеотидтері өзгеріп отырғанын көреміз, ал бірінші және екінші нуклеотидтері тұрақты. Мысалы, лейцин аминқышқылы өсімдіктер мен жануарлар генотиптерінде, төрт кодтың и-РНК-ға жазылуы екі түрде кездеседі – тіркесті және сатылы. Тіркесті кодта әр триплет тек бір аминқышқылының мазмұнын есіне сақтайды. Ал сатылы кодта бір триплеттегі үш нуклеотид екі немесе үш кодонның құрамында қолданылуы мүмкін: Мысалы, генетикалық код мына нуклеотидтерден басталса. УУУ,ААА,ЦЦЦ... тіркесті кодта бұл үш кодон үш аминқышқылының мазмұнын береді – фенилаланин лизин – аминқышқылдардан басталса: - вал – тре – ала – фена – триф – глиц + лиз – вал – асп. Осыларға сәйкес и-РНК-дағы генетикалық кодта келесі триплеттердің қатары болуы керек: ГУУ –АЦЦ – ГЦГ – УУУ – УГТ – ГГЦ –ААА –ГУУ – ГАУ. Генетикалық кодтың ұзындығы синтезделетін белоктың құрамындағы аминқышқыл сандарынан кем дегенде үш есе ұзын болады. Егер адам гемоглобиннің құрамында 497 аминқышқылы болса осы белоктың генетикалық коды 1491 нуклеотидтен тұруға тиісті. ДНК-да нуклеотидтер жиелілігі арқылы жазылған белок туралы биоологиялық мазмұн телеграфтағы, кибернетикадағы және өмірде қолданатын әр түрлі таңбалар тәрізді биологиялық құбылыстардың мазмұнын өзінше коделеп жинастырады.
Бақылау сұрақтары 1.Митоз сатыларында орын алатын хромосом жинақтарындағы өзгерістерді арнаулы схема арқылы көрсетіңіздер. 2. Гаметогенездің ерекшеліктері. Осы процесте белгілі хромосомдармен байланысты құбылыстардың моделін жасап, мінездеме беріңдер. 3. Мейеоздың генетикалық ерекшеліктері. Митоз бен мейоз арасындағы айырмашылықтарды анықтаңдар. 4. Сүт қоректілердің 10 өсу клеткасының бөлінуінде қанша жаңа клеткалар пайда болар еді? 5. Спермогенез бен овогенездің айырмашылығын анықтаңдар. Спермогенездің қорытындысында 10 аталық ұрық клеткасынан қанша спермотозоид пайда болуы мүмкін? Ал овогенезде 10 аналық ұрпақтан неше жұмыртқа қалыптасады? Бұлардың геномдарының сипаттамасын беріңдер. 6. ДНК молекуласының бір мономеріндегі (жібшігіндегі) нуклеотидтер тізбегі берілген: а) ЦГТ, ААТ, ЦГТ, ГАТ, ЦАГ, ГАЦ, АЦА;... б) ГТГ, ЦЦЦ, АГЦ, АТТ, ААЦ, ЦЦГ;... в) АГЦ, ЦЦГ, ГГТ, ААЦ, ТТА, АЦГ;... г) ТАГ, ААЦ, ТАА, ГАТ, АЦГ, ЦАТ;... д) АГТ, АЦГ, ГАЦ, ЦТЦ, ГАТ, ГЦА;... е) ТГА, ЦЦА, ТАГ, ТЦА, АГЦ, ТАЦ;. Комплементарлық ережесін пайдаланып ДНК-ның екінші мономеріндегі нуклеотидтер қатарын жинастырыңдар. 7. Геннің бір локусының құрылысы берілген: а) ГГЦ, ГЦТ, ЦАА, ААТ, ЦГЦ; б) ЦГЦ, АТГ, ТТТ, ГЦГ, ТАГ, АТА; в) ТАА, ЦАА, ТАГ, ААЦ, АЦГ, ТЦА; г) ТГГ, АГЦ, ГЦЦ, АЦГ, ТТА, ЦЦГ; д) АГЦ, ТТА, ЦЦЦ, ГТГ, ЦАА, ГАТ; е) ЦГТ, ГАЦ, ЦГТ, ААТ, ЦАГ,ЦГТ. Осы нуклеотидтер қатарын пайдаланып ген орналасқан ДНК молекуласының және оның жанында синтезделетін и-РНК-ның моделін көрсетіңдер. И-РНК-дағы нуклеотидтер қандай аминқышқылдарының көдесі ретінде пайдаланылады? 8. и-РНК-да келесі кодондар бар: ААУ, ААА, ААЦ, ЦЦА, ЦУА, ЦЦЦ, ГУЦ, ГУГ, ГГГ, УУА, УЦГ. Осы кодондармен қандай аминқышқылдары коделенеді? Осындай кодондары бар и-РНК – синтезделетін ДНК молекуласының құрылысы? 9. Белоктың құрамында 450 аминқышқылы бар. Егер ДНК молекуласындағы нуклеотидтердің орташа арақашықтары 3,4А болса, осы белоктың синтезін бақылайтын геннің ұзындығы (мөлшері) қандай? 10. Рибосомда белоктың синтезі өтуі үшін и-РНК-дағы мына кодондарға: УЦГ, УУУ, АГГ, АУГ, ЦГЦ, ЦЦЦ, ААУ ... т-РНК-ның антикодон участогінде қандай триплеттер сәйкес болуы керек? Бұл т-РНК-лар қандай аминқышқылдарын рибосомаға тасымалдау керек? 11. Төменгі берілген геннің құрамындағы нуклеотидтер қатарын пайдаланып белок синтезінде орын алатын транскрипция және трансляция процестерінің моделін беріңдер: а) А А А Ц Ц Ц Т Т Т Г Г Г б) Г Г А Т Ц А Т А Г Г Ц А в) Т Г Ц Т А Ц А Ц А Г Г А г) Т Т Т Г Г Г А А А Ц Ц Ц д) Т Ц А Ц Т Т Ц А Т Г Т А е) А Г Ц Ц Т Ц А Г Г А Т Т 12. т-РНК-ның ұзындығы 260А, құрамы 70 нуклеотидтен тұрады. Сонда екі нуклеотидтің арақашықтығ орташа неше ангстремге тең. Ал егер рибосомдық РНК (р-РНК) 4000 нуклеотидтен тұрса, осы молекуланың ұзындығы қандай? 13. Ірі қараның эритроциттеріндегі гемоглобин екі тізбектен тұрады – альфа және бета (Нва, Нвв). Альфа гемоглобиннің құрамындағы алғашқы аминқышқылдарының қатары мынадай: Нва – вал – тре- ала – фен – три – гли – лиз – вал – лиз – вал – асп – аминқышқылдарынан басталады. Нва – 141, Нвв – аминқышқылдарынан тұрады. Нва және Нвв – тізбектерінің аминқышқылдарын коделейтін и-РНК-дағы кодондардың қатары қандай? Геннің құрылысын анықтаңдар. 14. Қой сүтінде А және И каппа – казеиндер (СпА, СпВ) екі аминқышқылдарымен ажырасады. Төменде осы белоктардың алғашқы он аминқышқыл қатары берілген. СпВ: мет – ар – лиз – сер – илей – лей – лей – вал – вал – тре... СпВ – мет – арг – лиз – сер – фен – фен – лей + вал + вал – тре... Осы белоктар синтезінің және трансляция транскрипция сатыларының моделін жасаңдар және т-РНК-лардың жоғарыдағы аминқышқылдарды рибосомға тасымалдау схемасын беріңдер. 15. Рибонуклеаза ферментінің бір участогі мына аминқышқылдарынан тұрады: глун – гли – асп – про – тир – вал – про – вал – гис – фен – асп – ала – сер – вал... Осы белок полипептидінің синтезін бақылайтын геннің локусын, бұл аминқышқылдары тасымалдайтын т-РНК-лардың антикодондық және акцепторлық бөлшектеріндегі кодондарын анықтаңдар. 16. Гендердің нуклеотидтік құрылысы тұрақтылық ережесіне бағынуы керек. Бірақ онтогенезде әр түрлі мутагендерінің әсерінен ген құрамындағы нуклеотидтердің кейбіреулері бір-бірімен орын ауыстыру құбылыстарына, тізбектен түсіп қалу, немесе жаңа нуклеотидтерді қосып алу қабілеттерімен жабдықталған. Төменде берілген алты геннің алғашқы құрылысы арқылы транскрипция және трансляция құбылыстарының моделін беріңдер. 1) Г Т А Т А Ц Г Г А Т А... 2) Т Г Г А Ц Г Ц Ц Т А Т Ц... 3) Ц А Г Г Ц А Ц Ц Т Г А Т... 4) А Т А Г Ц А Т Ц Г А Ц Ц Ц Ц А Т... 5) Г А Т Т Ц Г А Г Г Т Г А Г Ц Т Г... 6)Ц Г Р А Ц Г А А А Т Г Г Ц Ц Т А... Осы гендердегі кездесетін үш түрлі мутацияны қарастырыңдар: Егер гендердегі 5-6 нуклеотидтер түсіп қалса синтезделген белоктың құрамында қандай өзгерістер болмақ? Егер 5 және 6 нуклеотидтердің арасында жаңадан екі нуклеотид А және Ц қосылса ше? Егер 5-6 нуклеотидтер 10-11 нуклеотидтермен орындарын ауыстырса қандай нәтиже болады? жүктеу/скачать 3,92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||