Медициналық биология және генетика негіздері



жүктеу/скачать 15,59 Kb.
Дата27.10.2023
өлшемі15,59 Kb.
#188896
Байланысты:
Генетика лекция - 8



Медициналық биология және генетика негіздері
Тақырыбы: Ақуыз биосинтезі. Генетикалық код. Генетикалық кодтың негізгі құрылымы.
Дәріс жоспары:

  1. Генетикалық код туралы түсінік

  2. Генетикалық кодтың қасиеттері

  3. Белок биосинтезінің кезеңдері

  4. Жасуша цикліндегі РНҚ ның рөлі



Генетикалық код – ақуыз молекуласының құрылымы туралы ДНҚ молекулаларындағы генетикалық ақпаратты жазуға арналған жүйе. Ақуыз амин қышқылдарынан тұрады, олар небәрі 20. Ақуыз молекуласындағы АА-лар ДНҚ молекуласындағы нуклеотидтер сияқты сызықтық ретпен орналасады. Белоктағы АК реттілігі ДНҚ молекуласындағы нуклеотидтер тізбегі, оның гендік коды арқылы анықталады.
Кодтың қасиеттері

  1. Триплет - Әрбір амин қышқылы үш нуклеотидпен кодталады. Нуклеотидтердің үштігі кодон деп аталады.

  2. Қаптаспау – үштіктер бірінен соң бірі жалғасады. Әрбір нуклеотид тек бір кодонға кіреді. Үштіктер бір-біріне ұқсамайды.

  3. Бірбағыттылық – Генетикалық ақпарат нуклеотидтер арасында ешқандай кірістірусіз бір бағытта 3 нуклеотидте оқылады.

  4. Экспрессивтілік (артықшылық) – 1 аминқышқылдарын кодтау үшін қажетті артық триплеттердің болуы. 2 UAA UAG UGA-терминация кодондарының, AUG және GUG инициация кодондарының «нонсенс» кодондарының болуы.

  5. Әмбебаптық – барлық тірі организмдерде бірдей аминқышқылдары бірдей үштіктермен кодталады. 6) ерекшелік. Бір де-кодон бірнеше АК-ға сәйкес келетін жағдайлар жоқ.



Белок биосинтезі – мРНҚ және тРНҚ молекулаларының қатысуымен рибосомаларда болатын амин қышқылдарынан полипептидтік тізбек синтезінің күрделі көп сатылы процесі. Ақуыз биосинтезі процесі айтарлықтай энергия шығынын қажет етеді.
Ақуыз синтезі бірнеше кезеңнен тұрады:
1. Транскрипцияға дейінгі. Бұл синтездің бастапқы кезеңі, бұл кезде ДНҚ молекуласы арнайы белоктардың көмегімен белсендіріледі.
2. Ядрода i-РНҚ-ның транскрипциялық-синтезі жүреді, оның барысында ДНҚ геніндегі ақпарат ДНҚ молекуласына комплементарлы нуклеотидтер тізбегі бар i-РНҚ-ға қайта жазылады.
3. Тасымалдау транскрипция мен эфирге дейінгі кезеңді қамтиды. Осы кезеңнің үстінде өңдеу орын алады, яғни. I-РНҚ жетілуі. Оның мәні интрондарды (бейресми аймақтарды) жою болып табылады. Экзоондар (АК туралы ақпаратты тасымалдайтын үштіктер) лигаза ферменттерінің көмегімен сақталады және бір тізбекке қосылады. Бұл құбылыс сплайсинг деп аталады. Қосылған м-РНҚ тасымалдаушы белоктар көмегімен ядродан цитоплазмаға тасымалданады.
4. Трансляция – m-РНҚ кодтауына сәйкес АК-дан полипептидтік тізбектің синтезі. Трансляция барысында генетикалық ақпараттың аминқышқылдарының тізбегіне трансляциясы жүреді: ДНҚ, и-РНҚ, ақуыз. Мұнда келесі кезеңдер ерекшеленеді: инициация, созылу, аяқталу.
инициация – рибосоманың бастапқы кодонды тану және синтездің басталуы.
ұзарту шын мәнінде ақуыз синтезі болып табылады.
терминация – терминациялық кодоны (тоқтату кодонын) тану және өнімді бөлу.
Осылайша, ақуыз биосинтезі процесінде ДНҚ-да сақталған нақты ақпаратқа сәйкес жаңа ақуыз молекулалары түзіледі. Бұл процесс белоктардың жаңаруын, зат алмасу процестерін, жасушалардың өсуі мен дамуын, яғни жасуша өмірінің барлық процестерін қамтамасыз етеді.


Трансляция – i-РНҚ кодтауына сәйкес АК-дан полипептидтік тізбектің синтезі. Трансляция барысында генетикалық ақпараттың аминқышқылдарының тізбегіне трансляциясы жүреді: ДНҚ, и-РНҚ, ақуыз. Трансляциялық – жасушаның жалпы метаболизмінің өте маңызды бөлігі.Онда кем дегенде 20 фермент (аминоацилсинтетазалар), 60-қа дейін әртүрлі т-РНҚ, 3-5 r-РНҚ молекуласы және i-РНҚ макромолекулалары қатысады. Мұнда келесі кезеңдер ерекшеленеді: инициация, созылу, аяқталу.

  • Инициация – хабар таратудың басталуы. Тұтас рибосома түзіліп, мРНҚ бекітіліп, бірінші амин қышқылы түзіледі. Трансляция процесінде рибосомалар «жинақталған» күйде болады. Тұтас рибосомада тРНҚ-ны бекіту орны оқшауланып, амин қышқылымен (яғни, аминоацил-тРНҚ) – акцептормен (А-сайт) және өсіп келе жатқан полипептидтік тізбегі бар тРНҚ-ны ұстау орны – пептидилмен (Р-сайт) «жүктеледі». ) (молекулярлық биологияда «сайт тізбегі» жиілігі «сайт» терминімен ауыстырылады). Инициация кезінде (үш көмекші белок факторының қатысуымен) мРНҚ рибосоманың кіші суббірлігімен байланысады, содан кейін «жүктелген» (амин қышқылын тасымалдаушы) тРНҚ өзінің антикодонымен бірінші кодонға, содан кейін үлкен рибосомаға бекітіледі. түзілген кешенге суббірлік қосылады.

  • Ұзарту. Екінші кодонға (рибосоманың А-сайтында) басқа аминоацил-тРНҚ бекітіледі. Бірінші амин қышқылының карбоксил тобы (-COOH) мен екіншісінің амин тобы (-NH,) арасында пептидтік байланыс түзіледі. Осыдан кейін бірінші аминқышқылы өзінің тРНҚ-сынан ажырап, оған қосылған екінші тРНҚ амин қышқылына «ілулі тұрады». Бос бірінші тРНҚ рибосомамен кешеннен бөлініп, Р-сайты бос қалады. Рибосома мРНҚ бойымен «қадам жасайды». Бұл жағдайда амин қышқылдары бар тРНҚ А орнынан Р орнына жылжиды. Рибосоманың «қадамы» әрқашан қатаң анықталған және үш нуклеотидке (кодон) тең. Рибосоманың мРНҚ бойымен қозғалуы транслокация деп аталады. Репликация және транскрипция сияқты транслокация әрқашан мРНҚ-ның 5 «- 3» бағытында жүреді.

  • Тоқтату. Полипептидтік тізбектің синтезі рибосома үш тоқтау кодондарының біріне жеткенше жалғасады. Бұл кезде белок тізбегі ажырап, рибосома суббірліктерге диссоциацияланады. Барлық дерлік ақуыздар синтезінің соңында жетілу немесе өңдеуден өтеді - трансляциядан кейінгі модификациялар реакциялары. Осыдан кейін олар (негізінен эндоплазмалық тордың «құбыры» арқылы) тағайындалған жерге тасымалданады.

Эфирден кейінгі. Ақуыздың екіншілік және үшінші реттік құрылымының түзілуі жүреді, яғни белоктың соңғы құрылымының қалыптасуы.


Әрбір организмде қажетті функцияларды орындайтын және организмнің барлық белгілерінің қалыптасуын қамтамасыз ететін өз белоктары бар. Ақуыз синтезі немесе генетикалық ақпараттың жүзеге асуы нуклеин қышқылының молекулаларындағы генетикалық код арқылы жазылған оның генетикалық бағдарламасына сәйкес әрбір тірі жасушада жүреді. Ақуыз синтезі – нуклеин қышқылдарының, көптеген ферменттердің, энергияның (АТФ), рибосомалардың, амин қышқылдарының қатысуынсыз мүмкін емес амин қышқылдарынан (мономерлер) ақуыз молекуласын (полимерін) түзудің күрделі, көп сатылы процесі. және Mg2 + иондары. Геннің үзіліссіз құрылымы бар. Кодтау аймақтары экзондар, ал кодталмаған аймақтар интрондар. Эукариотты организмдердегі геннің экзон-интрондық құрылымы бар. Интрон экзонға қарағанда ұзағырақ. Өңдеу процесінде интрондар «кесіледі» - сплайсинг. Жетілген м-РНҚ түзілгеннен кейін арнайы белокпен әрекеттескеннен кейін ол цитоплазмаға ақпаратты тасымалдайтын жүйеге – информосомаға өтеді. Қазір экзон-интрондық жүйелер жақсы зерттелген (мысалы, онкоген – Р-53). Кейде бір геннің интрондары екіншісінің экзондары болып табылады, содан кейін сплайсинг мүмкін емес.


Өңдеу. РНҚ-ның әртүрлі типтерінің «жетілуіне» қатысатын молекулалық механизмдер өңдеу деп аталады. Олар РНҚ ядродан цитоплазмаға шығар алдында ядрода жүзеге асады.
мРНҚ-ның «жетілуі» процесінде арнайы ферменттер интрондарды кесіп алып, қалған белсенді жерлерді (экзондарды) біріктіреді. Бұл процесс сплайсинг деп аталады. Демек, жетілген IRNA-дағы нуклеотидтер тізбегі ДНҚ нуклеотидтеріне толық комплементарлы емес. IRNA-да мұндай нуклеотидтер қатар тұруы мүмкін, олар ДНҚ-дағы нуклеотидтер бір-бірінен айтарлықтай қашықтықта орналасқан.


Қосылу - өте дәл процесс. Оның бұзылуы аударма кезінде оқу шеңберін өзгертеді, бұл басқа пептидтің синтезіне әкеледі. Интронды кесу дәлдігі про-мРНҚ молекуласындағы нуклеотидтердің белгілі бір сигналдық тізбектерінің ферменттерін тану арқылы қамтамасыз етіледі.
 Әр сәтте гендердің барлығы емес, 20% жасушада жұмыс істейді. Біріншісінде E. coli Jacob және Monod бактерияларында гендерді қосу және өшіру механизмі зерттелді. 1966 жылы олар кері байланыс принципіне негізделген белок синтезін автоматты реттеу гипотезасын тұжырымдады. Тәжірибеде олар прокариоттық жасушада гендердің жұмысы мен ақуыз синтезінің автоматты түрде реттелуі болатынын дәлелдеді. Яков схемасы - Монод. Олардың гипотезасы бойынша құрылымдық гендерден ақпаратты оқу блоктарда жүреді, яғни транскрипция бірлігі блок опероны болып табылады. Оған реакциялардың бірінші каскадына қатысатын бірнеше құрылымдық гендер кіреді. Олардың басында промоторды құрылымдық гендерден бөлетін және полимераза транскрипциясы процесінде мысыққа қосылатын оператор ДНҚ сегменті орналасқан. Жасушада опероннан тыс репрессорлық ақуыздың синтезін бақылайтын реттеуші гендер әлі де бар. Ол оперон операторымен байланысу арқылы гендерді қосу және өшіру рөліне ие. Бос репрессорлық ақуыз операторды блоктайды, полимеразаның құрылымдық гендерге өтуіне жол бермейді. Оператордың репрессиясын жасушаға енген метаболит болып табылатын индуктор алып тастайды (ешқандай емес, оның ыдырауы үшін осы оперонмен кодталған ферменттер қажет). Метаболит репрессорлық ақуызды тартады, онымен белсенді емес кешен түзеді. Нәтижесінде блокада оператордан жойылып, полимеразаға жол ашылады.


Жасуша циклі - бұл жасушаның бөлінуге және бөлінуге дайындалу кезеңін қамтитын процестердің жиынтығы. Екі кезеңнен тұрады – тыныштық кезеңі (интерфаза) және бөліну кезеңі (митоз)
Интерфаза митоздан бұрын жүреді және онда ДНҚ синтезі жүреді. Жасушаның бөлінуге дайындығы 3 кезеңнен тұрады 1) Пресинтетикалық 2) Синтетикалық 3) Постсинтетикалық
Генетикалық код - бұл ДНҚ немесе РНҚ-дағы нуклеотидтер тізбегінің белгілі бір кезектесуіне негізделген, ақуыздағы аминқышқылдарына сәйкес кодондарды құрайтын нуклеин қышқылы молекулаларындағы тұқым қуалайтын ақпаратты тіркеу жүйесі.


Бақылау сұрақтары:

  1. Белок синтезі дегеніміз не?

  2. Генетикалық кодтың қасиеттері қандай?

  3. Ақуыз биосинтезінің кезеңдері қандай?

  4. РНҚ трансляциясына не кіреді?

  5. Жасуша цикліндегі ДНҚ ның синтезі?


жүктеу/скачать 15,59 Kb.

Достарыңызбен бөлісу:



©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз
    Басты бет