Молекулалық биология дәрістер жиынтығы Кіріспе
жүктеу/скачать 0,87 Mb.
|
molekulalyk biologiya alpamysova gulzhayna
- Бұл бет үшін навигация:
- Дәріс 1 Молекулалық биология пәні.
|
МОЛЕКУЛАЛЫҚ БИОЛОГИЯ Дәрістер жиынтығы Кіріспе Молекулалық биология деген атауды ең алғаш бұл бағытта жұмыс жасаған Рокфеллер қорының табиғаттану ғалымдары бөлімінің атақты жетекшісі Уоррен Уивер қолданған сияқты. Өзінің 1938 ж. есебінде ол «физика мен химияның биологиямен тоғысатын шекаралас аймақтарында бірте-бірте жаңа ғылым саласы- молекулалық биология туып келе жатыр, ол тірі клетканың негізгі элементтерін торлаған құпияның бетін аша бастады» деп айтқн. Бұл жаңа сала өзінің дамуына физиктермен химиктерге борышты, себебі олар биохимиялық мәселелерді шешу үшін әр түрлі екі жақтан кіріскен. Олардың біреулері физикалық әдістерді, әсіресе рентгенқұрылымдық талдауды, биологиялық жағынан аса маңызды макромолекулалардың кеңістіктегі құрылымын анықтауға қолдануға тырысты. 2004 ж. Бернал және Крауфут рентген сәулесінің дифракциясы белоктардың монокристаллдарының құрылымын атомдық деңгейге дейін зерттеулер жүргізуге мүмкіндік беретінін ашқанына 70 жыл толады. Бұл жаңа ғылымның өте үлкен жетістіктерінің бірі болады. Екінші ббағыттағы зерттеушілер генетикалық процестердің молекулалық механизмін бактериялар вирустарын зерттеу нәтижелеріне сүйене отырып анықтаған. Мұнда зор табыстардың бірі эйвери, Мак-Леод және Мак-Картидың генетикалық ақпараттың иесі белок емес ДНҚ кенін дәлелдеулері еді. Бұл ғылыми жетістікке 2004 ж. 60 жыл толады. Ал осы биологиялық мәселелерді әр түрлі екі тәсілді біріктіру арқылы шешу физик Крик пен биолог Уотсонға ДНҚ-ң қос шиыршығын 1953 ж. ашуға мүмкіндік береді. Бұл молекулалқ биологиялық зерттеулердің көпшілігіне арқау болған зо жетістікке де 2003 жылы 50 жыл толды. ХХ ғасырдың екінші жартысында ғылымның дамуына оның туув және одан кейін қарқынды дамуы бүтіндей биология ғылымын ХХ ғ. алдыңғы шептегі және әйгілі ғылымдардың қатарына қосты. Молекулалық биология алғаш биохимияның бір саласы ретінде туып, генетиканың және физиканың идеяларымен әдістерін қолдану арқылы өте қарқынды дамыды. 1944 ж. бактрияларндағы трансфомациялар жөніндегі жұмыстардың нәтижесінде О. Эйвери, К.Мак-Леод және М. Мак-Карти пневмококктардағы трансформациялаушы агент ДНҚ екенін көрсетті. Демек, хромосоманың осы бөлшегі тұқым қуатын ақпаратты тасымалдаушы екендігін айғақ. Генетиканың жаңадан дәуірлеуі 1950 жылдары көптеген ғылымдардың өкілдерінің ат салысуымен басталды: генетиктерден басқа физиктер, химиктер, матматиктер және микробиологтар қатысты. Әсіресе физиктер көп жұмыс атқарды. Келесі орасан жетістік генетикалық кодтың құпиясының ашылуы болды. ДНҚ-ң құрамындағы төрт түрлі нук леотидтер полипептидтің құрамындағы 20 амин қышқылын қалайша кодтайтыны туралы сұрақты 1954 ж. физик-теоретик Г.А.Гамов қойған, ал ғылыми тәжіриб жүзінде 19361 ж. жауап тапқан биохимиктер М. Ниренберг, Р.Холли, Г.Хорана, сонымен қатар Ф.Крик пен С.Бреннер және олардың әріптестері болды. Генетиктерді және генетикаға жақын биологтарды көп жылдар бойы таң қалдырған француз ғалымдары Ф.Жакоб және Ж.Мононың идеялары болды, олар 1961 ж. бактерияларда гендердің ұйымдасып жұмыс істеуінің және гендік белсенділіктің реттелуінің оперондық принципін ашты. Ал 1969 ж. АҚШ-та Г. Хорана қызметтестерімен химиялық жолмен алғашқы генді синтездеді. Ген құрылысын зерттей отырып П.Робертс және П.Шарп 1977 ж. гендердің көптеген бөлшектердн, яғни кодтаушы экзондардан және кодтамайтын интрондардан тұратының және сплайсинг құбылысын ашты. 70-шы жылдардың ортасында генетикада жаңа революция басталды. 40-шы жылдардың аяғында -50-ші басында революцияға ұқсас, бұл да білімнің жаңа синтезінен туындағн. Бұл жолы әртүрлі бағыттағы генетиктер молекулалық және биохимиялық генетиктер, бактериофагтарды бактерияларды және плазмидаларды ашытқыны сүтқоректілерді және дрозофилаларды зерттейтін генетиктердің білімдері біріктірілген. 1974 ж. К.Маррей және Н.Маррей лямбда фагының рестрикциялық сайттарымен әрекет жасау арқылы өзінің құрамына бөгде ДНҚ-ны енгізе алатын хромосоманы жасады. Сөйтіп, лямбда фагы бөгде ДНҚ-ны клондауға жарамды вектор болды., ал зерттеушілерге тасымалдау және оларды көбейтуге шексіз мүмкіндік туды. 1975 ж. қатарынан ген инженериясының үш маңызды әдісі ұсынылды: 1. У.Бентон, Р.Дэйвис рекомбинантты лямбда фагтардың белгілерін жылдам табу олардың ДНҚ-сын нитроцеллюлозалық сүзгіштерге тасымалдап, ДНҚ-ны әрі қарай өркендету үшін рекомбинанттық фагтарды анықтау әдісін жасады. 2. М.Гранштейн және Д.Хогнесе бактериялар колонияларымен будандастыру әдісін ұсынды. Бұл бактериялық клеткаларды өркендетілген гендерден немесе ДНҚ фрагменттернен оқшауландыруға мүмкіндік берді. 3. Е. Саузерн ДНҚ фрагменттерін агарозалық нитроцеллюлоза сүзгіштеріне тасымалдау әдісін жазды. Бұл сүзгілерді ол радиоактивті ДНҚ-мен будандастырды және осы қоспаны авторадиографияәдісімен анықтады. Бұл әдіс Саузерн-болт будандастыру деп аталды. Осы әдіс геномдағы әртүрлі ДНҚ фракцияларын анықтауға, гендердің онын карталауға және бөгде ДНҚ-ны инсерциялауға, хромосомалық қайта құрылымдардың нүктелерін және сайып келгенде, гендер өркенін алуға мүмкіндік береді. Генетикалық ақпараттың тасымалдау құбылысы прокариоттарда ашылғаннан кейін, осы тасымалдаушы эукариоттарда да іске асыру шаралары қолға алына бастаған. Алғашқы трансгендік тышқандар 1980 ж. ұрықтанған жұмыртқа клеткасының пронуклеусына өркендетілген ДНҚ-ны инъекциядлау арқылы алынған. Сол жылы сүтқоректілердің өсірілген клеткаларының нәтижелі трансформациялау әдісі тікелей ядроға ДНҚ-ны микроинъекциялау арқылы енгізу ұсынылды. Жануарларды клондау туралы ғылыми тәжірибелерді 1940 жылдары Г.В. Лопашев бастаған. Ол алғашқы ядроларды тасымалдауды тритондардың клеткаларын жұмыртқаның ядросыз цитоплазма фрагменттеріне 1-2 бластомер кезеңінде енгізуді іске асырған. Өкінішке орай, бұл жұмыс өз жалғасын таппады. Оған себепші ең бірінші, соғыс, ал одан кейін ресейдегі генетиканың толық тоқталуы болды. 1962 ж. ағылшын ғалымы Дж. Гордон зиготадағы гендер жиынтығы жекшеленген клеткада сақталама деген сұраққа жауап іздеп ядросызданған бақаның жұмыртқа клеткасына головастиктің ішек клетканысының ядросын тасымалдап отырғызды. Осындай будан жұмыртқа клеткадан қалыпты бақа өсіп шықты. Бұл сомалық және жыныстық клеткалардың ядролары сапалық жағынан ұқсас дген сөз. Ал егер олай болса, әрбір трансплантацияланған ядродан жаңа жандар алуға болады., егер бір жануардан алынған көптеген ядроларды тасымалдап салса, көп жануар, яғни олардың өркендерін алуға болады. 1997 жылы А. Вилмут бастаған Шотландияның бір топ ғалымдары ядролық трансплантация әдісін қолдана отырып дүние жүзіне белгілі Долли деп аталатын қойды алды. 1999 ж. АҚШ ғалымдары тышқан мен сиырды клондады, ал 2000 жылдың наурызында қатарынан бес өркен торайлар дүниеге келді. Сөйтіп, бір ғасырдығң ішінде егер генетиканың туған жылынан, яғни 1900 жылдан бері генетика тұқым қуудың дискреттік принципін түсінгеннен кейін жаңа тірі организмдерді адамының еркімен генетикалық әекеттер, әдістер арқылы жасауға дейінгі жолдан өтті. Бұған молекулалық биологияның қосқан үлесі орасан зор. Тұқым қуатын ақпараттың сақталуын, оның даму прцесіне ұрпаққа берілуін және жалпы организмдердің тіршілік әрекетін, сондай-ақ белок және нуклеин қышқылдары сияқты ерекше синтездерді білу үшін еғер алдымен белоктардың және нуклеин қышқылдарының химиялық табиңғатын білу қажет. Біздің кезіміздегі молекулалық биологияның ең маңызды мәселелерінің бірі осы. Ең алдымен осы биополимерлердің екі класының қасиеттерін, құрылымын және қызметтерін қарастырмай тұрып, бір жалпы сұраққа тоқтала кеткен жөн. Қазір көптеген ғалымдар молекулалық деңгейдегі зерттеулерді асыра мақтап, тек сол арқылы ғана тіршіліктің құбылыстарын жан-жақты білуге болады деген қауесет естілуде. Сайып келгенде біздің негізгі мақсатымыз тірі организмдерді қоршаған ортамен өзара қатынастағы өзін-өзі реттейтін жүйе ретінде бүтіндей жан-жақты білу. Бьек осыны негізге алып тіршілік процесін сапалы түрде басқара аламыз. Дегенмен молекулалық деңгейдегі зерттеулер маңызды, ал кейде тіпті шешуші роль атқарады, әсіресе өсіп-өну, даму, тұқым қуу және өзгергіштік сияқты негізгі тіршілік құбылыстарын білу осы деңгейдегі ғылыми тәжірибелермен анықталуы қажет. Дәріс 1 Молекулалық биология пәні. жүктеу/скачать 0,87 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|