Молекулалық биология дәрістер жиынтығы Кіріспе
жүктеу/скачать 0,87 Mb.
|
molekulalyk biologiya alpamysova gulzhayna
- Бұл бет үшін навигация:
- Әдебиеттер тізімі
| Геномның гендік деңгейі.
Ақуыздар және РНҚ молекулаларының құрылысы туралы ақпарат ДНҚ молекуласында гендер және цистрондар деп аталатын учаскелерде жазылған. Ген дегеніміз – бір ақуыз молекуласы туарлы ақпаратты кодтайтын ДНҚ учаскесі. Цистрон дегеніміз – бір полипетид тізбегін кодтайтын ДНҚ учаскесі. Егер ақуыз молекуласы бірнеше полипептид тізбегінен құралған боса, онда оның гені бірнеше цистрондардан тұрады, ал егер ақуыз молекуласы 1 ғана полипептид тізбегінен құрылған болса, онда ген ұғымы цистрон ұғымынан сәйкес болады, яғни генде бір ғана цистрон болады. Гендердің экспрессиялануы нәтижесінде ақуыздар синтезделеді, ал олар өзара және орта факторлармен әрекеттесіп, нақтылы белгінің дамуын қадағалайды. 1945 жылы Д.Бидл және Э.Татум «бір ген бір ақуыз» деген гипотеза қалыптастырды. Бұл гипотезаға сәйкес жасушада белгілі бір алмасу өнімінің түзілуіне алып келетін метаболизм үдерісінің әрбір сатысы ақуыз-ферменттер арқылы катализденеді, ал соңғылары гендер арқылы анықталады. Кейінірек «бір ген бір ақуыз гипотезасы » гипотезасы «бір ген бір полипептид» деген ұғымға айналды, себебі көптеген ақуыз молекулалары бірнеше полипептидтерден тұратындығы белгілі болды. Прокариоттар гендері тек мағыналы нуклеотидтер бірізділігінен, ал эукариоттар гендері – мағыналы (экзондар) және мағынасыз(интрондар) учаскелерден тұрады. Гендердегі интрондар саны 2-ден 40-50-ге дейін жетеді, кейбір гендерде интрондар үлесіне геннің 90 пайыз көлемі тиесілі болады. 1954 жылға дейін ген – тұқым қуалаушылықтың интрондар үлесіне қарай бөлінбейтін құрылымдық, қызметтік бірлігі деп келінген. Бірақ, кейінгі кездегі зерттеулер, ген қызметтік трғыдан алғанда күрделі құрылым екендігін көрсетті: ол цистрон деп аталатын геннің негізі, кодтаушы бөлімінен, мутациялануға қабілетті – мутон, рекомбинациялауға қабілетті – рекон деп аталатын учаскелерден тұратыны белгілі болды. Мутон – мутациялық құбылыстың қарапайым өлшем бірлігі, оның өлшемі ДНҚ молекуласының 1 жұп нуклеотидіне тең. Кроссинговер кезінде ДНҚ молекулалары арасында өзара учаскелерімен алмасу орын алады. Егер осы кезде учаскелермен алмасу тепе-теңдігі бұзылса, ол нуклеотидтердің қосылуы не түсіп қалуы сияқты гендік мутацияларға алып келеді. Осылайша ДНҚ молекулалары арасындағы рекомбинациялану құбылысы бұзылады. Рекомбинацияның бұзылуына себепші нуклеотидтердің ең аз саны – бір жұп нуклеотидке тең – оны рекон деп атайды. Рекон – рекомбинацияның ең кіші өлшем бірлігі. Әдетте ген – бір полипептид молекуласын кодтайды, бірақ кейде ген әртүрлі қызмет атқаратын бірнеше полипептид тізбегінің синтезделуін жүзеге асыруы мүмкін. Мысалы, ашытқы саңырауқұлағының митохондриясының цитохром В ферментін кодтайтын вох гені екі түрлі күйде болады, «ұзын» ген күйінде – ол 6 экзон, 5 интроннан тұрады. Ұзын геннің 3 интронының үзіліп түсіп қалу нәтижесінде қысқа ген пайда болады, ол РНҚ - матураза ақуызын синтездейді. Бұл ақуыз осы геннің басқа да интрондарының үзіліп түсіп қалуына және цитохром В матрицасының пайда болуына алып келеді. Бұл құбылысты балама сплайсинг деп атайды. Кенеттен, өздігінен пайда болған немесе орта факторларының әсерінен пайда болағн тұқым қуалаушылық материалдық өзгерулері бір геннің бірнеше варианттар күйінде кездесуіне алып келеді. Бұл ген нұсқаларында түрліше генетикалық ақпараттар болады және олар белгінің әртүрлі нұсқаларын дамытады. Бір белгінің нақтылы нұсқаларын анықтайтын геннің түрлерін аллельдер деп атайды. Аллель – геннің бір учаскесінде нуклеотид жұбының әртүрлі күйде болуы. ДНҚ молекуласының бір учаскесіндегі 1 жұп нуклеотид 4 түрлі күйде болуы мүмкін: АТ, ТА, ГЦ, ЦГ. Осы жұптардың тек біреуі ғана табиғи күйде болады да, қалған 3-і мутация негізінде қалыптасқан. Егер геннің әртүрлі нуклеотидтер жұптары мутацияланса, онда осы жолмен пайда болған бір геннің 2 формасын жалған аллельдер деп атайды. Бір геннің нағыз аллельдер мен псевдоаллельдерінің жалпы саны 4п дәрежесіне тең, бұл жерде п – осы гендегі нуклеотидтер жұптарының саны. Ген аллельдері хромосоманың бір локусында орналасады және бір локуста алелльдердің тек біреуі ғана болады. Бұл ген аллельдерінің балама күйінде болуына алып келеді. Егер түр генофондында бір ген бір мезгілде екі аллельден көп мөлшерде кезедсетін болса, онда мұны көпшілікті аллелизм деп атайды. Мысалы, АВО қан топтарының анықтайтын і геннің 3 аллелі белгілі: іА, іВ, іО, сол сияқты гемоглобин генінің 130-дан астам аллельдері белгілі. Гендердің жіктелуі түрліше болып келеді, мысалы, аллельді, аллельсіз гендер; летальды, жартылай летальды гендер, структуралық гендер, модуляторлық гендер, реттеуші гендер т.б. Структуралық гендерге - ферменттерді, рибосома ақуыздарын, гистондық ақуыздарды, РНҚ молекулаларын анықтайтын гендер жатады. Модуляторлық гендерге ингибиторлар және супрессорлар, интенсификаторлар және модификаторлар кіреді. Реттеуші гендерге структуралық гендердің экспрессиясын реттейтін гендер – энхансерлер, операторлар, промоторлар, аттенюаторлар, терминаторлар жатады. Қызметтік белсенділігіне қарай гендерді - конститутивтік, реттелуші гендер, қозғалғыш генетикалық элементтер - транспозондар т.б. деп бөледі. Конститутивтік гендер дегеніміз – ағза онтогенезінің барлық сатыларында және барлық жасушаларда үнемі актив экспрессияланатын гендер. Бұл гендердің өнімдері жасушалардың негізгі тіршілігін қалыптастырады. Сондықтан олар кез-келген жасушалардың тіршілігі үшін қажет, оларды кейде тұрмыстық гендер деп те атайды. Реттелуші гендер – жасушаның ерекше қызметтерін, құбылыстарын, қамтамасыз ететін арнайы ақуыздардың синтезделуін кодтайды және олардың экспрессиялануы әртүрлі реттеуші факторлар әсерлеріне байланысты болады. Геннің алғашқы өнімдерінің қызметтеріне қарай гендерді бірнеше топқа бөледі: ферменттер, гендері; ақуыз ферменттерінің модуляторлары; рецепторлар гендері; транскрипция факторларының гендері; жасушаішілік және жасуша сыртындағы матрикстің ақуыздарының гендері, трансмембраналық тасмалдаушылар гендері; иондық арналар құрылымының гендері; гормондар гендері; иммуноглобулин гендері. Адам ағзасының жасушаларының негізгі құбылыстарына қатынасатын гендердің ара қатынасы төмендегідей: 22℅ - РНҚ және ақуыз синтезін қадағалайтын гендер; 12℅ - жасушаны қорғауды қамтамасыз ететін гендер; 17℅ - зат алмасу гендері; 8℅ - жасуша құрылымдарының гендері. Гендердің өлшемі түрліше болып келеді. Көптеген гендердің өлшемі 50 000 н.ж. тең, ал олардың орташа ұзындығы – 27000 н.ж. тең. Гендердің өлшемдеріне қарай шағын гендер - өлшемі 800-4000 н.ж. аралығында, оларға - глобулин, инсулин гендері жатады; орташа гендер - өлшемі 11000-45000 н.ж. аралығында, бұларға коллаген, альбумин гендері жатады; үлкен гендер - өлшемі 50000-90000 н.ж. аралығында фенилаланингидроксилаза гені; алып гендер - өлшемі 100000 н.ж. артық, супер алып гендер - өлшемі миллиондаған н.ж. – дистрофин гені 2 млн. н.ж. көп. Қозғалғыш генетикалық элементтер – автономды генетикалық бірліктер, олардың нуклеотидтер бірізділігінде осы элементтерді ДНҚ-ның бір жерінен екінші жеріне ауысыуын, орын алмастыруын, қамтамасыз ететін ақуыздар туралы ақпарат болады. Геннің мұндай орын алмастыруын транспозиция деп атайды. Транспозиция – орын алмастырушы элементтің аяқ жағында ораналасқан әрекеттесуі нәтижесінде жүзеге асады. Ол екі кезең арқылы жүреді: қозғалғыш элементтер молекуласының аяқ жағындағы нуклеотидтер бірізділігі тізбектері ажырасқан ДНҚ-нысанамен қосылады. қозғалғыш элемент репликацияланады, ал ДНҚ-нысана репликацияланбайды. Осылайшы қозғалғыш элементтердің бір көшірмесі ДНҚ-нысана молекуласына жалғанады, ал екіншісі өз орынында қалып қояды. Қозғалғыш элементтердің екі түрі белгілі: 1. кішкентай инсерциялық бірізділіктер (іS). 2. үлкен ірі транспозондар (Тп). Транспозондарда транспозицияны қамтасыз ететін гендермен қатар жасушаның маңызды қасиеттерін қлыптастыратын гендер де болады, мысалы Тп-3, оның өлшемі 4957 н.ж., және онда ампицилинге төзімділікті қалыптстыратын - лактамаза ферментін кодтайтын ген болады. Тп және іS-лардың ең негізгі қызметтері - өздерінің қыстырылып орналасқан жерлеріне жақын орналасқан гендердің экспрессиялануын реттеу, яғни кейбір гендердің экспрессиялануын активтендірсе, кейбіреулерін керісінше – активсіздендіреді. Сонымен қатар, олар ДНҚ-нысана молекуласын бірнеше бөлшектерге нақтылы, дәл кесу немесе қалпына келтіру қабілеттеріне де ие. Тп-дар инверсия немесе делеция типті мутациялардың пайда болуының себебі де болуы мүмкін. Ген әркеті дискретті болады, яғни әрбір ген ағзаның нақтылы белгісінің дамуын анықтайды. Ген әркеті нақтылы болады, яғни әрбір ген белгілі бір полипептид молекуласы туралы ақпаратты кодтайды. Бірақ кейде, бір ген бірнеше полипептид молекуласының синтезделуіне қатынасуы мүмкін. Мысалы, балама сплайсинг кезінде. Ген әрекеті плейтропты болуы мүмкін, яғни бір ген бірнеше белгінің дамуын қадағалайды, себебі оның өнімі – полипептид, әртүрлі биохимиялық құбылыстарды катализдейді. Ген әрекеті дозалық сипатқа ие болады, яғни бір геннің экспрессиялануы оның аллельдерінің дозасына байланысты болады. Мысалы, НвS гені. Ол гемоглобин молекуласында құрылысы өзгенрген глобиннің синтеделуіне алып келеді. Бұл эротроциттер формасын өзгенртіп - орақ пішінді анемия ауруының себебі болып табылады. Егер ағзада осы геннің екі данасы кездессе НвS/ НвS онда орақ жасушалы анемияның өте ауыр, қатал түрі дамып ағзаның өліп қалуына алып келеді, ал егер осы аллель бір дана күйінде кездессе НвS/ НвА, онда эритроцит формасы шамалы ғана өзгереді де анемияның жеңіл түрі дамиды. Әдебиеттер тізімі Уотсон Д.Ж. Молекулярная биология гена.- М.: Мир, 1978 Молекулярная биология: Структура биосинтез нуклеиновых кислот. (под ред. Спирин А.С.).- М.: Высшая школа, 1990. Молекулярная биология : Структура рибосом и биосинтез белка. (под ред. Спирин А.С.).- М.: Высшая школа, 1996. Сингер М., Берг П. Гены и геномы . В 2-х томах. –М.: Мир, 1998. жүктеу/скачать 0,87 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|