Молекулалық биология дәрістер жиынтығы Кіріспе
жүктеу/скачать 0,87 Mb.
|
molekulalyk biologiya alpamysova gulzhayna
| Транспорттық РНҚ
Клеткадағы барлық РНҚ-ның 10% шамасындайы транспорттық РНҚ. тРНҚ молекуласы құрамына 70—84 нуклеотид кіреді, оның м.м. үлкен емес, 25000—30000. тРНҚ құрамынан 30 шамасына дейін қалыптан тыс, минорлық азотты қалдықтар деп аталатын қосылыс табылған, тРНҚ қызметі активтелген амин қышқылдарын белок синтезделетін орынға жеткізу болып табылады. Клет-када 50 шамасындай тРНҚ бар, ал амин қышқылының саны 20 ғана екені белгілі. Демек, бір амин қышқылын екі және одан көп тРНҚ тасымалдайды екен. Сол сияқты әр амин қышқылын өзінің арнаулы тРНҚ-сы тасымалдайды. Қазіргі кезде көптеген тРНҚ-дың нуклеотидтерінің алмасып келу орындары толық анықталып отыр. Бірінші рет 1965 ж. ашытқыдан тРНҚ-ның химиялық құрылымын Р.Холли деген оқымысты ашты. РНҚ — молекуласының бірінші құрылымы дегеніміз ондағы нуклеотид қалдықтарының белгілі ретпен орналасуын айтады. Барлық тРНҚ-ның жалпы жоспар бойынша құрылғаны, олардың кеңістіктік құрылымы бірдей екендігі, пішінінің беде жапырағына ұқсайтыны анықталған. Барлық тРНҚ конформациясы ұқсас болғанымен, нуклеотидтердің орналасу реті әр түрлі. Екінші құрылым: РНҚ-ның екінші құрылымы деп кеңістікте молекулада қосарланған негіздер атомдарының орналасуын түсінуге болады. Беде жапырағы пішіндес болып келетін көпшілік тРНҚ төрт тармақтан тұрады: дигидроуридидді (қысқаша Д), антикодонды, псевдоуридилді (Т) және акцепторлы. Акцепторлы тармақтың акцепторлы соңы бар, оның кез-келген тРНҚ-дағы ССА-нуклеотидтерінің орналасу реті бірдей. Антикодонға сәйкес активтелген амин қышқылы аденилаттың 31-гидроксил тобы арқылы тРНҚ-ға жалғасады. тРНҚ молекуласында үлкен үш ілгек бар (Д, антикодондық және Т), олар белок синтезі кезінде әртүрлі қызмет атқарады. Д ілгегі (дигидроуридилдік ілгек) тРНҚ-ні аминоацил-тРНҚ-синтетаза ферментімен байланыстыру қызметін атқарады және бұл ферменттердің қажетті амин қышқылдарын тауып алып, оларды активтендіріп катализденуіне әсер етеді. тРНҚ-ның антикодонды ілгегінде үш нуклеотид иРНҚ молекуласындағы кодонға комплементарлық құралған. тРНҚ құрамындағы бұл нуклеотидтер антикодон деп аталады. тРНҚ-ның антикодоны иРНҚ құрамындағы кодонға әрқашан комплементарлы, әрі ол тРНҚ молекуласының ортасына орналасқан және мұның ДНҚ-дан иРНҚ алып келген генетикалық мәлімет есептеу кезінде айтарлықтай маңызы бар. тРНҚ-ның амин қышқылы жалғасатын соңы акцепторлық соң деп аталады. Барлық тРНҚ-ның акцепторлық соңында ЦЦА нуклеотидтерінің орналасу реті бірдей. Антикодонға сәйкес активтелген амин қышқылы аденилаттың З1 көміртегі атомы арқылы иРНҚ-ға жалғасады. Рибосомаларда синтезделетін полипептидтегі бір амин қышқылын кодтайтын иРНҚ-ның үш нуклеотидін кодон деп атайды. Т ілгегі, осы ілгектің көмегімен тРНҚ рибосомамен байланысады. Барлық белгілі тРНҚ-ның бұл ілгегіндегі нуклеотидтердің реттеліп орналасуы ұқсас келеді. Кейбір тРНҚ-ларда қосымша ілгектер кездеседі (мәселен, ашытқының тРНҚрһе-дағы вариабельді ілгек). Д ілгегінде минорлы негіз дигидроурацил болатындықтан (Д-мен белгілейді), ал Т ілгегін алсақ, онда минорлы негіз псевдоурацил бар. Сондай-ақ нукдертидті тізбектерде басқадай да минорлы негіздер — метилдей ген (т), бір метил (-СН3) тобы, диметилденген, екі метил топтары, V негіз де кездеседі. Клеткада 20-дан астам амин қышқылының әрқайсысына арналған ерекше ферменттер — аминоацил — тРНҚ— синтетазалар бар. Әрбір тРНҚ ерекше осы фермент арқылы өзіне тән амин қышқылымен байланысып, оларды ри-босомаларға жеткізеді, онда иРНҚ-дағы кодонның арнайы орнын "тану" іске асырылады. Үшінші құрылым. РНҚ-ның үшінші құрылымы деп кеңістікте тРНҚ-ның барлық бөліктері молекуласының орналасуын түсінеміз. Қазіргі кезде ашытқының фенилаланинді тРНҚ-ның үшінші құрылымы толық түрде анықталған. Бір-біріне байланыссыз тәуелді емес жағдайда әртүрлі зерттеушілер рентген құрылымдық анализ көмегі арқылы тРНҚрһе-ның кристалдары алынды. Олардың жүргізген зерттеулері барысында тРНҚрһе-ның кұрылымы туралы алынған нәтижелері бірдей еді. тРНҚрһе-нын пішіні суреттегідей Г әрпіне ұқсас. Әрбір жекеленген бөліктерінің ені ДНҚ-ы қос спиралінің диаметрінен аспайды. тРНҚРһе-ның үшінші конформациясы негізінде беде жапырағының екінші құрылымы жатыр, ал ол молекуланың әртүрлі учаскелерінде орналасып бір-бірімен жұптасып байланысқан негіздердің көп сандары арқылы толықтырылып, әрі тұрақтандырылған. тРНҚРһе-ның барлық дерлік негіздері, кеңістіктік құрылымды түзетін, вандерваальс пен гидрофобтық әрекеттесулеріне қатысады. Сутекті байланыстар екінші және үшінші құрылымдарды тұрақтандырады. тРНҚрһе-ның беде жапырағы пішіндес екінші құрылымында 52 сутекті байланысты түзетін құрамында 20 жұп (пар) негіздерден тұрады. Үшінші құрылымда, оларға тағы да 40 сутегі байланыстары қосылады. Қос спиральмен берілген тармақтарда Уотсон Криктің сутекті байланыстары пайда болады. Сонымен қатар, полинуклеотидті тізбектегі 2-гидроксилді топтар негіздермен сутекті және негізгі тізбектің сутегі атомдарымен де байланыстар түзеді. тРНҚрһ -ның үшінші құрылымының негізгі белгілері барлық тірі ағза түрлерінің тРНҚ-ы үшін бірдей болады деген болжам бар. Пурин негіздері созылыңқы қайрақша түрінде, пиримидинділері-шаршы қайрақша түрінде берілген, қайрақшалар арасындағы сызықтар-сутекті байланыстар. АшытқытРНҚРҺе-ның толық үшінші құрылымы ДӘРІС №5 ЖОСПАР ДНҚ репликациясы 1.Тұқым қуалаудағы ДНҚ-ның ролі. 2.ДНҚ репликациясы. 3.Репликацияның негізгі принциптері. 4.Эукариот және прокариот репликациясының ерекшеліктері. 5.Репликация инициациясы, энзимологиясы. ДНҚ молекуласының ең маңызды қасиеттерінің бірі — оның өздігінен екі еселенуі (репликациялануы) болып саналады. ДНҚ репликациялануы салдарынан тұқым қуалаушылық ақпарат ұрпақтан - ұрпаққа өзгеріссіз, тепе-тең мөлшерде беріліп, ұрпақтардың жалғасуы қамтамасыз етіледі. ДНҚ репликациясы жасуша циклының 5 - синтетикалық кезеңінде жүзеге асады. ДНҚ молекуласының репликациялану қасиеті 1953 ж. Дж. Уотсон және Ф.Криктің ДНҚ молекуласының құрылысының қос ширатпалы болатындығын анықтағаннан кейін белгілі болды. Теория күйінде ДНҚ репликациясьшың 3 түрлі әдісі болжамдалған: 1) консервативті (тұрақты); 2) жартылай консервативті; 3) дисперсті. Көптеген тәжірибелер нәтижесінде ДНҚ молекуласының репликациялануы жартылай консервативті жолмен жүретіндігі дәлелденді. Оны алғашқылардың бірі болып 1958ж. М.Мезельсон және Ф.Сталь Е.соlі жасушасында байқаған. Қазіргі таңда ДНҚ молекуласының сырт пішінінің 3 түрі белгілі: тұрақты сақиналы (бактериофакторда); құбылмалы сақиналы (бактериофактарда); сызықты (прокариоттар және эукариоттарда). Осыған сәйкес ДНҚ молекуласының жартылай консервативті репликациялануының 3 түрі белгілі: 1) тетра репликация; 2) сигма репликация; 3) У-тәрізді репликация. Кейбір прокариоттардың және барлық эукариоттардың ДНҚ молекуласы сызықша тәрізді болып келеді және олардың репликациялануы белгілі бір нүктеден, репликативтік ісінудің пайда болуынан басталып, хромосоманың қарама-қарсы жағына қарай бағытталады. Эукариоттардың ірі хромосомаларында бір мезгілде жүздеген репликациялық ісінулер пайда болады және олар бір -бірімен қосылып У-тәрізді аралық құрылым пайда етеді. Мұны У-тәрізді жартылай консервативті репликациялану деп атайды. ДНҚ молекуласының негізгі бөлімінің репликациялануы ДНҚ репликациясының бірнеше ерекшеліктері белгілі: а) ДНҚ молекуласының жаңа тізбегінің синтезделуіне қажет заттар — дезоксинуклеозидтрифосфаттар (дНТФ) болып табылады, ал ДНҚ құрамында дезоксинуклеозидмонофосфаттар (дНМФ) кездеседі. Сондықтанда ДНҚ тізбегіне жалғану алдына әрбір нуклеотидтен 2 фосфат қалдығы пирофосфат күйінде бөлініп шығады да тез, арада фосфаттарға дейін гидролизденеді. Еркін дНТФ дНМФ қалдығы + пирофосфат дНТФ-ды құрылыс материалдары ретінде пайдаланудың энергетикалық себептері де бар. Нуклеотидтер арасындағы байланыстардың (фосфодиэфирлік) түзілуі үшін энергия қажет, ал энергия фосфаттараралық байланыстардың үзілуі нәтижесінде бөлінеді. б)ДНҚ репликациясы матрицалық (қалыптық) үдеріс яғни ДНҚ- ның жаңа тізбегі аналық ДНҚ молекуласының бір жіпшесі негізінде (матрица) комплиментарлық ұстаныммен (принциппен) синтезделінеді, яғни 4 нуклеотидтен (дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ) жаңа тізбекке тек аналық жіпшедегі нуклеотидке комплиментарлы нуклеотид қана қосылады. в)ДНҚ синтезі (репликациясы) симметриялы болады, яғни матрица қызметін аналық ДНҚ молекуласының екі тізбегі де атқара береді. Сондықтан оны жартылай консервативті деп те атайды. Себебі, жаңадан синтезделген ДНҚ молекуласы жартылай жаңарған болады, яғни оның бір тізбегі ескі -аналық молекуладан алынған болса (матрица), екіншісі жаңадан синтезделген болады. г)ДНҚ синтезі (жаңа тізбектің не оның бір бөлімінің синтезделуі) белгілі бір бағытта жүреді, яғни 5' ұшынан З1 ұшына қарай жүреді. д)ДНҚ репликациясы басталу, жүруі үшін, міндетті түрде аналық ДНҚ молекуласының қос ширатпасы бір бірінен ажырасуы қажет, тек осы жағдайда, яғни бір бірінен ажырасқан аналық молекуланың жіпшелері матрица (қалып) қызметін атқара алады. Репликация тетіктері а)Репликация үдерісі 15-20 ақуыздардан тұратын күрделі ферменттік жүйенің қатынасуымен жүзеге асады. Эукариотгар хромосомаларында жоғарыда айтқанымыздай, бір мезгідце көптеген ферменттік кешендер қызмет етеді, яғни хромосомада ДНҚ репликациясының көптеген басталу (инициация) нүктелері болады және ДНҚ синтезі хромосоманың бас жағынан ұшына қарай баяу жүрмей, көптеген жерлерінде бір мезгілде жүзеге асады. Бұл репликация ұзақтығын едәуір қысқартады. б)репликацияның әр бір нүктесінде 2 фермент кешен жұмыс істейді: олар ДНҚ-ның инициация нүктесінен қарай жүреді. в) ДНҚ молекуласының тізбектері бір-біріне антипаралель болғандықтан және ДНҚ синтезі тек 5'—3' бағытында жүретіндіктен, репликативтік ашада аналық ДНҚ-ның бір тізбегі негізіңде жаңа ДНҚ тізбегі үзіліссіз синтезделсе, екіншісі негізінде үзіліп-үзіліп синтезделінеді. Біріншісін лидерлік тізбек, ал екіншісін артта қалушы (кешігуші) жіпше деп атайды. Лидерлік тізбек негізінде синтезделген өте ұзын, ұзындығы көршілес екі инициация нүктелерінің ұзындығының жартысына, яғни 1.600.000 нуклеотидке тең, тізбек синтезделсе, артта қалушы (кешігуші) тізбек негізінде қысқа 1500 нуклеотидтерден тұратын ДНҚ фрагменттері синтезделінеді. Оларды Оказаки фрагменттері деп атайды. г) ДНҚ синтезі басталуы үшін міндетті түрде 10-15 нуклеотидтерден тұратын «РНҚ-ұйытқы»-праймер қажет, себебі ДНҚ синтезін жүргізетін фермент ДНҚ — полимераза өз бетінше ДНҚ синтезін бастай алмайды. ДНҚ репликациясының жобасы (Айала, Кайгерден, 1987) 1. АналықДНҚмолеқуласын репликациялауға дайындайтын ақуыздар. а) ДНҚ молекуласындағы репликацияның басталу (инициация) нүктелері А-Т нуклеотидтер жұптарына бай бірізділіктерге ие. Ерекше танып білуші ақуыз (А) әрбір осыңдай нуклеотидтер бірізділігіне ДНҚ-репликациялаушы кешенді байланыстырады да өзі әрі қарай, кешенмен бірге жылжымайды . А-танып білуші ақуыз; Г-геликаза; И-топоизомераза; В-ақуыз; П-праймаза; АП-праймаза активаторы; а,П,5, -ДНҚ полимеразалар; Р-РС^А-ақуыз; Н-нуклеаза; ДНҚ лигаза (Мушкамбаров, Кузнецовтан, 2003). б) Ферменттік кешеннің ең алғашқы іске кірісетін ферменті- геликаза (Г). Ол аналық ДНҚ молекуласының қос ширатпасының ашылып, жіпшелердің бір-бірінен ажырасуын қамтамасыз етеді. в) Ширатпаның ашылып жазылуы әрі қарай үлкенді-кішілі түйіндердің (суперспирализация) пайда болуына алып келеді. Мұның себебі әрбір ДНҚ молекуласы өздерінің бірнеше учаскелерімен ядро матриксіне бекінген, ал бұл ширатпалары ашылған ДНҚ молекуласының еркін айналуына мүмкіндік бермейді, сондықтан да түйіндер пайда болады. Бұл мәселе топоизомераза (И) ферментінің қатынасуы арқылы шешіледі . Топоизомераза І-әрекеттері (Мушкамбаров, Кузнецовтан, 2003) г) Сонымен, геликаза, топоизомераза ферменттері аналық ДНҚ молекуласының қос ширатпасын жеке-жеке екі тізбекке ажыратады. Ажырасқан әрбір тізбекпен ерекше В-ақуыздар байланысады, олардың қызметі бір-бірінен ажырасқан жіпшелерді керіп, күні бұрын жанасып, қос ширатпаның түзілуін болдырмау болып табылады. Полимеризация ферменттері а) ерекше ақуыз праймаза активаторы (АП) қызметін атқарады. Осыдан кейін праймаза (П), бір жіпшелі ДНҚ-ның тиесілі учаскесін матрица (қальш) ретіңде пайдаланып қысқа «РНҚ-ұйытқыны» (праймер) синтездейді. б) Әрі қарай ДНҚ синтезін ДНҚ полимераза жүргізеді. Эукариоттарда 5 түрлі ДНҚ полимеразалар белгілі: ß және ε - полимеразалар ДНҚ репарациясына қатынасады; γ-полимераза -митохондрия ДНҚ-сының репликациясын жүзеге асырады; ал α және 8 -полимеразалар - ядролық ДНҚ репликациясына қатынасады. α ДНҚ полимераза праймазамен де, 5—полимеразамен де байланысады, ал соңғысы РСNА (Р) деп аталатын ақуызбен байланысқан. РСNА (Р) ақуыз-полимераза кешенін ДНҚ-ның репликацияданушы тізбегіне бекіндіріп «қыстырғыш» рөлін атқарады. РСNА ақуыз «қыстырылған» күйінде сақина сияқты ДНҚ тізбегін қоршап тұрады және полимеразалардың ДНҚ тізбегінен күні бұрын диссоциациялануын (ажырауын) болдырмайды, яғни ДНҚ синтезінің жүруіне, жалғасуына мүмкіндік жасайды. ДНҚ - полимеразалар (әсіресе бактериялардың ДНҚ-полимераза ІІІ-) нуклеотидтердің аналық тізбекке комплиментарлы синтезделуін қамтамасыз етуімен бірге З1—51 - экзонуклеазалықта қызмет атқарады. Соңғы қызметі ДНҚ синтезі барысында дұрыс - комплиментарлы нуклеотидтердің орнына, бұрыс, комплиментарлы емес нуклеотид, жалғанған кезде жүзеге асады. Осы кезде ДНҚ- полимераза бұрыс жұптасқан нуклеотидті «байқап» қалып, оны өсіп келе жатқан З1 ұшынан шығарып алып тастайды. Осылайша полимеразалар өз жұмыстарын үнемі бақылап отырады. в) Кез келген жаңадан синтезделген ДНҚ фрагменттері - (ұзын лидерлік не Оказаки фрагменттері) праймерлерден («РНҚ - ұйытқыдан») басталады. Аналық (матрицалық) тізбек бойымен жылжып отыратын ферменттік кешен келесі ДНҚ фрагментіне жанасқаннан кейін, ДНҚ-полимераза III ферменті «қыстырушы» РСNА ақуызын ашып, кешенді матрицадан ажыратады және ДНҚ синтезін тоқтатады. Осыдан кейін ДНҚ полимераза І-іске кіріседі. Ол өсіп келе жатқан ДНҚ фрагментінің З1 ұшына жалғанады және 3 белсенділікке ие болады. Біріншіден ол «алдыңғы» немесе 51 – 31 - экзонуклеазалықбелсенділікке ие болады, яғни ол бұрынғы ДНҚ тізбегінің «РНҚ - ұйытқысының» (праймер) 51 ұшынан бір-бірлеп нуклеотидтерді алып тастап отырады, ал босаған жерге өз фрагментінің З1 ұшына дезоксинуклеотидтерді жалғайды (ДНҚ-полимеразалық белсенділік). Сонымен қатар, ДНҚ-полимераза Ш-сияқты «артқы» 31-51 экзонуклеазалық белсенділік арқылы өз жұмысын қадағалауды да «ұмытпайды». ДНҚ-полимераза І-қызметі өсіп келе жатқан ДНҚ фрагментінің бұрынғы ДНҚ фрагменттерінің дезоксинуклеотидтерімен түйіскеннен кейін аяқталады. Эукариоттарда ДНҚ-полимераза ІІІ-қызметі α және 5-ДНҚ полимераза кешені атқарады; бұл жерде 31-51 экзонуклеазалық белсенділік 5 -ДНҚ -полимеразаға тиесілі болса, ДНҚ-полимераза І-қызметін, 51—3' экзонуклеазалық қызметті ерекше фермент нуклеаза (Н), ДНҚ-полимеразалық белсенділікті (босаған жерді толтыру) ß -ДНҚ - полимераза атқарады. ДНҚ репликациясын аяқгаушы ферменттер Жоғарыда аталған ферменттер кешені қызметтері нәтижесінде жаңадан синтезделінген әрбір тізбектер бір-бірімен тығыз орналасқан көптеген фрагменттерден тұрады. Көршілес фрагменттердің бір-біріне жалғануы ДНҚ-лигаза (Л) ферменттері арқылы жүзеге асады. ДНҚ-полимераза ферменттері сияқты ДНҚ-лигазаларда нуклеотидтерді фосфодиэфирлік байланыс арқылы байланыстырады. Осылайша ДНҚ молекуласының негізгі бөлігі репликацияланады, ал оның ұштары, яғни теломералық учаскелері, ерекше жолмен репликацияланады. Бұл үдеріске ерекше ферменттер теломеразалар қатьшасады. ДӘРІС № Геном құрылымы және ұйымдасуы. ЖОСПАР: Геном туралы жалпы түсінік. Хромосомадағы ДНҚ-ның орамы. Хроматин құрылымы. Нуклеосома құрылымы. Нуклеосомалық қор. Геном - жасушаның, ағзаның тіршілігі және дамуы үшін қажет барлық генетикалық ақпарат жазылған ДНҚ молкулаларының толық жиынтығы болып табылады, яғни жасушаның ядролық және цитоплазмалық ДНҚ-ның барлық гендері мен ген аралық учаскелерінің жиынтығы. Геном құрылысының жалпы принциптерін және оның құрылымдық қызметтік ұйымдастырылуын зерттейтін ғылымды геномика деп атайды. жүктеу/скачать 0,87 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|