Gro EL/Gro ES жүйесінің әрекеттесу тетігі (механизмі)

Бастапқы кезде «қазандар» қуысы бос, біреуінің тесігі «қақпақпен» жабылған күйде болады.

Әрі қарай:

а) Ашық «қазанға» фолдингі толық аяқталмаған, яғни еріген шумақ (глобула) күйінде, субстрат-ақуыз енеді.

Ақуыздың «қазанмен» байланысуына шумақ (глобула) бетінде және ашық «қазан» қабырғасында көптеп кездесетін гидрофобтық радикалдар көмектеседі.

б) Ақуыздың «қазанмен» әрекеттесуі екінші «қазанның» «қақпақшасының» диссоциациялануын иницияциялайды, яғни 7 АТФ молекуласы гидролизденеді және екінші «қазан да» гидрофобты болып өзгереді.

в) Диссоциацияланған «қақпақша» екі «қазанның» біреуімен байланысады (50% жағдайда бұл ақуызы бар «қазан» болуы мүмкін).

Бұл кезде біріншіден: ақуыз тұйық кеңістікте болып басқа ақуыздармен агрегациялану қабілетінен айырылады; екіншіден «қазанның» ішкі беті гидрофильді болып өзгеріп, ақуыз онымен байланысын үзеді. Мұның үлкен мәні бар, себебі оралушы ақуызды оқшаулап, «бұрыс» әрекеттесулерді жойып, оның оптималды құрылымының қалыптасуына мүмкіндік береді.

г)15-20 секундтан кейін АТФ-тың кезекті гидролизі жүзеге асып «қақпақша» диссоциацияланады және «қазан» тағы гидрофобты болып өзгереді.

Егер осы уақыт ішінде ақуыз өзінің нативті конформациясын қалыптастырып үлгерсе, ол қабырғаға жабыспай одан диффузияланады.

д) Егер фолдинг толық аяқталмаса, ақуыз шумағы (глобула) «қазан» қабырғасымен қайтадан байланысады және цикл қайталанады.

Приондар

Жоғарыда келтірілген мәліметтер фолдазалардың және шаперондардың қатынасуымен жүретін фолдинг-барлық уақытта полипептид тізбегінің энергетикалық және қызметтік тұрғыдан ең оптимальді құрылымының түзілуіне алып келеді деген ойды қалыптастыратыны сөзсіз. Бірақ, бұл барлық уақытта осылай бола бермейді.

Белгілі бір ақуыздың заңды түрде қайталанатын «бұрыс» фолдингі нәтижесінде дамитын өте зілді, бір топ неврологиялық аурулар белгілі. Осы ақуызды, егер ол қалыпты конформацияда болатын болса, приондық ақуыз Рr Р^с (prion protein constitutive) деп атайды. Ол мида табылған, оның қызметі белгісіз.

Кейбір ауыру адамдарда осы полипептид басқа конформацияда, яғни құрамында табиғи құрылымында болмайтын β- учаскелері көптеп кездесетін және агрегациялануға ынталы формада болады. Мұндай, өзгерген ақуызды прион (proteinaceous infection particle) деп атайды және ол Рr Р^sс деп бейнеленеді.

Ақуыздың осындай «бұрыс»-формасы» басқа-«дұрыс» формадағы ақуыздарды бұзып «бұрыс» формаға айналдырады.

Сонымен, приондар, өздерінің бастапқы молекулалары үшін антишаперондар қызметін атқарады және бұл үдеріс автокатализ күйінде жүреді, яғни «бұзылған» ақуыз келесі қалыпты ақуыздарды бұза береді, ақырында барлық ақуыз «бұзылған» күйге көшеді.

Бұл үдеріс баяу жүреді, ауру бірнеше жыл ішінде дамиды, бірақ міндетті түрде жануарлардың не адам ағзасының дүние салуына алып келеді.

Ағзада приондардың алғашқы порциялары қалай пайда болады?

1) өздігінен-фолдинг қателігі нәтижесінде;

2) прион ақуызының генінің (РrР) мутациясы салдарынан. Бұл кезде ауру тұқым қуалайды;

3) приондар кездесетін жануарлардың (сиырдың) етін жегенде.

Приондар-протеазалар әсерлеріне өте төзімді болады, сондықтан олар асқорыту жолында бұзылмай нерв ұлпасына өтеді де, өздерінің «жағымсыз» қызметтеріне кіріседі.

Приондар-нуклеин қышқылы болмайтын бірегей инфекциялық агент болып саналады.

Приондар-сиырлардың ерінді энцефалопатия немесе сиыр құтыруы ауыруын туғызады.

Егер адамдар осы сиырдың етін жесе, онда оларда Крейнцфельд-Якоб ауруы деп аталатын сырқат дамиды.

Жаңа Гвинеяның жергілікті тұрғындарының-куру ауруы да приондық ауруларға жатады

Фолдинг айқындайтын факторларды, табиғи формасын, К.Анфинсен тәжірибесін альбом бетіне түсіру

Оқушылардың білім деңгейін бағалау. Келесі сабақтың тақырыбын хабарлау

Жасушаның генетикалық аппараты. Ген туралы түсінік. Прокариот және эукариот гендерінің құрылымдық ұйымдасуы.

Генетикалық аппараттың 3 құрылымдық деңгейі белгілі: гендік, хромосомалық, геномдық

сөзжұмбақтар, плакаттар жинағы.

1.С.А.Әбилаев «Молекулалық биология және генетика» - Оқулық.Шымкент – «АСҚАРАЛЫ» баспасы,2008ж.

1.Медицинская биология и генетика / Под. Редакцией Куандыкова Е.У. – Алматы, 2004

2. Мушкамбаров Н.Н.Кузнецов С.Н.Молекулярная биология.Учебное пособие для студентов медицинских вузов – Москва: Наука,2003,544с.

3. Ньюссбаум Р.И.др.Медицинская генетика: учебное пособие / пер.с англ.под.ред. Бочкова Н.П – М.,2010. – 624с.

4. Притчарт Д.Дж.,Корф Б.Р.Наглядная медицинская генетика / пер.с англ.под.ред.Бочкова Н.П. – М.,2009 – 200с.

1.Введение в молекулярную медицину / под.ред.Пальцева М.А. – М.,Медицина,2004

2. Генетика. Учебник / под.ред.академика РАМН Иванова В.И. – М., ИКЦ «Академкнига»,2006 .

3.Гинтер Е.К.Медицинская генетика – М.,Медицина,2003.

4. Казымбет П.К., Мироедова Э.П.Биология.Учебное пособие – Астана,2006,2007.

5. Медицинская паразитология.Учебное пособие.Барышников Е.Н. – М., ВААДОС – пресс,2005.

6. Пехов А.П. Биология и общая генетика. Учебник – СПб,2006.

7. Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для врачей. Пер с англ. – М.: БИНОМ – Пресс, 2003.

• 
  Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру.
  
• 
  Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру.
  

1. 
   Ген түсінігі
   
2. 
   Цистрон түсінігі
   
3. 
   Прокариоттар гендері
   
4. 
   Эукариоттар гендері
   
5. 
   Мутон
   
6. 
   Қозғалғыш генетикалық элементтер
   
7. 
   Транспозондар
   
8. 
   Гендердің жіктелуі
   

ДНҚ молекуласына тіршіліктің түпкілікті қасиеттері - өздігінен көбею (репликация); өздігінен жаңару; өздігінен реттелу сияқты қасиеттер тән екендігін, генетикалық аппараттың 3 құрылымдық деңгейінің: гендік, хромосомалық, геномдық болатынын жеткізу. ДНҚ молекуласында ақуыздар және РНҚ молекулаларының құрылысы туралы ақпарат гендер және цистрондар деп аталатын учаскелерде жазылатынын,

14 мин (15%)

• 
  Оқущылардың білімін жан жақты тексеру
  
• 
  Сұрақтарды дұрыс және мазмұнды құрастыруға мән беру
  

1.Фолдинг факторлары

2.Фолдинг ферменттері

3.Ақуыз молекуласының III реттік құрылымы

4.Ақуыз лиганд әрекеттесулері

5.Молекулалық шаперондар

6.Протеиндисульфидизомераза

7.Пептидилпролилизомераза

• 
  Тақырыпты жоспарымен таныстыру
  
• 
  Түсіндірілетін материалдық негізділігімен жеткізілуінің ғылымилығы
  
• 
  Жаңа сабақты сапалы игеру үшін түрлі оқу әдістерін қолдану.
  

Кенеттен, өздігінен пайда болған немесе орта факторларының әсерінен пайда болған тұқым қуалаушылық материалдың өзгерулері (мутациялар) бір геннің бірнеше варианттар күйінде кездесуіне алып келеді. Бұл ген варианттарында түрліше генетикалық ақпараттар болады және олар белгінің әртүрлі варианттарын дамытады, мыс. А, а гендері бұршақ тұқымының сары және жасыл түсті болуын анықтайды. Бір белгінің нақтылы варианттарын 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 (жабайы) күйде болады да, қалған 3-еуі мутация негізінде қалыптасқан. Егер геннің әртүрлі нуклеотидтер жұптары мутацияланса, онда осы жолмен пайда болған бір геннің 2 формасын жалған аллельдер (псевдогендер) деп атайды. Бір геннің нағыз аллельдері мен псевдоаллельдерінің жалпы саны 4п дәрежесіне тең, бұл жерде n –осы гендегі нуклеотидтер жұптарының саны. Кейінірек «бір ген –бір ақуыз» гипотезасы «бір ген -бір полипептид» деген ұғымға айналды, себебі көптеген ақуыз молекулалары бірнеше полипептидтерден тұратындығы белгілі болады, мыс. гемоглобин молекуласы 4. полипептид тізбегінен құрылған- 2α және 2β. Прокариоттар гендері тек мағыналы (кодтаушы) нуклеотидтер бірізділігінен (кодондардан), 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% көлемі тиесілі болады. 1954 жылға дейін ген –тұқым қуалаушылықтың ең ұсақ, әрі қарай бөлінбейтін құрылымдық, қызметтік бірлігі деп келінген. Бірақ, кейінгі кездегі зерттеулер, ген қызметтік тұрғыдан алғанда күрделі құрылым екендігін көрсетті: ол цистрон деп аталатын геннің негізгі, 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 (минимальды) саны-бір жұп нуклеотидке тең-оны рекон деп атайды. Рекон- рекомбинацияның ең кіші өлшем бірлігі. Әдетте ген-бір полипептид молекуласын кодтайды, бірақ кейде ген (ген, ДНҚ учаскесі) 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 қалуы нәтижесінде «қысқа» ген пайда болады, ол РНҚ- матураза ақуызын синтездейді. Бұл ақуыз осы геннің басқа да интрондарының үзіліп түсіп қалуына және цитохром В матрицасының (қалып) пайда болуына алып келеді. Бұл құбылысты балама сплайсинг деп атайды. Кенеттен, өздігінен пайда болған немесе орта факторларының әсерінен пайда болған тұқым қуалаушылық материалдың өзгерулері (мутациялар) бір геннің бірнеше варианттар күйінде кездесуіне алып келеді. Бұл ген нұсқаларында түрліше генетикалық ақпараттар болады және олар белгінің әртүрлі нұсқаларын дамытады, мыс. А, а гендері бұршақ тұқымының сары және жасыл түсті болуын анықтайды. 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 (жабайы) күйде болады да, қалған 3-еуі мутация негізінде қалыптасқан. Егер геннің әртүрлі нуклеотидтер жұптары мутацияланса, онда осы жолмен пайда болған бір геннің 2 формасын жалған аллельдер (псевдогендер) деп атайды. Бір геннің нағыз аллельдері мен псевдоаллельдерінің жалпы саны 4^п дәрежесіне тең, бұл жерде n –осы гендегі нуклеотидтер жұптарының саны.

Ген аллельдері хромосоманың бір локусында (учсакесінде) орналасады және бір локуста аллельдердің тек біреуі ғана болады. Бұл ген аллельдерінің балама (альтернативті) күйінде болуына алып келеді. Егер түр генофондында бір ген бір мезгілде екі аллельден көп мөлшерде кездесетін болса, онда мұны көпшілікті аллелизм деп атайды. Мысалы, АВО қан топтарын анықтайтын İ геннің 3 аллелі белгілі: İ^А, İ^В, İ^О, сол сияқты гемоглобин (Нв) генінің 130-ден астам аллельдері белгілі, иммуноглобулин гені де көпшілікті аллелизмге ие. Гендердің жіктелуі түрліше болып келеді, мыс. аллельді, аллельсіз гендер; летальды, жартылай летальды гендер; структуралық (құрылымдық) гендер, модуляторлық гендер, реттеуші гендер т.б. Структуралық (құрылымдық) гендерге-ферменттерді, рибосома ақуыздарын, гистондық ақуыздарды, РНҚмолекулаларын анықтайтын гендер жатады. Модуляторлық гендерге ингибиторлар және супресорлар, интенсификаторлар және модификаторлар кіреді. Реттеуші гендерге структуралық гендердің экспрессиясын реттейтін гендер-энхансерлер, операторлар, промоторлар, аттенюаторлар, терминаторлар т.б. 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 (РНҚ, ақуыздар, рибосома ақуыздары, гистондар т.б.) жасушалардың негізгі тіршілігін қалыптастырады, сондықтан олар кез-келген жасушалардың тіршілігі үшін қажет, оларды кейде «тұрмыстық» гендер деп те атайды.Реттелуші гендер (көбінесе құрылымдық-структуралық 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 қызметтерінің модуляторлары; рецепторлар гендері; транскрипция факторларының гендері, жасушаішілік және жасуша сыртындағы матрикстің ақуыздарының гендері, трансмембраналық тасымалдаушылар 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%-жасуша бөлінуін реттейтін гендер; 12% жасуша сигналдарының гендері; 12%- жасушаны қорғауды қамтамасыз ететін гендер; 17%- зат алмасу гендері; 8%-жасуша құрылымдарының гендері; 17%-гендердің қызметтері белгісіз.

Гендердің өлшемі түрліше болып келеді. Көптеген гендердің өлшемі 50 000 н.ж. тең, ал олардың орташа ұзындығы- 27 000 н.ж. тең. Гендердің өлшемдеріне қарай-шағын гендер -өлшемі 800-4000 н.ж. аралығында, оларға α, β-глобин, инсулин (1500 н.ж.) гендері жатады; орташа гендер -өлшемі 11000-45000 нж. аралығында, бұларға коллаген (18000 н.ж.), альбумин (25 000 н.ж.) т.б. гендері жатады; үлкен гендер-өлшемі 50000-90000 н.ж. аралығында-фенилаланингидроксилаза гені; алып гендер- өлшемі 100000 н.ж. артық, мыс. қан ұюының VІІІ факторының гені- 186 000 н.ж., супер алып гендер-өлшемі миллиондаған н.ж.-дистрофин гені 2 млн. н.ж. көп.

Қозғалғыш генетикалық элементтер–автономдық генетикалық бірліктер, олардың нуклеотидтер бірізділігінде осы элементтерді ДНҚ-ның бір жерінен екінші жеріне ауысуын, орын алмастыруын, қамтамасыз ететін ақуыздар туралы ақпарат болады. Геннің мұндай орын алмастыруын транспозиция деп атайды (оларды кейде секіруші гендер деп те атайды). Транспозиция–орын алмастырушы (көшетін, секіретін) элементтің (ген) аяқ жағында орналасқан нуклеотидтер бірізділігімен арнайы ақуыз молекуласының әрекеттесуі нәтижесінде жүзеге асады. Ол екі кезең арқылы жүреді: 1) қозғалғыш элементтер (гендер) молекуласының аяқ жағындағы нуклеотидтер бірізділігі тізбектері ажырасқан ДНҚ-нысанамен қосылады; 2)қозғалғыш элемент (ген) репликацияланады, ал ДНҚ-нысана репликацияланбайды. Осылайша қозғалғыш элементтердің бір көшірмесі ДНҚ-нысана молекуласына жалғанады, ал екіншісі өз орнында қалып қояды. Қозғалғыш элементтердің 2 түрі белгілі: 1) кішкентай инсерциялық бірізділіктер (İS) және 2) үлкен, ірі (мың нуклеотидтерден де көп) транспозондар (Тп). Транспозондарда (Тп) транспозицияны қаматамасыз ететін гендермен қатар жасушаның маңызды қасиеттерін қалыптастыратын гендер де болады, мыс. Тп-3, оның өлшемі 4957 н.ж. және онда ампицилинге төзімділікті қалыптастыратын β-лактамаза ферментін кодтайтын ген болады. Тп және İS-лардың негізгі қызметтері-өздерінің қыстырылып орналасқан жерлеріне жақын орналасқан гендердің экспрессиялануын реттеу, яғни кейбір гендердің экспрессиялануын активтендірсе, кейбіреулерін керісінше- активсіздендіреді.

Оқушылардың өз бетінше атқаратын жұмысы 31 мин (35%)

Ген мен цистрондар ара қатынасын, митохондрия геномын, геннің экзон-интрондық құрылысын, гистондық ақуыздардың гендерін, рРНҚ ның кластерлік гендерін, глабин гендерін түсіндіру.

Оқушылардың білім деңгейін бағалау. Келесі сабақтың тақырыбын хабарлау

Геном туралы түсінік. Гендердің жіктелуі. Кластерлі гендер.

сөзжұмбақтар, плакаттар жинағы.

1.С.А.Әбилаев «Молекулалық биология және генетика» - Оқулық.Шымкент – «АСҚАРАЛЫ» баспасы,2008ж.

1.Медицинская биология и генетика / Под. Редакцией Куандыкова Е.У. – Алматы, 2004

2. Мушкамбаров Н.Н.Кузнецов С.Н.Молекулярная биология.Учебное пособие для студентов медицинских вузов – Москва: Наука,2003,544с.

3. Ньюссбаум Р.И.др.Медицинская генетика: учебное пособие / пер.с англ.под.ред. Бочкова Н.П – М.,2010. – 624с.

4. Притчарт Д.Дж.,Корф Б.Р.Наглядная медицинская генетика / пер.с англ.под.ред.Бочкова Н.П. – М.,2009 – 200с.

1.Введение в молекулярную медицину / под.ред.Пальцева М.А. – М.,Медицина,2004

2. Генетика. Учебник / под.ред.академика РАМН Иванова В.И. – М., ИКЦ «Академкнига»,2006 .

3.Гинтер Е.К.Медицинская генетика – М.,Медицина,2003.

4. Казымбет П.К., Мироедова Э.П.Биология.Учебное пособие – Астана,2006,2007.

5. Медицинская паразитология.Учебное пособие.Барышников Е.Н. – М., ВААДОС – пресс,2005.

6. Пехов А.П. Биология и общая генетика. Учебник – СПб,2006.

7. Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для врачей. Пер с англ. – М.: БИНОМ – Пресс, 2003.

• 
  Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру.
  
• 
  Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру.
  

1. 
   Ген түсінігі
   
2. 
   Цистрон түсінігі
   
3. 
   Прокариоттар гендері
   
4. 
   Эукариоттар гендері
   
5. 
   Мутон
   
6. 
   Қозғалғыш генетикалық элементтер
   
7. 
   Транспозондар
   
8. 
   Гендердің жіктелуі
   

Ген туралы ұғымды, гендердің жіктелуін, геннің алғашқы өнімдерінің қызметтеріне қарай гендердің бірнеше топқа бөлінуін үйрету.

14 мин (15%)

• 
  Оқущылардың білімін жан жақты тексеру
  
• 
  Сұрақтарды дұрыс және мазмұнды құрастыруға мән беру
  

1. 
   Ген түсінігі
   
2. 
   Цистрон түсінігі
   
3. 
   Прокариоттар гендері
   
4. 
   Эукариоттар гендері
   
5. 
   Мутон
   
6. 
   Қозғалғыш генетикалық элементтер
   
7. 
   Транспозондар
   
8. 
   Гендердің жіктелуі
   

• 
  Тақырыпты жоспарымен таныстыру
  
• 
  Түсіндірілетін материалдық негізділігімен жеткізілуінің ғылымилығы
  
• 
  Жаңа сабақты сапалы игеру үшін түрлі оқу әдістерін қолдану.