Өзін өзі тексеруге арналған сұрақтар

1. 
   Молекулалық биология зерттеу әдістеріне анықтама берініз
   
2. 
   Жасуша аралық сигнал беру түрлері қандай?
   

Простетикалық бөлігін көмірсулар құрайтын күрделі белоктар. Көмірсулардың комплекстеріне; маноза, фруктоза, галактоза, генсозаминдер т.б жатады. Глюккопротендердің биологиялық қызмееті өте зор, қорғаныштық, тіректік, дәнекерсіз қызмет, имундық қызмет. Қанның ұюына кедергі жасайды, тасымалдау, қоржинауға қатысады. Металлопротеидтер. Белоктар мен металл иондарының тікелей қосылуынан түзілген комплекстер. Құрамында Cu, Fe, Zn, Mo, Mn, Ni, Se, Ca металл иондары кездеседі. Фосфопротеидтер. Басты ерекшелігі олардың простетикалық топша бөлігіндегі ортофосфор қышқылының қалдығы белоктармен эфирлік байланыс түзеді. Белоктың бұл класына сүттің казейногенін жатқызамыз. Мұнда фосфор қышқылының мөлшері 1 процентке тең, Жұмыртқа сары уызында болады. Фосфопротеидтер өте үлкен мөлшері орталық жүйке жүйесінде кездеседі. Фосфопротеидтер энергетикалықжәне пластикалық материалдардың бағалы көзі болып табылады, организмнің дамуына әсер етеді.

Жұмыртқа белогының молекулалық массасы — 36000

Бұлшық ет белогының молекулалық массасы — 150000

Адам гемоглобинінің молекулалық массасы — 67000

Белоктар, негізінен, көміртек (50—55%), оттек (20—24%), азот (15—19%), сутектен (6—7%) тұрады. Кейбір белоктардың құрамына бұлардан басқа күкірт, фосфор, темір кіреді. Белоктар гидролизденгенде а-аминқышқылдарының қоспасы түзіледі. Әрбір организмнің өзіне тән белоктары бар. Барлық белоктар 20-дан астам әр түрлі а-аминқышқылынан құралады.

Белоктардың бірінші реттік құрылымы. дегеніміз полипептидтік тізбектегі аминқышқылдары қалдықтарының қатаң тәртіппен бірінен кейін бірінің орналасуы. Белокты құрайтын жүздеген, мыңдаған, миллиондаған а-аминқышқылдарының қалдықтары өзара пептидтік байланыс. Екінші реттік құрылым белоктардың көбінің кеңістікте спираль тәрізді орналасуы. Бұл құрылым, негізінен, спираль оралымдарында орналасқан — CO...HN— арасындағы сутектік байланыстар арқылы іске асады.

Шиыршықтың бір орамында 3 және 5 аминқышқылдарының қалдықтары болады. Оралымдардың арақашықтығы 0,54 нм шамасында. Үшінші реттік құрылым. Белоктық оралма тектес молекуласы биологиялық процестердің әсерінен, молекула арасындағы сутектік байланыс, —S—S— дисульфид көпіршесі, күрделі эфирлік көпірше және бүйір тізбектегі анион мен катиондар арасындағы иондық байланыстар арқылы өзара байланысуы нәтижесінде түзіледі. Бұл кезде оралма құндақталып, шумаққа айналады.Үшінші реттік құрылым белоктың өзіне тән қасиеттері мен белсенділігіне жауап береді.

– 1 г белоктан17,6 кДж энергия

Қыздырғанда денатурацияланатын немесе айырылып кететін болғандықтан, белоктардың нақты балқу температуралары болмайды. Кейбір белоктар, мысалы, тауық жұмыртқасының белогы суда ериді, кейбіреулері суда ерімейді. Белоктар ерігенде, басқа да ЖМҚ сияқты коллоидты ерітінділер түзеді. Белоктарға спиртті немесе формалинді қосқанда, белоктар қайтымсыз үйиды, сондықтан бұл заттарды биологиялық препараттарды сақтауға қолданады.

1. 
   Белок дегеніміз не?
   
2. 
   Белоктардың қандай түрлері болады?
   

№ 4 дәріс тақырыбы. Генетикалық аппараттың молекулалық құрылымы.Геномның құрылымы.

Клеткаға қажетті ерекше (арнайы) белоктың синтезделуін қамтамасыз ететін ДНК-ның молекуласының бөлігін геном деп атайды.

Хромосома алғаш рет 19 ғасырдың 70-ші жылдары белгілі болды және1883жылы неміс ғалымы В.Вальдейер "хромосома" деген атауды ұсынды.

Хромосома өсімдік пен жануарлар клеткасының даму процесін қамтамасыз етеді , тұқым қуатын белгі, қасиеттерді ұрпақтан ұрпақа өткізеді.Олардың хромосомында морфологиялық өзіндік ерекшеліктері бар. Хромосомалар клетка бөлінуі кезінде анық көрінеді. Оның морфологиясы митоздың метафаза және алғашқы анафаза сатысында жақсы байқалады. Орташа алғанда хромосоманың ұзындығы 0,2- 50мкм, диаметрі 0,2-3мкм.

Хромосома турады: 1) хроматидтерден; 2) центромерадан; 3) кысқа иықтан; 4) ұзын иықтан. ДНК хромосоманың химиялық құрамында хроматин жіпшелерінде орналасады.Белок хромосомда ДНК-ның молекуласының үстінде қаптама (футляр) түрінде орналасады. Хромосомның алғашқы тартылған жері болады (спиральданбаған бөлігі), онда центромер орналасады, кейде хромосомның екінші рет тартылған бөлігі де кездесіп отырады. Соңғысы кішкентай спутник деп аталынатын үзіңдіні (фрагмент) хромосомнан бөліп тұрады.

Интерфазалық хромосома. Бұл ілмекті, күрделі құрылым. Соленоидты фибрилла әртүрлі ұзындықтағы ілмекті ( 20 мыңнан 80 мың жұп нуклеотидтерге дейін) құрастырады. Хроматинді фибрилла нәтижесінде 300 нм диаметрге дейінгі құрылым түзіледі, ол интерфазалы хромонема деп аталады. Хромонемалар қосымша жинақталады, диаметрі 600-700 нм хроматидтерді құрайды. Хроматидтер метафазалы хромосома құрамына кіреді, диаметрі 1400 нм немесе 1,4 мкм.

Канадалық ғалым Барр (1908 – 1995) және оның студенті Бертрам 1949 жылы Барр денешігі деп аталатын құрылымды ашқан, немесе Х-жыныс хроматині.

Барр — денешігі әйелдердің жұмыртқаклеткаларында кездеседі. Жыныс хроматині — ұрықтың жынысын ерте анықтауға мүмкіндік береді. Кариотип (грекше karyon – жаңғақ, жаңғақ ядросы және typos – үлгі, пішін) – жануарлар мен өсімдіктердің жүйлік (систематикалық) тобының бір сипаттамасы, олардың дене клеткаларындағы хромосомалардың диплоидты жиынтығы. Кариотиптер хромосомалардың саны, центромераларының орналасуы, көлемі, пішіні, екінші реттік тартылулары және тағы басқа белгілерімен сипатталады.

Тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясы. Гендер хромосомада бір сызықтың бойымен тізбектеле орналасқан. Әр геннің хромосомада нақтылы орны (локус) болады; бір хромосомада орналасқан гендер тіркесу топтарын құрайды. Тіркесу топтарының саны сол организмге тән хромосомалардың гаплоидты санына сәйкес келеді; Ұқсас хромосомалардың арасында аллельді гендердің алмасуы жүреді; хромосомадағы гендердің ара қашықтығы айқасу жиілігіне тура пропорционал.

Томас Хант Морган (американдық биолог, генетиканың негізін салушылардың бірі, « Тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясының » негізін қалаған еңбегі үшін Нобель сыйлығының Лауреаты атағына ие болды.

Митоз хромосомаларының морфологиясы.
Хромосомалардың морфологиясын митоздың метафаза кезеңінде жақсы тексеруге болады. Өсімдіктер мен жануарлар клеткаларында хромосомалар таяқша тәрізді, ұзынша келеді. Хромосоманың ең жіңішкерген жері бірінші үзбесі оны екі иыққа бөледі. Осыған байланысты хромосомалар морфологиясына қарай 3 топқа бөлінеді:

Хромосоманың қызметтері. Ақпараттық және РНК белоктарының клеткадағы координациясы мен регуляциясын белоктардың біріншілік құрылымының синтезі арқылы жүзеге асырады.

Хромосома ( грекше"хромо-бояу,"сома"-дене ) - клетка ядросының құрамында нәсілдік информациясы ДНК бар ген орналасқан өздігінен екі еселене алатын, арнайы бояулармен боялатын негізгі құрылым бөлігі.

Хромосома алғаш рет 19 ғасырдың 70-ші жылдары белгілі болды және1883жылы неміс ғалымы В.Вальдейер "хромосома" деген атауды ұсынды.

Хромосома өсімдік пен жануарлар клеткасының даму процесін қамтамасыз етеді , тұқым қуатын белгі, қасиеттерді ұрпақтан ұрпақа өткізеді.Олардың хромосомында морфологиялық өзіндік ерекшеліктері бар. Хромосомалар клетка бөлінуі кезінде анық көрінеді. Оның морфологиясы митоздың метафаза және алғашқы анафаза сатысында жақсы байқалады. Орташа алғанда хромосоманың ұзындығы 0,2- 50мкм, диаметрі 0,2-3мкм.

Әрбір организмге тән, ДНК-ның молекуласындағы нуклеотидтердің орналасу жүйелілігін (последовательность) генетикалық код деп атайды.

Өзін өзі тексеруге арналған сұрақтар:

1. 
   Геном дегеніміз не?
   
2. 
   Хромосоманың қандай түрлері болады?
   

№ 5 дәріс тақырыбы. Нуклеин қышқылдары. ДНҚ – ның құрылымы және қызметі, ДНҚ – ның тұқымқуалаушылық ақпараттарын тасымалдаудағы рөлі.

Нуклеин қышқылдарының проблемасымен 1868 ж швейцарлық физик Ф. Мишер шұғылданған болатын. Ірің клеткаларынан алынған ядро бөлшегін зерттеп, құрамына көміртегі, азот және фосфор кіретін бұрын белгісіз органикалық қосылыс түрін ашты. Ашқан қосылысын ядродан бөліп алғандықтан нуклеин деп атады. Нуклеин қышқылдары пуриндік және пиримидиндік гетероциклдер кіреді. Мишердің шәкірттері Коссель мен Асколи тағы төрт түрлі негіздерді – аденин, тимин, цитозин және урацилді ашты. Нуклеиннің ертіндісі қышқылдық қасиет көрсететін болғандықтан Ф. Альтман 1889 ж оған нуклеин қышқылы деген ат берді. Нуклеин қышқылының құрамына кіретін көмірсу бес көміртегінен тұрады.

1940 жылдың аяғында америкалық биохимик Э.Чаргафф (1905 ж.т.) әр түрлі организмдердің ДНҚ молекуласына талдау жасап, оның құрамындағы А мен Т, Г мен Ц негіздерінің молярлық мөлшері тең екенін көрсетті (бұны Чаргафф ережесі деп атайды). ‎ 1952 ж. ағылшын биофизигі М.Уилкинс (1916 ж.т.) және т.б. ғалымдар рентгендік талдау арқылы ДНҚ молекуласы құрылымының спираль бойынша оң жақ оралымын (В – ДНҚ), америкалық ғалым А.Рич (1929 ж.т.) молекула құрылымының сол жақ оралымын (Z – ДНҚ) ашты. Вилькенс және Р. Франклин тапқан ДНК молекуласының рент-генограммасы оның спиральды структурасын дәлелдеді,

ДНК қос тізбегінің бір бөлігі маңызын алғаш рет 1944 жылы Эвери, Мак-Карти және Мак-Леод ашып көрсетті.

ДНҚ молекуласының екiншi реттiк құрылымын 1953 ж. Уотсон мен Крик анықтады. ДНҚ құрылымының анықталуы ХХ ғасырдағы биологияның ең маңызды жаңалығы деп саналады. Уотсон мен Крик теориясы бойынша екi полинуклеотид тiзбегiнен құралған ДНҚ-ның молекуласы кеңiстiкте оң қос қабат спираль болып табылады.

1959 жылы Северо Очоа РНҚ синтезінің механизмін ашқаны үшін медицинада Нобель сыйлығын алды. S. Cerevisiae дрожжасындағы тРНҚ- дағы 77 нуклеотидтің бірізділігі 1965 жылы Роберт Холлидің зертханасында анықталып, оған 1968 жылы медицинада Нобель сыйлығы берілді.

1967 жылы Карл Вёзе РНҚ-ның катализдік қасиеті бар деп болжады. Ол әлем РНҚ-сы деген гипотезасын ұсынды,онда протоорганиздер РНҚсы ақпаратты сақтау молекуласы (қазіргі кезде бұл рөлді көбіне ДНҚ атқарады) және метаболизм реакциясында катализдік қызмет атқарушы молекула ретінде (қазіргі кезде бұны көбіне ферменттер атқарады)қызмет атқарады делінген.

1976 жылы Уолтер Фаэрс пен оның тобы Гент Университінде (Голландия) бактериофаг MS2-ның бірінші РНҚ геномының бірізділігін анықтады. 1990 жылдардың басында өсімдіктер геномына бөтен гендерді еңгізу өсімдіктердің аналогтық гендерінің айқын білінуін тежейтіні анықталды.

Белоктар сияқты нуклеин қышқылдары әр түрлі болады. Олардың организмдегі функциясы да әр алуан. Нуклеин қышқылдарының да белоктар сияқты әр түрлі құрылымдары болады.

ДНҚ-ның спиралінің диаметрі 20 ангстрем. Бір – бірімен параллель

жатқан көрші жұп негіздердің ара қашықтығы 3,4 ангстрем. Спиральдің

бір айналымына жұптасқан 10 азоттық негіздер кіреді, яғни спиральдың

бір айналымы ұзын ДНҚ молекуласының бойындағы 34 ангстрем бөлікті

алып жатыр. ДНҚ молекулаларын созса, ұзындығы 2 метрге жетеді, яғни

диаметрі 20 ангстрем, ұзындығы 2 метр. ДНҚ молекуласын 100º с

температурада қайнатса оның тізбектері бір – бірінен ажырайды.

Шиыршықтың ішкі кеңістігінде бір тізбектің азоттық негіздері екінші тізбекке сәйкес негіздермен сутегілік байланыстар құрап, бір – бірімен берік ұстасып тұрады. Азоттық негіздердің химиялық құрылыстарының ерекшеліктері бір тізбектің аденині екі сутегілік байланыс нәтижесінде екінші тізбектің тек цитозинмен ғана біріге алатынын көрсетеді. Яғни, бір тізбектің бойындағы азоттық негіздердің қандай кезекпен орналасқаны белгілі болса, онда ол тізбекпен бірігіп тұрған екінші тізбектің бойындағы азоттық негіздердің орналасу тәртібін де өте оңай анықтауға болады. Осындай бірімен – бірі сәйкес келетін тізбектерді бір – біріне комплементарлы деп атайды. ДНҚ тізбектерінің бағыты бір – біріне қарама – қарсы.

Көп уақытқа дейін ДНҚ-ның құрылымының үш түрлі қалыпы белгілі болған, олар қолайлы жағдайларда өзара өзгеру арқылы құбылып отырған. Осы үлгілердің жалпы қасиетттері төмендегі кестеде жинақталған.

ДНҚ құрылымдық топтар ретінде бірнеше типте кездеседі 1-кесте

1) Айналым бұрышы (+) белгісімен оң шиыршықталған және (-) белгімен сол шиыршықталған ДНҚ көрсетілген. Шиыршықтардың В-пішіні Уотсон және Крик өз үлгісін құрған, типі ДНҚ талшықтарында өте жоғары ылғалдылықта (92%) және төменгі иондық күші бар ерітінділерде кездеседі.

А-пішіні ДНҚ талшықтарында 75% ылғалдылықта және қарама-қарсы зарядталған натрий, калий немесе цезий иондарының ортасын қалайды. В-формасындағы шиыршық осіне міндетті түрде перпендикуляр орналасқан, негіздер А-пішінде шиыршықтың осіне қарай көлбей орналасқан және бір орамдағы олардың саны көбірек. Биологиялық түрғыдан А-форма қызықтырады, себебі оның конформациясы, ДНҚ-РНҚ будандарының құрылымына және РНҚ-ның қос шиыршықты бөлшектеріне жақын болуы мүмкін. Оның себебі РНҚ-ның В-пішініне кіруге 2-гидроксильдік топ бөгет жасайды.

С-форма, ДНҚ 66% ылғалдылықта болғанда литий иондарынын қатысуымен түзіледі. Оның бір орамында Д-ДНҚ-мен салыстырғанда негіздер жұбы аз.

Бұл үш формаларда нуклеотидтер бірізділігінен тәуелсіз барлық ДНҚ-лар бола алады. Келесі пішіндер негіздер жұптарының ерекшелігіне байланысты ғана ДНҚ-лары болады.

Д және Е-пішіндерде (мүмкін, бір пішіннің әртүрлі варианттары болуы ықтимал) бір орамда әлдеқайда аз жұптар (8 және 7,5) болады және тек ДНҚ құрамында гуанин жоқ молекулаларында табылған.

Z-пішін классикалық құрылымдағы топтардан мүлде өзгеше. Бұл форма - сол шиыршықты, ал басқалары оңға қарай шиыршықталған. Оның орамында жұптар саны көбірек, яғни аз шиыршықталған және жіңішкелеу. Өзінің атын шиыршықтың бойында қант-фосфат желісінің зигзагты (zigzag - ирек) орналасу түріне байланысты алған. В-формадағы ДНҚ-ның иілімі жатық .

Z-формалы қос шиыршықтар пурин-пиримидин бір ізділік кезектесе орналасқан полимерлерде табылған. Осыған дейін ДНҚ-ны біз оқшау жеке құрылым ретінде қарадық. Шындығында ол белоктармен байланысты, ал белоктар В-пішіннің Z-пішініне айналуына бірсыпыра әсер етуі мүмкін. Мысалы, гистондармен байланыстағы ДНҚ (эукариоттық ядродағы негізгі хромосомалық белоктар) бір формадан екіншісіне ауыспайды, ал бос ДНҚ-да сондай жағдайда байқалады. Сөйтіп, in vivo Z-ДНҚ түзілу үшін басты шарттың бірі, оның құрылымын тұрақтандыратын ерекше белоктардың қатысуы мүмкін.

Қос шиыршық супершиыршықталуы (лат. "super" - шамадан тыс деген ұғым) мүмкін. ДНҚ жөнінде біз осыған дейін желінің бойына орналасқан қос тізбекті молекула ретінде сөз қылдық. Алайда ДНҚ сақина тәріздес молекула немесе соған ұқсас түрде болуы мүмкін. Кішкене вирустардың геномы шынында сақина түріндегі ДНҚ, мүнда қос шиыршықтың екі тізбегі үздіксіз шеңбер түзеді. Бактериялық және эукариоттардың геномдарында ДНҚ үлкен тұзақ тәрізді болады. Мүнда ең бастысы мынада: әрбір түзақтың түбі тұйықталған сондықтан бос үштар қалмайды. Қос шиыршықтың бұл формасының маңызы оның құрылымға қосымша тұрақты тежеу салуында. Егер қос тізбекті ДНҚ-ны қос шиыршық осімен айналдырса, онда суперорамдар пайда болады. Мысал ретінде резина таспасын келтіруге болады. Оны өз осінде айналдырса тығыз кернеулі құрылым пайда болады (қос шиыршық) әр жерлерінде крест тәрізді құрылымдар түзіледі. Бұл кезде көрсетілгендей кескін шығады.

Әрдайым супершиыршық үйымдасқанда жіпшелер өз осінде айналады және супер орамдар көбейген сайын иірімдер күшейе береді. Супер орамдар жасау үшін қай бағытта бұрсақта резина таспаларына бәрі бір (резина таспасының екі шеті бірдей). Бірақ қос шиыршық -онсыз бұралған құрылым (қос тізбектің айналымынан көрініп тұр), сондықтан оның бұрауға әсері, қалай қарай бұралатынына байланы-сты.

Теріс супер орамдар ДНҚ-ның өз осінде сағат тіліне қарсы - қос шиыршықтың оң орамына кері бағытта оралады. Бұл негізінен бұралу күшінің кернеуін біраз осалдатып, қос шиыршықтың құрылымын реттейді. Осыдан екі негізге бүрышы доғал орам немесе тіпті ДНК негіздерінің жұптасуы бұзылуыы мүмкін. Теріс орамды ДНҚ толық бұралынбаған деп аталынады.

ДНҚ қызметі: ДНҚ организмдердің басым көпшілігінде тұқым қуудың материалдық негізі болып табылады. Ол адамның және барлық басқа организмнің клеткаларында болады. Организмдегі барлық клетка ядроларында ДНҚ саны әрдайым бірдей болады. Уотсон мен Крик ДНҚ молекуласының моделі бойынша ДНҚ молекуласы бір оське бағытталған спираль тәрізді айнала оралған екі комплементарлық тізбек болып табылады. Әрбір тізбек кәдімгі полинуклеотид болып саналады, онда нуклеотидтер фосфор қышқылының қалдықтары арқылы өзара байланысқан. Спиральдағы полинуклеотидтердің екі тізбегі бір – біріне азот негіздері жағынан бағытталған. Сол себептен қос тізбекті спиральдың ішінде азот негіздері орналасады. Углевод пен фосфат топтары спиральдың сыртына орналасады. Бұл жағдайда бір тізбектің негіздері жоғарыда айтылғандай сутектік байланыстар арқылы екінші тізбектің негіздерімен байланысқан.

ДНҚ-ның екі еселенуі (репликациясы). Кез келген клетка бөлінер алдында оның ДНҚ молекуласы екі еселенеді және соның нәтижесінде ұрпақ клеткалары алғашқы аналық клеткадағыдай ДНҚ молекуласына ие болады. Сонымен, ДНҚ мынадай жолмен екі еселенеді. Алғаш спиральдың екі тізбегі бір нүктеден бастап ажырай бастайды. Сонан кейін бір-бірінен алшақтап ажыраған әрбір тізбектердің бойына, оларға сәйкес жаңа тізбек синтезделіп, жаңа тізбек жасалу барысында ажыраған екі тізбекпен өзінің азоттық негіздері арқылы байланысып, онымен өз алдына жаңа спираль құрай бастайды. Г. Стент ДНҚ-ның екі еселенуінің үш түрін ұсынды: консервативтік, жартылай консервтаивтік, дисперсиялық.