Файл: 12. 3В тым уалаушылы жне згергіштік задылытары Таырыбы.ppt
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.02.2024
Просмотров: 9
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
12.3В Тұқым қуалаушылық және өзгергіштік заңдылықтары
Тақырыбы: Дезоксирибонуклеин қышқылының
кездейсоқ мутациясы.
Оқу мақсаты:
11.2.4.1 - дезоксирибонуклеин қышқылы рекомбинациясы мен мутациялардың арасындағы байланысын табу
Тілдік мақсаттар
| Ген | Ген | Gene |
| Генетикалық код | Генетический код | Genetic code |
| Триплет | Триплет | Triplet |
| Амин қышқылдары | Аминокислоты | Amino acids |
| Кодон | Кодон | Codon |
| Геном | Геном | Genome |
| Модификацияланған | Модификация | Modification |
| Рекомбинантты ДНҚ | Рекомбинантная ДНК | Recombinant DNA |
| Плазмид | Плазмиды | Plasmids |
| Рескриктаза | Рескриктаза | Reskriktaza |
| Биореактор | Биореактор | Bioreactor |
ДНҚ - дезоксирибонуклеин қышқылы, генетикалық ақпаратты тасымалдаушы молекулалар. Тірі организмдердегі генетикалық ақпараттың ұрпақтан-ұрпаққа берілуін, сақталуын, дамуы мен қызметін қамтамасыз етуіне жауапты нуклеин қышқылының екі түрінің бірі.
Нуклеотидтің құрылысы
Фосфор қышқылы
Қант
Азоттық
негіз
Фосфор қышқылының қалдығы пентозамен 5’-көміртегі арқылы, ал азоттық негіз 1’-көміртегі арқылы байланысады.
Бірінші бөлігі – дезоксирибоза (бескөміртекті қант);
екіншісі – пуриндік негіздер: аденин (А) мен гуанин (Г) және пиримидиндік негіздер: тимин (Т) мен цитозин (Ц);
үшіншісі – фосфор қышқылының қалдығы.
ДНҚ-ның негізгі құрылымдық бірлігі – үш бөліктен құралған нуклеотид.
Қос қабат спиральдағы екi тiзбектiң жолдамасы – антипараллель, бiр тiзбектегi нуклеотидтер арасындағы байланыс 3‘- 5‘ бағыттағы қалдықтардан түзiледi, екiншi тiзбектегi нуклеотидтер арасындағы байланыс 5‘ - 3' бағыттағы қалдықтардан түзiледi. Екi полинуклеотидтi тiзбек өзара бұранда сияқты жалғасып, азоттық негiз арқылы байланысады. Гидрофобты азоттық негiздер спиральдiң iшiне орналасқан, ал гидрофильдi пентозды-фосфорлы қалдықтар ДНҚ молекуласының сыртқы жағына қарай бағытталған.
2. ДНҚ репликасиясының молекулярлық механизімі
ДНҚ молекуласының ең маңызды қасиеттерінін, бірі — оның өздігінен екі еселенуі (репликациялануы) болып саналады. ДНҚ репликациялануы салдарынан түкым қуалаушылық ақпарат ұрпақтан - ұрпаққа өзгеріссіз, тепе-тең мөлшерде беріліп, ұрпақтардың жалғасуы қамтамасыз етіледі
Репликация - ДНҚ-ның екi еселену процессi - көбiнесе жасушаның бөлiну алдында жүрiп, жасушаның бірқатар ұрпақтарында хромосомалар санының тұрақтылығын қамтамасыз етедi. Репликация - көптеген ферментердiң қатысуымен жүзеге асырылатын күрделi процесс. Репликацияның негiзгi ферменттерi: 1. Геликаза - ДНҚ тiзбектерiн ажыратады
2. SSB-белоктар - ДНҚ-ның ажыраған тiзбектерiн тұрақтандырады 3. ДНҚ-полимераза - тiзбектi синтездейдi 4. Топоизомераза – репликативтiк айырдың алдындағы 5. ДНҚ-ның аса жоғары ширатылған жерлерiн босатады -РНҚ-праймаза - ДНҚ-полимеразаға керектi РНҚ-бастауыштарды (праймерлердi) синтездейдi 6. Лигаза - ДНҚ фрагменттерiн жалғап қосады
Көптеген тәжірибелер нәтижесінде ДНҚ молекуласының репликациялануы жартылай консервативті жолмен жүретіндігі дәлелденді. Оны алғашқылардың бірі болып 1958ж. М.Мезельсон байқаған.
Теория күйінде ДНҚ репликациясының 3 түрлі әдісі болжамдалған:
консервативті (тұрақты)
жартылай консервативті
дисперсті
тета репликация;
сигма репликация;
У-тәрізді репликация.
1
3
2
Репликацияның басталатын нүктелері нуклеотидердiң арнайы ретiмен анықталып инициация нүктесi деп аталады.
Олардың саны әр хромосоманың ДНҚ-да нақты белгілі болады. Репликацияның басталу нүктесiнен келесi репликация айырымен кездесетiн жерге дейiнгi ДНҚ-ның бөлiгi репликон деп аталады - бұл репликация бiрлiгi.
ДНҚ синтезі тек 5 -3 бағытта жүретiн, ал ДНҚ тiзбектерiнiң қарама қарсы (антипаралельді) болғандықтан, ДНҚ-ның бiр тiзбегi үздiксiз түзiлiп, лидерлiк деп, екiншiсi соңынан бiр тiзбекке жалғанатын кішірек үзінділер (Оказаки фрагменттерi) түрiнде синтезделіп, iлесушi тізбек деп аталады.
ДНК репликациясы прокариоттарда және эукариоттарда ұксас, 6ipaқ эукариоттарда синтез жылдамдығы бірқатар төмен (1 сек - 100-300 нуклеотид шамасында) болады, прокариоттарда (1 сек 1000-3000 нуклеотид шамасында) жылдамырак жүреді.
Рекомбинантты ДНҚ технологиясын (РДТ)
in vitro жағдайьшда әртүрлі ДНК молекулаларын, бөтен гендерін біріктіру технологиясын іске асырып, кейін реципиент организмде олардың репликациясын жүргізіп инженерия аясындағы жетістік деп сипаттауға болады. Рекомбинантты ДНҚ технологиясының тірі клеткада, in vitro жағдайында мутация және рекомбинация негізінде жүретін дәстүрлі клеткалық селекциядан айырмашылығы осында.
Екінші айтарлықтай айырмашылығы:
РДТ - бұл мүлдем түрлі генетикалық материалдарды қосу және клондау (мысалы, прокариот және эукариот организмдер гендерін біріктіру). Ал дәстүрлік селекцияда бүл мүмкін емес. РДТ молекулалық биология, нуклеин қышқылдарының химиясы, гендік-инженерлік энзимология жетістіктері арқылы түраралық, тінаралық тосқауылдарды жеңуге мүмкіндік береді.
Дәстүрлік селекция алдымен жаңа штамм продуценттерді, осімдіктердің жаңа сортын, жануарлардың жаңа түқымын алуда белгілі нәтижелерге қол жеткізеді. Кейін алынған онімнің фенотиптік өзгерістеріне жауапты гендерді анықтауга зерттеулер жүргізеді. Ал РДТ алдымен генетикалық өзгерістердің багдарламасын жасайды, содан кейін өнімді алып фенотиптік қорытындысын жасайды.
Кейбір зерттеушілер РДТ гендік микрохирургия деп атайды, бірақ ол рестриктазалар мен лигаза ферменттері арқылы жүзеге асатын химиялық хирургия. Сонымен қатар, РДТ - бүл дәстүрлік селекцияның жалғасы, мутантты организмдер алу кезінде мутация мен рекомбинацияларды практика жүзінде қолдану нәтижелерінің анализі.
Рекомбинантты ДНҚ технологиясы: алдымен донор клеткасынан нативті (бұзылмаған) ДНҚ бөліп алынады (клонданатын ДНҚ, енетін ДНҚ, ДНҚ-нысана, бөтен ДНҚ), кейін рестриктаза ферменті көмегімен белгіленген сайтта ажыратады және босатылған генді (тендер) лигаза ферменті қатысуымен ДНҚ тасымалдайтын вектормен байланыстырады (клонданатын вектор), яғни in vitro рекомбинантты ДНҚ молекуласын алуға болады
Бірінші этап - баска организмге тасымалдайтын генді (гендерді) бөліп алу:
донор ДНҚ-нан оны рестрикциялау, белгілі нуклеоидты катары бар ДНҚ бөліктің эндонуклеаза рестрикциялайтын ферментімен кесіп алу.
Екінші этап. Донор клеткасынан бөлінген ген нақты құрылымды ақуыз туралы информацияға ие, бірақ өз бетімен клетка-реципиентте іске асыра алмайды. Осы жаңа генді баска организмдерге ендіріп және оның репликациясын қамтамасыз ететін қосымша ДНҚ молекуласы қажет. Осындай генетикалық ақпаратты тасымалдаушысы (вектор) ретінде плазмидалар, жануарлар вирустары мен бактериофагтарды қолдануға болады.
Үшінші этап. Конструкцияланған рекомбинантты ДНҚ реципиент клеткасына ендіреді, түрақты қадағаланады, яғни репликацияланып келесі үрпақтарына ауысып отырады. Трансформацияның нәтижелілігі реципиент клеткасының компетенттілігіне, вектордың экспрессиялаушы белсенділіге, донор мен реципиенттің генетикалық материалы туысты жақындықта болуына тәуелді.
ДНҚ репарациясы
ДНҚ репарациясы (генетикалық репарация) – ДНҚ молекуласының зақымдалған аймақтарының қалпына келу процесі. Эволюция барысында қалыптасқан репарация процесі мутациялық процесті тежеп, ағзаның тұқымқуалаушылық қасиетінің тұрақтылығын қамтамасыз етеді.
ДНҚ репарациясының екі негізгі типін ажыратады:
1. Репликацияға дейінгі репарация:
- жарықтық репарация немесе фотореактивация
- қараңғылық немесе эксцизиялық репарация
2. Репликациядан кейінгі репарация
Жарықтық репарация не фотореактивация
1. УФ сәулелердің әсерінен көрші орналасқан пиримидиндер арасында байланыстың пайда болуы, ДНҚ репликациясын тежейді.
Жарық кванттары арнайы фермент - фотолиазаны активтендіреді, фермент зақымдалған ДНҚ-мен байланысып, димерлерді ажыратады да ДНҚ тізбегінің бүтіндігін қалпына келтіреді.
Фотореактивация
ДНҚ тізбегінен зақымдалған аймақ кесіліп алынады, сондықтан эксцизиялық репарация деп аталады. Бұл репарацияның молекулалық механизмдері 1964 жылы ашылған. Осы репарация типіне бірнеше арнайы механизмдер жатады:
Мысалы:
гликозилазалар тек модификацияланған негіздерді кеседі,
АР-эндонуклеазалар – апуриндік сайттарды кеседі.
1. УФ-эндонуклеазамен зақымдалған аймақты тану;
2.Инцизия – осы ферментпен ДНҚ тізбегін зақымдалған жердің екі шетінен кесу;
3. ДНҚ зақымдалған фрагментін эксцизиясы –5'– 3' экзонуклеза кесіп алуы –геликаза ферментінің көмегімен ДНҚ тізбегі шешіледі
4. Ресинтез – ДНҚ полимераза 1 пайда болған бос аймақты (брешь) қайта қалпына келтіріп, ДНҚ-лигаза жаңа синтезделген тізбекті бұрыңғы тізбекпен жалғайды.
Қараңғылық репарацияның сатылары
Мисмэтч-репарация жаңа тізбекте комплементарлықтың бұзылуынан пайда болған қатені жөндейді. Бұл механизмнің ерекшелігі, ол аналық ДНҚ тізбегін жаңа тізбектен ажырата алып, жаңа тізбекті жөндеуі.
Аналық ДНҚ тізбегі метилденген, ал жаңа тізбек репликация соңына дейін метилденбеген. Осы уақыт аралығында негіздердің жұптасу қателігі жөнделуі тиіс.
Зақымдаулар жиілігі жоғары болғанда SOS репарация жүйесінің ферменттері активтелінеді. Ерекшілігі комплементарлық принцип сақталмайды, оның өзі репликация қателіктеріне алып келеді.
Пигменттік ксеродермия – АР тұқым қуалайды, күн сәулесіне (УФ) сезімталдық, құрғау, жара, қатерлі ісікке айналуы.
Коккейн синдромы – эндонуклеаза дефектісіне байланысты, АР, - өсу гормоны қалыпты болуына қарамастан, қысқа бойы, ерте қартаю, күн сәулесіне сезімталдық.
Атаксия-телангиэктазиясы (Луи-Бар синдромы) – АР, қозғалыстың координациясының бұзылуы, майда тамырлардың кеңеюі – телеангиоэктазалар, иммундық жүйенің жетіспеушілігі
Блум синдромы - АР, күн сәулесне сезімталдық, бетінде көбелекке ұқсас қызыл дақтың болуы , иммундық жүйенің жетіспеушілігі, т.б.
