Молекулалық биология

6. Бактериялардағы трансляция процесінің инициациясы және оның этаптары. Трансляция элонгациясы.

7. Элонгацияның белоктық факторлары. Трансляция процесінің терминациясы.

Лекция мәтіні:

 

Клетка белок  синтезі  өте  күрделі  және   көпсатылы  процесс. Бұл  процеске  20  түрлі  амин  қышқылдары  АТФ,ГТФ  магнит   ионы  алуан  түрлі  ферменттер   Т-РНК-ң   барлық  түрлері  М – РНК  , рибосома  инициация  , элонгация  және  терминация  фак/ры  қатысады. Белок  синтезі  процессін  шамамен  4  негізгі   кезеңге  бөлуге  болады.

1. Амин  қышқылының  белсенді  және  аминациаль  Т-РНК –ң  түзілуі.

2. Белок  синтезіне  комплек/ң  түзілуі.

3. Полипеп/к  тіз/ң  синтезі.

4. Белоктың  кеңістік  құрыл/ң  түз/уі.

1.Амин  қышқылының  белсенуі  үшін  20  түрлі  амин  қышқылы  20  түрлі  аминоация  Т-РНК  синтетаза  ферменттері .20  түрлі  т-РНК   АТФ  және  Магний  ионы  к/к.

Амин  қышқылдары   2  сатыдан  тұратын  реакция  нәтижесінде  белсенеді.

Реакцияның  1-ші  сатысына    амин  қышқылы  және  АТФ  қатысады.

   M                                                                      H      O

                                                                                                  

І кезеңде    R C COO +АТР - R   C   C  + РР

                                                                                                       

                          NH      NH   АМР

 

Аминоацил аденилат.

Реакцияның  2-ші  сатысында  аминоация   Т-РНК  түзіледі.

2) Аминоацияаденилат   + тРНК син/за.

Аминоация тРНК-Ң  + АМФ.

Аминоация  т РНК   құрылысы  мынадай  болады.

Белок  синтезі/ң  2-ші  кезеңінде  рибосома  және  МРНК-н  белок  синтездеуші  комплекс  түзіледі. Бұл  процеске  МРНК рибосоманың  30 S ,50S суббөліктері  инициялаушы  аминоация   ТРНК  және  Рибосомалар   қатысады. МРНК  алдымен  рибосоманың   30 S  бөлігімен байланысады, сосын бұларға инициациялаушы аминоацил тРНК қосылады. Прокариоттарда инициациялаушы аминоацил тРНК-ға формилмитионин тРНК, ал эукариодтарда митионнин тРНК жатады. Сонымен пайда болған бастапқы комплементке рибасоманың 50S бөлігі байланысып белок синтездеуші комплекс түзіледі.

Белок биосинтезінің үшінші кезеңі ең маңызды процесс ол 3 сатыдан тұрады.

1. Инициация- полипептид тізбек синтезінің басталуы.

2. Полипептид тізбегінің ұзаруы.

3. Терминация полипептид тізбегінің аяқталуы.

Инициация процесі үшін белок синтездеуші  комплекс инициация факторлары       i F-1,i F-2, i F-3  ГТФ және магни йоны керек рибасоманың Р учаскесінде формил метионин тРНК орналасады.

Белок синтездеуші комплекс ары қарай элонгация процесін жүргізеді оған 20 түрлі аминоацил тРНК элонгагация факторлары ЕF-TЦ ЕҒ-ТЦ пептидил трансфираза ферменті ГТФ магни иондары қатысады. Элонгация процесі 3 кезеңне тұрады.

1. Аминоацил тРНК-ның рибасоманың А учаскесімен байланысуы.

2. Пептидік байланыстың түзілуі.

3. Рибасоманың жылжуы (транслакация)

Терминация процесі үшін терминациялаушы кодон, терминация факторлары RF-1,RF-2,RF-3 және АТФ керек. Терминациялаушы кадондарға УАФ; УАГ, УГА кадондары жатады. Одан соң полипептед тізбегі рибасоманы қалдырып кетеді ал рибасома 30S және 50S бөліктерге бөлініп жаңа тізбек синтездеуге дайын тұрады. Белок биосинтезінің төртінші кезеңінде белоктың конформациясы оның 2-3 –4-ші реттік құрылымдары қалыптасады. Формил митионин және митионин амин қышқылдары белоктың N ұшына аминопептитаза ферменті әсерінен қырқылып тасталады. Белок биосинтезінің реттелуі 2 деңгейде жүреді.

1. Транскрипция деңгейіндегі реттелу.

2. Трансляция деңгейіндегі реттелу.

 

Транскрипция деңгейіндегі реттелу гендердің белсенуі арқасында жүреді. ДНК өзі құлыптап тұрған белоктан босанады. Барлық гормондар транскрипция жылдамдығын арттырады. Трансляция деңгейіндегі реттілу инициация элонгация кезеңдерінде жүреді. Бұл реттелуде шектеуші фактор амин қышқылдары болып табылады.

БЕЛОК          СИНТЕЗІНІҢ           ГОРМОНДАРМЕН РЕТТЕЛУІ.

Әр түрлі жануарларда гормондар арқылы иРНҚсинтезінің реттелуі анықталған. Мысалы, қосқанаттылардадаму гормоны бөлініп алынды. Оны личинкаларға енгізсе олар қуыршақ кезеңіне жылдам көшеді. Сонымен қатар

олардың   иРНҚ   синтезделетін   пуфтары   (төмпешіктері)өзгерін, түзілуі жылдамдайды. Егер ортаға қалқанша бездің гормонын     кіргізсе,      метаморфоз     жылдамдайды  головастиктердің бақаларға, аксолотльдің амблистомаға айналуы  тездейді,  бұл  метаморфоз процесіне  әсер ететін

гендердің белсенділігін көрсетеді. Үйқы безінің гормоны қандағы глюкоза мөлшерін қалпына келтіреді. Глюкозаны пайдаланатын     ферменттерді     кодтайтын     үш     геннің белсенділігін инсулин қоздыратынын Вебер анықтады (гликолиз жөне гликоген синтезі). Сонымен қатар ол төрт генге репрессорлық әсер етеді, ол гендер глюконеогенезді (көмірсулы емес заттардан глюкозаның синтезделуі) кодтайтын ферменттерді анықтайтындар.

Соңғы жылдарда молекулалық биология әдістерімен гистондар және гистон емес хромосомалық белоктардың, гендердің реттелуіндегі маңызы зерттелуде. Зерттеулер нәтижесі гистондардың РНҚ синтезін тежейтінін көрсетті. Гистондарға жатпайтын хромосомалық белоктар гистондар тежейтін процесті жоқтатпайтынын көрсетті. Бірақ олардың реттеуші қызметі әлі толық анықталмаған.

Белок синтезінің механизмдеріне кейіннен цитоплазмаға түсетін қосымша ДНҚ молекуласының синтезделуі де жатады. Цитоплазмада ДНҚ молекуласында иРНҚ олардан клеткаға қажет белоктар синтезделеді. Жоғарғы организмдердегі гендер өрекетінің реттелуінің мал шаруашылығы мен меди-цина үшін үшін маңызы өте зор. ДНҚ құрылымы белоктың химиялық құрылысы мен қызметін анықтайды. Даму процесінде және организм өмірінде синтезделген белок мөлшерінің де маңызы зор, ал ол гендер белсенділігінің реттелуіне байланысты болады. Белок синтезін реттеуші факторларды білсе, онтогенезді басқаруда көп мүмкіншілік берер еді, мысалы өте жоғары өнімді және түрлі тұқым қуатын ауруларға төзімді малдарды шығару т.с.с.

Көп клеткалы организмдердің көпшілігінде, оның ішінде жоғары өсімдіктер, малда жөне адамда геннен белгіге дейінгі аралык өте күрделі өтеді жөне ол әлі зерттелмеген. Көптеген зерттеулерге қарағанда жоғары организмдердің жеке даму сипаттамасы көптеген гендердің өзара әсері, ядро мен цитоплазманың күрделі қарым-қатынасы мен әртүрлі клеткалық жүйелердің гендерінің белсенділігі арқылы жүреді.

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 11

 

Геном туралы жалпы түсінік Бактериялар мен вирустардың генетикалық аппараты

Жоспары:

1. Геном туралы жалпы түсінік.

2. Хромосомалық карталар. Эукариоттар геномдарының көлемі.

3. Эукариоттардағы "артық" ДНҚ мәселесі. тізбектері. Сателитті ДНҚ, оның құрамының ерекшеліктері, хромосомаларда орналасуы және ролі.

4. Бактериялық плазмидтер және олардың типтері.

5. Вирустардың құрылысы. ДНК-қ және РНК-қ вирустар.

6. Вирустардың көбею механизмі. Кері транскрипция процесі.

Лекция мәтіні:

 

 

Бслгілі бір тіркссулср тобына кіретін гендердің салыстырмалы түрде орналасу схемасын хромосомалардың геиетикалық картасы деп атайды. Генетикалық көзқарас тұрғысынан алғанда әсіресе көбірек зерттслген кейбір дрозофила, жүгері, томат, тышқан, нсйроспора, ішек таякшасына ғана озірше ондай карта жасалды.

Генетикалық карталар гомологиялық хромосомалардың әр жүбы үшін жасалады. Тіркссулер тобын нөмірлейді. Картаны жасау үшін коптеген гендердің түқым қуалау заң-дылықтарын зерттеп білу қажет. Мысалы, дрозофиланың төрт тіркесулер тобына жинақталған 500-ден астам, жүгерінің он тіркесулер тобына жинақталған 500-ден астам, үй тышқанының 15 тіркесу тобынан 200-ге жуық гендері зерттелген. Жануарлардың жоғарғы кластарынан тауықтың 39 жүп хромосомаларынан сегіз тіркесу тобы, адамның 23-нен он тіркесу тобы негізінен көп гендердің X- және У-хро-мосомада орналасқаны анықталған. Генетикалық карталар жасағанда тіркесулер тобы, гендердің толық немесе қысқар-тылған аттары, хромосоманың ноль ретінде қабылданған бір шетінен бастап процентпен көрсетілген қашықтығы көрсетіледі, центромераның орны белгіленеді

  Генетикалық картаның ұзындығы  хромосоманың мөлшеріне байланысты. Генетикалық карталар жасау гендері  картаға түсірілгсн белгілердің  түқым қуалау сипатын болжап  айтуға мүмкіндік береді, ал ол  селекциялық жүмстарда будандас-тыру  үшін аталық-аналық жүбын таңдап  алуға жеңілдік келтіреді. Хромосомалардың  генетикалық карталарын қараған  кездс мынадай сұрақ тууы мүмкін: геннің алатын орны 62 немесе 107% болса, жүгерінің тіркесулер тобындағы  геннің локусы (орны) қалай анықталады? Ал дигетерозигота түзетін кроссоверлі  гаметалар тіпті 50%-ке тең бола  алмайды, өйткені гаметалардың аталық-аналық  гендерінің жаңа үйлесімдерінің  мүндай қатынаста болуы тек  тәуелсіз тұқым қуалау кезінде  ғана байқалады. Демек, бір хромосома  шегіндегі ең шеткі екі нүктенің  ара қашықтығы 50% бола алмайды. Мүндай  сәйкеспеушілікті гендер орналасуында  қысқа және ретімен алынатын  учаскелердің кроссинговерлерін  есептеу арқылы түсіндіруге болады, ал барлық учаскелер үшін анықталған  кроссинговер мөлшерінің жиынтығы  картаға түсіріледі. Сондықтан генетикалық  картаның жалпы ұзындығы эксперимент  нәтижесінде алынған хромосоманың  қарама-қарсы шеттерінде орналасқан  гендер арасындағы кроссинговер  шамасынан көп үлкен болуы  мүмкін.

Бактериялар жасушалық құрылысы бар өте ұсақ организмдер. Олардың орташа диаметрі 1 мкм. Бактерия клетка қабығы мен қоршалған, оның ішінде цитоплазма, рибосомалар, ферменттер, плазмидалар, ядролық аппарат т.б. бактериялық элементтер бар. Эукариот клеткасынан айырмашылығы оларда митохондриялар, Гольджи комплексі және эндоплазмалық тор жоқ. Бактериялардың «ядролық аппараты» цитоплазмадан мембрана арқылы айқын оқшауланбаған. Сол себепті ол нуклеоид деп аталады. Нуклеоойд аймағында ядролық жоқ және нағыз хромосомада болмайды. Нуклеоойд бактерияларының генетикалық материалы – жалғыз молекулалы ұзындығы 1 мм шамасындағы сақина формалы ДНК молекуласы, оның молекулалық массасы 3*109 Дальтон және шамамен 5*106 жұп нуклеотидтерден тұрады. Бактериялардың геномы яғни ДНК молекуласы эукариоттармен салыстырғанды әлдеқайда кішкентай. Коделенген генетикалық ақпарат та аз болады. Мұндай ДНК-да бірнеше 1000 ған гендер ғана болады. Бактериялардың генетикалық жүйесі шартты түрде хромосома деп аталады. Бірақ эукариоттармен салыстырғана бактериялық хромосомаларда негізінен гистон белоктары болмайды. Олардың центроцералары да жоқ және митоз арқылы жаңа клеткаларға ажырамайды, мейоз кезеңдерінен өтпейді.

Кейбір бактериялардың цитоплазмасында нуклеотидтан бөлек қосымша ДНК-ң тұйық кішігірім молекулалары болады. Олар плазмида деп аталады. Плазмида деп автономды ауторепликацияға қажетті хромосомалармен байланыспаған сақина тәрізді ДНК молекулаларын айтады. Кейбір плазмидалар хромосомалармен бірге алады. Оларды эписома деп аталады. Мысалы: F фактор плазмида мөлшері 103 нуклеотид жұптарына тең ДНК молекуласы. Плазмиданың көбеюі автономды бірақ олардың репликациясы хромосомдық геном мен бақыланады. Плазмиданың кең таралған 3 типі бар:

• F фактор немесе жыныстық фактор.

• R фактор немесе резистенттілік факторы.

• Col – фактор немесе коллициндік фактор.

F фактор – F филин белогын коделейді. Филин белогын жыныс қылшықтары қалыптасуы үшін қажет. Бактериялардағы жиынтық процесс оньюгация жүру үшін осындай белоктар қажет.

R фактор – ағыл: resistent «төзімділік» деген сөзден шыққан, ал бұлар ра кең жаралған плазмидалар. R плазмидада орналасқан гендер. Антибиотиктерге химиотерапевтік заттарға ауыр метал иондарына ультра күлгін сәулелерге төзімділік қасиеттерін коделейді.

Col фактор – коллицин белогын коделейді. Коллицин ішек таяқшасы шигелла салманелла бактерияларда түзілетін басқа белоктарда жоюға қажетті уытты белок. Жалпы бактериялық плазмидаларды хромосомадан тыс тұқым қуалаушылықтың элементтері ретінде қарау керек. Мұндай элементтер эукариоттарда кездеседі. Оларды цитоплазмалық тұқымқуалаушылық факторлар деп аталады. Оған митохондрия мен пластид/ң гендері кіреді. Бактериялық плазмидалар ген инжинериясының негізгі қаруларының бірі. Қарастырылған плазмалардың 3 типінің бірқатары биотехникалық мақсат пен бөлінген бөтен генді бактериялық клеткаларға таси алатыны таптырмайтын генетикалық элемент болып табылады.