көріністе
тек бір ЛГ-хромосомадағы гендер жиынтығы
қатысып, белгілер екі жыныста да теңеседі.
Гендік инженерия , генетикалық
инженерия [1] — генетикалық
және биохимиялық әдістердің көмегімен
түраралық кедергілері жоқ, тұқым қуалайтын
қасиеттері өзгеше, табиғатта кездеспейтін
жаңа гендер алу; молек. биологияның бір саласы.
Гендік инженерия әр түрлі организмдер геномының
бөлігінен рекомбинатты ДНҚ құрастырумен
қатар, ол рекомбинатты молекулаларды
басқа ағза геномына енгізіп, жұмыс істеуін
(экспрессиясын) қамтамасыз етеді. Гендік
инженериядағы тұңғыш тәжірибені 1972 ж.
американ биохимигі Т. Берг (Нобель сыйл. лауреаты)
іске асырды. Олмаймылдың онноген вирусы SV-40-тың толық
геномын, бактериофаг — L геномының бір
бөлігін және Е. Colі бактериясының галактоза
генін біріктіру арқылы рекомбинантты
(гибридті) ДНҚ алды. 1973 — 74 ж. Америкабиохимиктері
С. Коэн, Г. Бойер, т.б. түрлі
ағзалардан бөліп алынған генді бактерия
плазмидасының құрамына енгізді. Бұл тәжірибе
басқа организмдер гендерінің
жаңа ағза ішінде жұмыс істей алатынын
дәлелдеді. Жануарларклеткаларымен
жүргізілген тәжірибелерде бір клетканың
ядросын екіншісімен алмастыруға, екі
немесе бірнеше эмбриондарды қосып біріктіруге,
оларды бірнеше бөлікке бөлшектеуге болатыны
анықталды. Мыс., генотиптері әр түрлі
тіндердің клеткаларын біріктіру арқылы
тышқанның аллофенді особьтары (фенотипі
әр түрлі дарабастар) алынды. Гендік инженерия-ның
теориялық негізіне генетикалық кодтың
әмбебаптылығы жатады. Бір ғана кодтың
(триплиттің) әр түрлі ағзадағы белок молекулаларының
құрамына енетін амин қышқылдарын бақылай
алатындығына байланысты, ДНҚмолекуласының
кез келген бөлігін басқа бөтен клеткаға апарып салу,
яғни молек. деңгейде будандастырылу теориялық
тұрғыдан алғанда мүмкін екені анықталды.
Жануарлар, өсімдіктер және микроорганизмдер гендерінің
қызметін қолдан басқаруға болатындығы
дәлелденді. Ауыл шаруашылығында өсімдіктің
атмосфералық азотты өзіне жинақтап
алуы — үлкен мәселе. Осыған байланысты
1970 жылдары азотты фиксациялауға қабілеті
жоқ пішен таяқшасына азотты жинақтай
алатын, басқа бір бактерияның гені салынып,
азотты жинақтау қасиетіне ие болды. Мед.
саласында жаңа гендерді енгізу арқылы
тұқым қуалайтын ауруларды емдеуге болады.
Қазіргі кезде ауру адамдардан зат алмасудың
1000-нан аса әр түрлі тұқым қуалайтын өзгерістері
табылған. [2] Генетика инженерлігіГендік (генетикалық)
инженерияны – молекулалық және клеткалық
инженерия белгілі бір мақсатпен жасанды
айқын қасиеттері бар генетикалық материалдарды
алдын ала құрастырып, оларды басқа клеткаға
енгізіп, көбейтіп, зат алмасу процесін
өзгеше жүргізу. Бұл әдіспен организмдердегі
тұқым қуалайтын информацияны көздеген
мақсатқа сай өзгертіп, олардың геномдарын
белгілеген жоспармен қайта құруға болады.
Гендік инженерия ол
функциональдық активті генетикалық құрылымдарды
рекомбинаттық (ата-ана екі ДНК молекулалары
арасынан пайда болған будан) ДНК молекулалары
түрінде қолдан құрастыру. Гендік инженерияның
мәні жеке гендерді бір организмнен алып,
басқа организмге көшіріп орналастыру.
Бұл рестриктаза деген фермент пен лигаза
ферментінің ашылуы негізінде мүмкін
болды. Рестриктаза ферменті ДНК молекуласын
нақты белгіленген жерлерін кесіп алады
да, осылай фрагменттерді (рестрикция
сайттарын) түзеді. Ал лигаза ферменті
гетерогендік ДНК-ның фрагменттерін бүтін
тігеді. Құрамында шығу тегі әр түрлі ДНК-лары
бар молекуланы рекомбинаттық молекула
деп атайды. 2.Рекомбинаттық ДНК= прокариоттардың
және/немесе вирустардың ДНК-ы (вектор)
+ эукариоттардың ДНК-ы (бөтен ДНК). Вектордың
көмегімен эукариоттардың бөтен ДНК-ы
клеткаға еніп, геномға интеграциялана
алады. Сонымен, прокариоттар мен вирустардың
зерттелетін ДНК молекулалары нақты белгіленген
жерден кесіліп, одан кейін бұл жерге эукариоттардың
қажетті бөтен гені енгізіледі, осылайша
рекомбинаттық (гибридтік) ДНК түзіледі.
Түзілген рекомбинаттық ДНК тірі клеткаға
енгізіледі, жаңа геннің экспрессиясы
(көріну күші) басталғаннан соң, клетка
сол ген белгілеген белокты синтездей
бастайды. Сонымен, клеткаға рекомбинаттық
ДНК молекуласы түрінде жаңа генетикалық
информацияны енгізіп, соңында жаңа белгісі
бар организмді алуға болады. Мұндай организмді
трансгендік немесе трансформацияланған
организм дейді. Осылайша, гендік инженерияның
дамуына негіз болған молекулалық биология
мен молекулалық генетиканың мынадай
жетістіктері бар: 1. Рестриктазалар мен
лигаза ферменттерінің ашылуы; 2. Гендерді
химиялық заттарды және ферменттерді
қолдану арқылы синтездеу; 3. Бөтен генді
клеткаға тасымалдаушы-векторларды пайдалану;
4. Бөтен генге ие болған клеткаларды таңдап,
бөліп алу жолдарының ашылуы. Алғашқы
рет рекомбинаттық ДНК 1972 жылы АҚШ-та П.Бергтің
лабораториясында жасалды.
Нуклеин қышқылдары (лат. nucleus — ядро) — құрамында
фосфоры бар биополемерлер. Табиғатта
өте көп тараған. Молекулалары нуклеотидтерден
тұрады, бір нуклеотидтіқ 5'-фосфор арасындағы
эфирлік байланысы мен келесі нуклеотидтің
углевод қалдығының 3'-гидроксилі арасы
эфир байланысымен нуклеин қышқылдары углеводты-фосфаттықаққасын калайды. Нуклеин қышқылдары
жоғарғы полимерлі тізбектері ондаған
немесе жүздеген нуклеотидтің қалдықтарынан
тұрады. Олардың м. с. 105—1010. Нуклеин қышқылдары
құрамына кіретін мономерлерінің (дезокси- немесе рибонуклеотидтер)
түріне қарай ДНҚ жәңе РНҚ деп бөлінеді.[1]
Нуклеин қышқылдары тірі жасуша
ядросының маңызды құрам бөлігі. Нуклеин
қышқылдары (НҚ) рибонуклеин қышқылы (РНҚ)
және дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ)
болып екі үлкен түрге бөлінеді. Тірі организмнің
құрамына нуклеин қышқылдарының екі түрі
де кіреді. Нуклеин қышқылдары жоғары
молекулалы гетерополимерлі қосылыстар.[2]
Нуклеин қышқылдарының құрамы мен құрылысы[өңдеу]
Нуклеин қышқылдарының толық
емес гидролизі нәтижесінде нуклеотидтер
түзіледі (25-сызбанұсқа). Олар нуклеин
қышқылдары полимер тізбегінде қайталанып
отыратын күрделі құрылым буындары (монометрлері).
Ал нуклеотидтерді одан әрі гидролиздесе,
ортофосфор қышқылын және пентоза мен
азотты негізге айырылатын нуклеозидтерді
түзеді.
Яғни, нуклеин қышқылдарының
құрамына азотты негіздер (пиримидинді,
пуринді), фосфор қышқылы және моносахаридтер
(рибоза мен дезоксирибоза) кіреді. Нуклеин
қышқылдары құрамындағы моносахаридтердің
қалдығына байланысты рибонуклеин қышқылы
және дезоксирибонуклеин қышқылы болып
екіге бөлінеді. ДНҚ молекулалық массалары
бірнеше мыңнан ондаған миллионға жетеді.
ДНҚ мен РНҚ құрамының айырмашылығы
— нуклеин қышқылын толық гидролиздеу
арқылы анықталды. Оларды гидролиздегенде,
әр түрлі заттардың қоспасы түзіледі (36
кесте).
Нуклеин қышқылдары құрамында
көмірсудың гидроксил тобы мен фосфор
қышқылының арасында күрделі эфирлік
байланыс түзіледі, ал азотты негіз көмірсудың
жанынан жалғасады. Полинуклеотидтің
құрылысын сызбанұсқамен былай өрнектеуге
болады:
ақуыздар сияқты нуклеин қышқылдары
әр түрлі болады. Олардың организмдегі
функциясы да әр алуан. Нуклеин қышқылдарының
да ақуыздар сияқты әр түрлі құрылымдары
болады.
Нуклеин қышқылының
бірінші құрылымында мононуклеотидтер
белгілі тәртіппен орналасады.
Нуклеин қышқылының
екінші құрылымы макромолекулалардың
кеңістікте қос шиыршық болып орналасуын
көрсетеді. Бұл кезде молекулалар
арасында және молекула ішінде сутектік
байланыс арқылы әрекеттесу болады.
НҚ-ның макромолекуласы екі
полинуклеотидті тізбектен құралады.
Олар кеңістікте қос оралма түзеді (54-сурет).
Оралманы фосфор қышқылының полиэфирі
түзеді, пиримидин және пурин туындыларының
жазық молекуласы оралманың ішінде болады.
Нуклеин қышқылының макромолекуласындағы
бірінің ішінде бірі жатқан ширатылған
екі оралмада, пиримидин және пурин қалдықтары
өзара сутектік байланыс арқылы байланыскан.
Сутектік байланыс белгілі бір
жұп пиримидин және пурин туындыларының
арасында түзіледі. Оларды комплементарлы
жұптар деп атайды. Ондай жұптар: тимин
(Т) — аденин (А) және цитозин (С) — гуанин
(G).
ДНҚ-ның қос оралмалы сызбанұсқасында
таспамен көрсетілгендері фосфор қышқылымен
көмірсулардың полиэфирінің макромолекуласы.
Бұларды қосып жатқан түзулер пиримидин
және пурин туындылары, олар комплементарлы
жұптар.
Нуклеин қышқылының үшіншілік
щрылымы — ДНҚ мен РНҚ-ның кеңістікте
шумақталып орналасуы.[2]
Нуклеин қышқылдарының маңызы[өңдеу]
Нуклеин қышқылдары биологиялық
тұрғыдан маңызды рөл атқарады. Олар тірі
организмдердегі генетикалық ақпаратты
сақтайтын және тасымалдайтын жасушаның
(жасушаның) маңызды кұрам бөліктері болып
табылады. Нуклеин қышқылдары ақуыз биосинтезіне
қатысады және тірі организмдерде тұқым
қуалаушылықты сақтап, оның бір ұрпақтан
екінші ұрпаққа берілуін қамтамасыз етеді.
ДНҚ жасуша ядросының хромосомасында
(99%), рибосомаларда және хлоропластарда,
ал РНҚ ядрошықтарда, рибосомаларда, митохондрияда,
пластидтер мен дитоплазмада кездеседі.
Олар жасушаның қай бөлігінде
шоғырланса, соған байланысты қызмет атқарады.
Жоғарыда айтылғандай, ДНҚ организмдегі
тұқым қуалаушылық ақпаратты сақтайтын
гендердің құрылыс материалы болып табылады.
Ал РНҚ үш түрлі болғандықтан: рибосомдық
(р-РНҚ); тасымалдаушы (т-РНҚ) және ақпараттық
(а-РНҚ) әр түрлі қызметтер атқарады. ДНҚ
мен РНҚ қызметтері 1940 жылдардан бастап
анықталып, түрлі биологиялық тәжірибелер
арқылы дәлелденген. Осы зерттеулер нәтижесінде
молекулалық генетика ғылымы жедел дами
бастады.
Соңғы жылдары ғалымдар жоғары
организмдердің гендерін бактериялар
мен ашытқы саңырауқұлақтарының организміне
енгізуді іске асырды. Соңынан оларды
ақуыз синтездеуге пайдаланды. Мысалы,
инсулин генін осылайша "жұмыс істеткізді".
Адам инсулині ең алғаш рет Е. соlі деген
бактерияның көмегімен 1982 жылы алынды.
Осылайша бір типтегі
организмнен алынған генді басқа типтегі
организмге енгізуді гендік инженерия деп
атайды. Жоғарыда айтылған
ипсулин, өсу гормоны — соматотропин,
сондай-ақ гемофилия ауруына қолданылатын VIII фактор — гендік инженерияның
өнімдері. Қазіргі кезде гендік инженерияның
көмегімен түрлі жұқпалы ауруларға қарсы
вакциналар өндіріле бастады.
Қазақстан Ұлттық ғылым академиясының
академигі М. Ә. Айтхожин жасушалық макромолекулалардың
(нуклеин қышқылдары мен ақуыздың) синтезі
саласында өте маңызды зерттеу жұмыстарын
жүргізді.[2]
Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) - тірі организмдердегі генетикалық ақпараттыңұрпақтан-ұрпаққа берілуін,сақталуын,дамуы
мен қызметін қамтамасыз етуіне жауаптынуклеин қышқылының екі түрінің бірі. ДНҚ-ның клеткадағы басты қызметі - ұзақ
мерзімге РНҚ мен белокқа қажетті ақпаратты
сақтау. ДНҚ-ның ерекшелiгi. Бiр организмнiң
барлық клеткаларындағы ДНҚ молекуласының құрамы, құрылымы бiрдей
болады да, жасына, ортадағы жағдайына
тәуелдi емес. ДНҚ молекуласының нуклеотидтiк
құрамы, құрылымы, тiзбегiндегi нуклеотидтердiң
реттелiп орналасуы организмнiң ерекше
қасиетiн анықтайды. ДНҚ молекуласының
полинуклеотид тiзбегiндегi нуклеотидтердiң
ретi – ұрпақтан-ұрпаққа берiлетiн генетикалық
мәлiмет. Полинуклеотид тiзбегiндегi нуклеотидтердiң
реттелiп орналасуы ДНҚ молекуласының
бiрiншi реттiк құрылымы деп аталады. 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. 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. Спиральдiң
бiр айналымына азоттық негiздiң 10 жұбы келедi.
Спиральдiң диаметрi 2 нм болады. Қос қабат
спиральдегі азоттық негiздердің қабысуы
өте ерекше. Бiр тiзбектегi аденинге – екiншi
тiзбектегi тимин, ал гуанинге цитозин
қарсы тұрады. Бұл – ДНҚ молекуласының
құрылымыныњ өте ерекше маңызды қасиетi.
Спиральдағы азоттық негiздердiң осылай
орналасуы ДНҚ тiзбегiндегi сєйкестiк-үйлесiмдiлiк
(комплементарлық) деп аталады. Қос қабат
спиральдi азоттық негiздердiң арасындағы сутектiк байланыс және гидрофобты
әрекеттесулер бiрiктiрiп ұстап тұрады.
Мұнда аденин мен тиминнiң арасында екi
сутектiк байланыс түзiледi, ал гуанин мен
цитозиннiң арасында үш сутектiк байланыс
түзiледi . Қосақтың әрқайсысында азоттық
негiздердiң пентозды-фосфорлы керегесi-мен
қосатын гликозидтік байланыстарының
арасындаѓы қашықтығы бiрдей – 1,085 нм.