Генетикалық ақпараттың жүзеге асудағы молекулалық механизмдері

Генетикалық ақпараттың жүзеге асудағы молекулалық механизмдері.

Генетикалық ақпарат—организмдердің ұрпаққа беретін қасиеттері жөніндегі ақпарат.Генетикалық ақпарат нуклеин қышқылында оның негіздерінің кезегі түрінде жазылған. Ой жүзінде бұл әдіспен белок молекуласының шексіз көп түрінің кодын жазуға болады. Генетикалық ақпарат бір ұрпақтан екінші ұрпаққа нуклеин қышқылының транскрипциясы арқылы беріледі. Генетикалық ақпарат өзгерісті, не өзгеріссіз түзетіліп сақталуы мүмкін. Бұған репарация, рестрикция, рекомбинация т. б. қатынасады.^[1]

                                                                             

       

"Генетикалық ақпарат"

  

Генетикалық реактивация— генетикалық будандастырудың бір түрі. Өз беттерімен инфекция туғыза алмайтын екі вирус бір торшаны аралас зақымдаса, онда будандасып, жаңа ұрпақ құрады. Буданда екі вирустың де қасиеті болады, өйткені зақымдалған геннің орнын екінші вирустың сау гені алады. Егер екі вирус та залалсыз болса, онда генетикалық реактивацияны «көптеген реактивация» деп атайды.^[1]

Генетикалық рекомбинация — бір торшаны екі түрлі вируспен зақымдағанда болатын будандасу. Генетикалық рекомбинация нәтижесінде аналық вирустарда жоқ мәліметтер жинағы жазылған ұрпақ геном пайда болады.Вирустарда бұл байланыс екі түрлі әдіспен өтеді: молекулалар алмасуы және ген алмасуы. Молекула алмасуда нуклеин қышқылының бөлшектері алмасады, мұнда ковалентті байланыс үзілмейді (мысалы,. грипп вирусындағы РНҚүзінділерінің алмасуы). Ген алмасуында нуклеин қышқылының ковалентті жалғаулары үзіліп қайта қосылады. Бүл жағдайда екі геном бірімен бірі араласып кетсе, жаңа ұрпақ геномы пайда болады. Мұндай жағдай екі түрлі вирус бір торшаға кірсе ғана туады. Ген араласу әдісімен үзік геномды вирустар ғана будандасады. Онда екі вирустың геном кесінділері бір бірімен алмасады.^[1]

Генетикалық талдау — организмнің тұқым қуалаушылық қасиетін (оның генотипін) тексеретін әдістер жинағы.Қойылған мақсатқа және зерттейтін организмнің ерекшеліктеріне сай генетикалық талдау популяциялық,организмдік, торшалық, молекулалық дәрежелерде жүргізіледі. Генетикалық талдау негізгі құралдарына сұрыптау, будандастыру, цитогенетика, популяциялық, мутациялық және молекулалық-генетикалық әдістері жатады.^[1]

  

Генетикалық талдау

 Анабализм

Биологиялық синтез реакцияларының жиынтығын пластикалық  алмасу немесе анаболизм (грек тілінен  anabole – көтерілу) деп аталады. Мұндай алмасу түрінің осылай аталуы оның мәнінін көрсетеді: клеткаға сырттан түсетін қарапайым заттардан, клетка заттарына ұқсас заттар түзіледі, яғни ассимиляция процесі жүреді.

Клетка мен  біртұтас организмдегі барлық метаболизм процестері тұқымқуалаушылық аппараттарының бақылауымен жүргізіледі. Осы процестердің барлығы клеткадағы генетикалық  ақпараттың жүзеге асырылуының нәтижесі.

Пластикалық алмасу кезіндегі тұқымқуалаушылық ақпараттың жүзеге асу процестерінің ішіндегі маңыздыларының бірі – белок биосинтезі.

 

Тұқымқуалаушылық  ақпараттың жүзеге

асырылуы –  белоктар биосинтезі.

 

         Жоғарыда айтылғандай белок молекулалары қасиеттерінің алуан түрлілігі бірінші реттік құрылым, яғни амин қышқылдарының орналасу ретімен анықталады.

         Белок синтезделу үшін оның бірінші  реттік құрылымындағы барлық амин қышқылдарының  орналасу реті туралы ақпарат рибосомаларға  жеткілізілуі тиіс. Бұл процесс екі  кезеңнен тұрады: транскрипция жєне трансляция.

 

1-сурет. Транскрипция

 Транскрипция. (1-сурет).Ақпараттың транскрипциясы (латын сөзінен transcriptio – көшіру), яғни көшіру – РНК нуклеотидтерінің орналасу реті, матрицалық ДНК тізбегі нуклеотидтерінің орналасу ретіне (комплементарлы заң) сәйкес, бір тізбегі РНК молекуласы , ДНК молекуласының полинуклеидтік бір тізбегінде синтезделуі арқылы жүзеге асады. Синтездің бастапқы нүктесін «танудың», ақпарат оқылатын ДНК тізбегін таңдауды, процестің аяқталуын анықтайтын арнайы механизмдер болады. Ақпараттық РНК осылайша түзіледі.

2-сурет. Трансляция

Трансляция (2-сурет).(латын сөзінен translation – аудару, беру). Биосинтездің келесі кезеңі а-РНК молекуласындағы нуклеотидтердің орналасу реті туралы ақпаратты – полипептид тiзбегіндегі амин қышқылдарының орналасу ретіне аудару процесі – трансляция болып табылады.

 

Қалыптасқан ядросы жоқ организмдер прокариоттарда (бактериялар мен көк жасыл  балдырларда) – рибосомалар, жаңадан  синтезделіп, ДНЌ молекуласынан  бөлінген ақпараттық РНЌ – мен  бірден байланыстырады немесе синтез толық аяқталғанға дейін қосылып  үлгереді. Ал эукариоттарда а-РНЌ  алдымен ядро қабықшасы арқылы цитоплазмаға жеткізілуі тиіс. а-РНЌ цитоплазмаға арнайы белоктармен жеткізіледі,бұл  белоктар РНК молекуласымен комплекс түзіеді. а-РНҚ-ны рибосомаларға жеткізу  қызметінен басқа, бұл белоктар а-РНҚ-ны цитоплазмалық ферменттердің бұзу әсерінен де сақтайды. Цитоплазмада а-РНҚ  бір ұшына (ядрода молекула синтезі  басталған ұшына) рибосома орналасады, осылайша полипептидтің синтезі  басталады.

Рибосома а-РНҚ молекуласы бойымен жайлап жылжып жүрмейді, керісінше, алдымен, триплеттен триплетке секіріп  қозғалады. Рибосоманың а-РНҚ молекуласы бойымен қозғалуы кезінде полипепдтік  тізбекке амин қышқылдары бірінен кейін  – бірі а-РНҚ триплеттеріне сєйкес қатарласып, орналаса бастайды. Амин қышқылыныњ а-РНҚ триплетінің кодына тура сәйкес келуін транспорттық РНҚ (т-РНҚ), қамтамасыз етеді. Әр амин қышқылының өзінің жеке т-РНҚ-сы болады, бұл т-РНҚ-ның үш триплеттерінің біреуі – антикодон  – а-РНҚ-ның нақты бір триплетіне комплементарлы болып келеді. Дәл  осылай әрбір амин қышқылына оны  т-РНҚ-ға байланыстыратын өзінің ферменті сәйкес келеді. 

3-сурет. Тұқым қуалау ақпаратының ДНҚ-дан а-РНҚ-ға және белокқа берілу сызба нұсқасы.

Полипептидтік тізбек биосинтезінің  процесі кезінде белок молекулаларының  құрылысы турады тұқымқуалаушылық ақпараттың берілуінің жалпы принципі

(3-сурет)бейнеленген.

Синтез аяқталғаннан кейін  полипептидтік тізбек матрица –  а-РНК молекуласынан – бөлінеді, спиральға оралады, одан кейін белгіленген  белокқа сай үшінші реттік құрылымға  ие болады.

а-РНК молекуласы рибосома сияқты полипептидтерінің синтезіне  бірнеше рет қолданыла алады. Бұл параграфта трансляция мен транскрипцияға өте қарапайым түрде сипаттама  берілген. Есте сақтайтын жәйт, белоктардың  биосинтезі көптеген ферметтердің қатысуымен және пептидтік байланыстарды түзетін  энергиядан асып түсетін, орасан көп  энергия мөлшерінің жұмсалуымен  жүретін өте күрделі процесс. Биосинтез жүйесінің керемет  күрделілігі мен оның көп энергияны  қажет етуі полипептидтер синтезінің өте жоғары дәлдікпен және нақты  тәртіппен өтуін қамтамасыз етеді. Клеткадағы белокты емес молекулалардың синтезі үш кезеңнен тұрады. Алғашында  ерекше белок – ферменттің құрылысы туралы ақпарат жүзеге асырылады, одан кейін бұл ферменттердің көмегімен  белгілі бір көмірсудың немесе майдың молекуласы түзіледі. Осыған ұқсас  жолмен басқа молекулалар: витаминдер, гормондар жєне т.б. түзіледі.

 

 Анабализм

Биологиялық синтез реакцияларының жиынтығын пластикалық алмасу немесе анаболизм (грек тілінен anabole – көтерілу) деп аталады. Мұндай алмасу түрінің осылай аталуы оның мәнінін көрсетеді: клеткаға сырттан түсетін қарапайым заттардан, клетка заттарына ұқсас заттар түзіледі, яғни ассимиляция процесі жүреді.

Клетка мен біртұтас организмдегі барлық метаболизм процестері тұқымқуалаушылық аппараттарының бақылауымен жүргізіледі. Осы процестердің барлығы клеткадағы генетикалық ақпараттың жүзеге асырылуының нәтижесі.

Пластикалық алмасу кезіндегі тұқымқуалаушылық ақпараттың жүзеге асу процестерінің ішіндегі маңыздыларының бірі – белок биосинтезі.

 

 

 

1