Белоктардың және нуклеин қышқылдарының құрылысы мен қызметтері.

 

ПРИОНДАРДЫҢ ПАЙДА БОЛУ СЕБЕПТЕРІ

 

1. Фолдинг катесі.

2. Мутация - ақуыздың дұрыс емес  оралуына алып келеді.

3. Приондары бар, жануарлар  ұлпасын тамақпен пайдаланғанда  болады, сондықтан олар жұқпалы бөлшектер деп аталады.

 

Ақуыздардың қызметі.

1.Құрылымды  түзуші қызметі. Құрылымдық ақуыздар клетка мен ұлпалардың тұрақтылығын және пішінін ұстап тұруға жауап береді. Мысалы: ақуыздар коллаген, гистондар. Гистондардың қызметі -  хроматинде ДНҚ жинақтау болып саналады.

2.Тасымалдаушы  қызметі. Гемоглобин ақуызы - өкпе мен ұлпалар аралығында оттегін және көмірқышқыл газын тасымалдауға жауап береді. Тағы басқа ақуыздар бар:

• перальбумин – қалқанша безіндегі гормондарды тасымалдайды (тироксин, трийодтиронин)
• интегральді ақуыздар – мембрана арқылы метаболиттер мен иондарды тасымалдауды қамтамасыз етеді.

3. Қорғаныс  қызметі. Негізгі ақуыз – бұл иммуноглобулин, эритроциттерде мембраналық гликолипидтермен бірге комплекс түзуге қабілетті. Қызметі – ағзаны ауру қоздырғыштарынан және бөгде заттардан қорғайды.

4.Реттеуші  қызметі. Ақуыздар – сигналдық заттардың (гормондар) және гормональді рецепторлардың қызметтерін атқаруға қабілетті. Мысалы: өсу гормоны соматотропин сәйкес рецепторлармен байланысады (ол сигналдың берілуін белсендіреді).

5.Катализаторлық. Ақуыздардың ішіндегі ең көп тобы - ферменттер. Төмен молекулярлы салмағы 10-15 кДа, орташа молекулярлы (алкогольдегидрогеназа – молекулярлы салмағы 100-200 кДа, жоғары молекулярлы глутамин синтетаза – салмағы 500 килоДальтон).

6.Қозғалыстық (жиырылғыштық) қызметі. Актин және миозин ақуыздары бұлшық еттің жиырылуына және басқа биологиялық қорғаныш түрлеріне жауап береді.

7.Қор жинауыш  қызметі. Өсімдіктерде және жануарлар ағзасында кездеседі.  Жануарларда резервті тағамдық затта, бұлшық ет ақуыздары болып саналады (өте қажет кезде ғана жиналады). Сүт ақуызы – казеин.

8.Тірек  қызметі. Коллаген, эластин, тірек-қимыл аппараты –сіңір (сухожелия) құрамына кіреді.

9.Энергетикалық - аминқышқылдары гликолиз процессінде ыдырайды, клетканы энергиямен қамтамассыз етеді.

 

1869жылы Ф.Мишер  іріңді клетканы зерттеген кезде нуклеин қышқылдарының бар екенін тапты. 1914 жылы Щепотьев нуклеин қышқылдары тұқымқуалау ақпаратын тасымалдауға қатысады деген болжау айтты. Бірақ, 1944 жылы Эйвери және оның әріптестері, Бактериядағы трансформация бойынша Грифитса тәжірибесі негізінде, ДНҚ- тұқымқуалау ақпаратын беретіні және сақталатыны  дәлелденді.

Нуклеин қышқылдары – мономерлерден, нуклеотидтерден тұратын полимерлер, 3 компоненттен тұрады:

1. Пентоза қанты
2. Фосфат
3. Азотты негізден (пурин немесе пиримидин).

 

Пуриндер – аденин және гуанин

Пиримидиндер – цитозин және тимин

Шынжыр негізі пентоза қалдықтарынан- дезоксирибоза және фосфоттан тұрады.

 

ШЫНЖЫРДАҒЫ НУКЛЕОТИДТЕРДІҢ  ҚОСЫЛУЫ

ДНҚ – фосфодиэфирлі байланысты (бір нуклеотидтің фосфаты және басқа нуклеотидтің гидроксилі), нәтижесінде полинуклеотидті тізбек пайда болады.

Тізбекті құрастыру полимераза ферментінің қатысумен жүреді. Алдымен шынжырда әрқашан фосфат 5 / жағдайында, ал соңғы тізбек бос гидроксил (ОН) 3 / жағдайында болады.

ДНҚ ұйымының құрылымдық ерекшелігі, ол екі полинуклеотидті тізбектен тұрады.

ДНҚ-ң үш бөлімді моделі, 1953 жылы американ биофизигі Дж. Уотсон мен ағылшын генетигі Ф.Крик ұсынған бойыынша, тізбектер бір-бірімен сутекті байланысты, олардың азотты негздері комплементарлы (толықтырушы, сәйкес) принцип бойынша қосылады.

Аденин – бір тізбегі тиминмен, екіншісі  екі сутекті байланыспен қосылады. Гуанин және цитозин үш сутекті байланысты. Келесі ерекшелігі, ДНҚ-ның екі полинуклеотидтік тізбегінің қосылуы, оның антипараллельділігі:

Бір тізбектің 5 / соңы, екінші тізбектің 3 / соңымен қосылады, және керісінше.

5 / _________ 3 /

3 / _________ 5 /

 

Рентгенқұрылымдық  мәліметтер анализінің көрсетуі бойынша, ДНҚ молекула – екі тізбекті спиральден тұрады, өз білігінің  (ось)  айналасында сағат тілінің бағыты бойымен оңға қарай ширатылған, бұралған баспалдаққа ұқсайды. Спиральдің диаметрі 2 нм, ұзындығ – 3,4 нм, әрбір орамда 10 нуклеотидтен болады.

Сонымен, құрылымды кеңістіктегі ДНҚ молекуласы 3 құрылымнан тұрады:

1. Алғашқы құрылысы – полинуклеотидті тізбек.
2. Екінші құрылысы – бір-біріне, екі комплементарлы және антипараллельді нуклеотидті тізбектер, сутекті байланыспен қосылады.
3. Үшінші құрылысы –үш өлшемді спираль, кеңістіктегі сипаттамасы жоғарыда көрсетілгендей.

Адам клеткасының ядросындағы ДНҚ-ның жалпы ұзындығы 46 молекуладан, шамамен 190 см, бір молекуланың орташа ұзындығы 4 см тұрады.

 

РНҚ, ОНЫҢ ТҮРЛЕРІ ЖӘНЕ ҚЫЗМЕТІ

Генетикалық кодтың көмегімен жазылған  тұқым қуалауақпараты ДНҚ молекуласында сақталынады.  ДНҚ-дағы сақталынған ақпаратты көшіруші рибонуклеин қышқылы-РНҚ болып саналады.

РНҚ – бір полинуклеотидті тізбектен,4әртүрлі нуклеотидтерден: құрамы қант – рибозадан,  фосфаттан және 4-азотты негізден –аденин,гуанин,цитозин және урацилден тұрады.

РНҚ –ы ДНҚ –молекулаларында РНҚ,  РНҚ-полимераза ферментінің көмегімен, комплементарлы және антипараллельді принципті сақтай отырып синтезделінеді. ДНҚ –дағы аденинге РНҚ-дағы урацил комплементарлы.

Клеткадағы барлық РНҚ 3  түрге бөлінеді:

1. Матрицалы немесе  ақпаратты РНҚ(м-РНҚ,  немесе а-РНҚ).

Транскрипция – бұл м-РНҚ-ның синтезделу процесі (ДНҚ-ның белгілі бөліктерінде, айқын нуклеотидті бір ізділікті).

2. Тасымалдаушы РНҚ (т-РНҚ).  Трансляция.

Аса маңызды роль тасымалдаушы РНҚ (т-РНҚ) атқарады. Олар пептидті тізбектің жиналатын жеріне қажетті аминқышқылдарды әкеледі, яғни трансляция аралық звено ролін атқарады (генетикалық ақпаратты  х-РНҚ тілінен белоктағы амин қышқылы тіліне аударады, яғни синтезделінеді).

т-РНҚ молекулалары –бұл полинуклеотидті тізбек, ДНҚ-ң белгілі бір ізділігінде синтезделеді. Олар,  саны көп емес нуклеотидтеден (75-95) тұрады.

т-РНҚ құрылысы, клевер жапырағының  пішіні секілді (бұл екінші құрылысы). Бір бұтағында үш нуклетид – (антикодон) рналасады, л амин қышқылын м-РНҚ кодонына кмплементарлы және акцепторлы сңына қосылды. Цитплазмада шамамен 40 түрлі т-РНҚ әртүрлі млекуласы кездеседі. Бұл, 20 амин қышқылын белоктың  жинақталу орнына тасымалдауға жеткілікті. т-РНҚ-ның өз амин қышқылымен ерекше қсылуы аминоацил –т-РНҚ –ның пайда болуына алып келеді.

Тиісті антикодоны бар, амин қышқылдың және т-РНҚ-ның қосылу ерекшелігі, амино-ацил-т-РНҚ-синтетаза ферментінің арқасында жүзеге асады. Цитоплазмада өзінің амин қышқылын және оған тиісті т-ОНҚ антикодонын тануға қабылетті көптеген осындай ферменттер жинағы болады.

Қорытындылай келе келесі түсініктемені береміз:  ДНҚ-молекуласында жазылған және м-РНҚ-да көшіріліп алынған тұқым қуалайтын ақпараттар, трансляция кезінде екі процесстердің нәтижесінде түсіндіріледі.

1. Амино-ацил-т-РНҚ-синтетаза ферменті т-РНҚ-ның амин қышқылымен қосылуын қамтамасз етеді.
2. Содан кейін, амино-ацил-т-РНҚ-ы м-РНҚ антикодон және кодон қарым-қатынасы арқасында комплементарлы қосылады.

т-РНҚ жүйесінің көмегімен, м-РНҚ-ның нуклеотидті тізбектер тілі, пептидтің амин қышқыл бір ізділігіне трансляцияланады.

 

РИБОСОМАЛЬДІ  РНҚ (р-РНҚ)

Ақпаратты нуклеотидтер тілінен, амин қышқыл тіліне трансляциялау процесі  рибосомаларда  жүзеге асады.

Рибосомалар –бұл, р-РНҚ-ң және әртүрлі белоктардың күрделі комплексі. Рибосомалы РНҚ, рибосоманың құрлымды компоненті ғана емес, ол олардың м-РНҚ белгілі нуклеотидті бір ізділіктігін қамтамасыз етеді. 

 

 

Әдебиет:

Негізгі

1. Стамбеков С.Ж., Петухов В.Л. Молекулалық биология. Оқулық/ҚР. Новосибирск: Семей МУ, 2003. –216 бет.

2. Әбилаев С.А. Молекулалық биология  және генетика. Шымкент.2008, 424 б 

3. Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003,544 с.

4. Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки, Руководство для врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс,2003- 272 с.

5. Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина,2003.

6. Генетика. Учебник для ВУЗов / Под ред. Академика РАМН В.И. Иванова. – М.: ИКЦ «Академкнига»,2006.-638 с.:ил.

Қосымша:

1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер. с англ. –М.,Мир, 1994 -520 с.

2. Казымет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов медицинских вузов. – Астана,2006,2007.

3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У., Алматы,2004

 

Бақылау сұрақтары:

1. Молекулярлық генетика нені оқытады.
2. Молекулярлық биологияның негізгі фундаментальді сұрақтары.
3. Медициналық генетика нені оқытады.
4. Аминқышқылдар құрылысының жоспары.
5. Ақуыздың екінші құрылымында пайда болатын байланыстар.
6. Ақуыздың белсенді орталықтары.
7. Приондар туралы түсінік.
8. Ақуыздың денатурациясы.
9. Ақуыздың негізгі қызметтері.

10. ДНҚ молекуласының құрылымдық ерекшеліктері.

11. РНҚ молекуласының құрылымдық ерекшеліктері.

12. т-РНҚ қызметі.

13. а-РНҚ қызметі.

14. р-РНҚ қызметі.