Тақырыбы: «Молекулалық биологияның матрицалық синтезі»

Жоспары: 1. Нуклейн қышқылдарының биосинтезінің негізгі принциптері 2. ДНҚ репликациясы. 3. ДНҚ транскрипциясы немесе РНҚ синтезі 4. Трансляция немесе ақуыз биосинтезінің инициациясы

O ДНҚ молекуласының ең маңызды қасиеттерінін бірі оның өздігінен екі еселенуі (репликациялануы) болып саналады. ДНҚ репликациялануы салдарынан тұқым қуалаушылық ақпарат ұрпақтан - ұрпаққа өзгеріссіз, тепе-тең мөлшерде беріліп, ұрпақтардың жалғасуы қамтамасыз етіледі. O Репликация – дегеніміз ядроішілік маңызды процесс. Бұл өзін-өзі көшіруге қабілетті, ДНҚ санының екі еселенуіне алып келеді. Репликация екі комплементарлық тізбектен тұратын, ДНҚ молекуласының химиялық ұйымы ерекшелігінің нәтижесінде болады. Репликация процессінде аналық ДНҚ молекуласының әрбір полинуклеотидті тізбегінде оған комплементарлы тізбек синтезделінеді. Нәтижесінде, екі спиральді ДНҚ-ң біреуінен, екі ұқсас қос спираль пайда болады. O Бұндай екіеселену жолындағы әрбір – жаңа молекула бір аналық және бір жаңа синтезделген тізбектен тұрады және жартылай консервативті (сақтаушы, негізгі қалпын сақтау) деп аталады.

ДНҚ репликациясы процессіне қатысушы ақуыздар: O ДНҚ –геликаза- полинуклеотидтік тізбекті айырып, ДНҚ-ның екі спиральін тарқатады. O Дестабилизирлеуші (тұрақтылықты бұзушы) ақуыздар - ДНҚ тізбегіндегі бөлікті түзетеді (жазады). O ДНҚ-топоизомераза- ДНҚ - полинуклеотидті тізбектегі спиральдің тарқатылуынан болатын күшті алып тастай отырып, фосфодиэфирлі байланыстың біреуін үзеді. O РНҚ – праймаза – жаңадан пайда болған тізбек үшін немесе Оказаки фрагменттері үшін, бастаушы-РНҚ немесе праймерді синтездейді. O ДНҚ –полимераза – жетекші тізбектегі үздіксіз синтезді және кешеулдейтін тізбектегі Оказаки фрагменттерінің синтезделуін қамтамасыз етеді. O ДНҚ-лигаза –бастаушы-РНҚ-ны алып тастағаннан кейін, Оказаки фрагменттерін тігеді. O ДНҚ –полимераза басынан «нольден» бастай алмайды (ол ДНҚ-синтезіне жауап береді), ал РНҚ – полимераза бұндай ерекшелікке ие, сондықтанда ол РНҚ-ң бір ізділігі бойынша ДНҚ – фрагменттерін жасай бастайды.

1 - сурет. ДНҚ репликациясы

Кез келген клетка бөлінер алдында оның ДНҚ молекуласы екі еселенеді және соның нәтижесінде ұрпақ клеткалары алғашқы аналық клеткадағыдай ДНҚ молекуласына ие болады. Олай болса, бөлінетін клетканың ДНҚ-сы дәл өзіне ұқсас тағы бір ДНҚ молекуласын қалай жасайды? 1940 жылы Л. Полинг пен М. Дельбрюк ген (ДНҚ) өзінше бір бейненің қалыбы секілді, ол қалыпқа саз балшық құйып, оның формасын алуға, содан кейін осы формадан қалып етіп пайдаланған алғашқы форманы қайтадан жасауға болады деген пікір айтқан. Яғни, бұл геннің алғашқы құрылымына комплементарлы ДНҚ құрылымы жасалады, одан алғашқы құрылымға сәйкес ДНҚ пайда болады деген сөз. Шынында да ДНҚ-ның бір тізбегін бір бейне десек, оған комплементарлы екінші тізбек оның кері бейнесі болып табылады. Демек, Уотсон мен Крик көрсеткен ДНҚ-ның еселенуінің немесе репликациясының жүру жолы шын мәнінде Полинг пен Дельбрюктің болжамын қайталау десе де болғандай.

ДНҚ – ның екі еселенуі

O ДНҚ мынадай жолмен екі еселенеді: алғаш спиральдың екі тізбегі бір нүктеден бастап ажырай бастайды. Сонан кейін бір-бірінен алшақтап ажыраған әрбір тізбектердің бойына, оларға сәйкес жаңа тізбек синтезделіп, жаңа тізбек жасалу барысында ажыраған екі тізбекпен өзінің азоттық негіздері арқылы байланысып, онымен өз алдына жаңа спираль құрай бастайды. Сөйтіп алғашқы ДНҚ-ның екі тізбегі толық ажырап болғанда, екі жаңа спираль да жасалып бітеді. Алғашқы ДНҚ тізбегі ажырамай тұрғанындағы екінші ескі тізбегіне толық ұқсас болады.

O ДНҚ репликациясының барысындағы қателерді түзету (коррекциялау). Тірі организмдердің генетикалық материалының көлемі үлкен және жоғарғы дәлдікпен репликацияланады. Сүтқоректілердің геномы еселенгенде 3 млрд. жұп нуклеотидтен тұратын ДНҚ-да орташа үштен артық қате кетпейді. Сонымен қатар ДНҚ өте тез синтезделеді (оның полимерлену жылдамдығы бактерияларда секундына 500 нуклеотидтер, сүтқоректілерде 50 нуклеотидтерге дейін болады). Репликацияның жоғарғы дәлдігін, оның жылдамдығын, қатесін түзейтін арнаулы механизм қадағалайды. Коррекциялау механизмінің сыры - ДНҚ-полимеразаның әрбір нуклеотидтің матрицаға сәйкестігін екі мәрте тексеруінде: бірінші рет өсіп келе жатқан тізбектің құрамына кірмей тұрып, екінші рет келесі нуклеотидті қосардың алдында. Кезекті фосодиэфирлік байланыс өсіп келе жатқан ДНҚ тізбегінің ақырғы нуклеотиді, матрицаның сәйкес нуклеотидімен дұрыс уотсон-криктік жұп түзгеннен кейін ғана синтезделеді.

O Репликация дербес жүреді. Репликация жеке акт ретінде жүретін ДНҚ-ның ұзындық бірлігін репликон деп атайды. Репликонда репликацияға қажетті реттеуші элементтер болады. Онда репликация басталатын ориджин болады және репликация терминаторы болуы мүмкін. Прокариоттық клетканың геномы бір репликонды құрайды, сондықтан бактериялық хромосома ең үлкен репликон болып табылады. Сондай-ақ плазмидада жеке репликон болады.

ДН Қ репликациясыны ң моделі

O ДНҚ репликациясын аяқтаушы ферменттер. Жоғарыда аталған ферменттер кешені қызметтері нәтижесінде жаңадан сиитезделінген әрбір тізбектер бір- бірімен тығыз орналасқан көптеген фрагменттерден тұрады. Көршілес фрагменттердің бір- біріне жалғануы ДНҚ- лигаза (Л) ферменттері арқылы жүзеге асады.

ДНҚ спиралінің тарқатылуы, жеке аймақтарда геликаза ферментінің көмегімен жүреді. Құрастырылған біртізбектік бөліктер арнайы тұрақтылықты бұзушы (дестабилизирлеуші) ақуыздармен байланысады. Бұл ақуыздар молекулалары, азотты негізді нуклеоплазмадағы орналасқан комплементарлы нуклеодиттермен байланысуына себебін тигізеді.

O ДНҚ репликациясы кезіндегі молекулалық - биологиялық процестер эукариоттар мен прокариоттарда негізінен бірдей. Дегенмен өзгешеліктері де бар. Біріншіден, эукариоттарда ДНҚ репликациясы клетка циклының белгілі бір кезеңінде өтеді. Екіншіден, егер бактериялық хромосома репликация бірлігі - репликон түрінде болса, эукариоттық хромосомадағы ДНҚ репликациясы көптеген жеке репликондармен жүзеге асады. Эукариоттық хромосоманың бойымен әр уақытта бір біріне тәуелсіз көптеген репликациялық ашалар жүруі мүмкін. Ашаның жылжуы тек басқа ашамен қарама-қарсы соқтығысқанда тоқтайды. Нәтижесінде хромосоманың түгел ДНҚ-сы қысқа уақыттың ішінде репликацияланады.

транскрипция

O Транскрипция процесінің реттелуін зерттеу молекулалық биологияның маңызды міндеттерінің бірі болып саналады. Ақпараттың көшірілуі ДНҚ молекуласынан РНҚ-ға ғана емес, сондай-ақ, кері бағытта, РНҚ-дан ДНҚ-ға да көшірілуі мүмкін. Мұндай кері Транскрипция құрамында РНҚ молекуласы бар ісік тудыратын вирустарда болады. Олардың құрамында жасуша зақымданғаннан кейін вирустың РНҚ-сын ДНҚ тізбегін синтездеуге матрица ретінде қолданатын фермент болады. Соның нәтижесінде ДНҚ молекуласының бір тізбегі, яғни ДНҚ – РНҚ гибриді түзіледі. Алғашқы РНҚ молекуласының барлық ақпаратын алып жүретін вируспен зақымданған қос спиральды ДНҚ молекуласы жасушаның хромосомасына еніп, қатерлі ісік тудырады. Кері Транскрипцияның ашылуы Ресей ғалымы Л.А. Зильбер (1894 – 1966) ұсынған қатерлі ісік вирусты-генетикалық теорияның дұрыс екенін дәлелдеді. Кері Транскрипция қалыпты жасушаларда ақпараттың жинақталуында және оның іске асуында (мысалы, эмбрионды даму кезеңінде) маңызды рөл атқаруы мүмкін.

Кері транскрипция ДН Қ Кері транскрипция Вирусты қ ДН Қ Жа ң а вирус

1 Инициация Полипептидтік тізбекті ң басталуы 2 Элонгация аРН Қ - ң кодоны мен тРН Қ - ң ан- тикодоныны ң бір-біріне с ә йкес келіп пептидтік тізбекті ң ұ заруы 3 Терминация Пептидтік био- синтезді ң ая қ - талуы

Транскрипция (трансмиссионды электронды микроскоп ар қ ылы к ө рсетілген сурет). Begin транскрипция басы, End транскрипция ая ғ ы, DNA ДН Қ.

O Транскрипция бірлігін атқаратын қызметі бір-біріне байланысты ферменттер синтезін анықтайтын гендер тобын ``оперон`` деп атайды. Прокариоттарда ол функционалды байланысқан бірнеше геннен, ал эукариоттарда тек бір ғана геннен тұрады. РНҚ- полимераза ферменті оперонның бастапқы бөлігін (промотор) таниды, онымен байланысып, ДНҚ молекуласының қос тізбегін ширатады. Осы жерден бастап мономерлі нуклеотидтер комплементарлы шартқа (принципке) сай РНҚ молекуласын түзеді. РНҚ-полимераза ферментінің ДНҚ-матрицасымен жылжуына байланысты синтезделген РНҚ молекуласы алшақтай береді де, ДНҚ-ның қос тізбегі қайта қалпына келеді. РНҚ-полимераза көшірілетін бөліктің соңына жеткенде (терминатор) РНҚ молекуласы матрицадан ажырайды. ДНҚ молекуласының әр түрлі бөліктеріндегі көшірмелер саны жасушаның қандайда болмасын ақуызды қажетсінуіне және қоршаған орта жағдайларына байланысты болады.

трансляция

Трансляция ингибиторлары. Көптеген антибиотиктер қожайын жасушасындағы трансляция процессіне айтарлықтай әсер етпей микроағзалар трансляциясының арнайы ингибиторлары болып табылады. а) Стрептомицин - рибосоманың кіші бөлшегіндегі П-орталыққа әсер етеді. Осылайша ол иннциаторлық -т-РНҚ-ның (формил мет-т- РНҚимет) П-орталықпен байланысуын қиындатады, яғни ақуыз биосинтезінің инициациясына ингибнторлық әсер етеді. Ақуыз синтезінің инициациясы басталғанымен стрептомицин пептидил-т-РНҚ-ның рибосоманың кіші бөлшегімен байланысуын әлсіздендіреді, бұл рибосомалық кешеннін әлсіз болуына және күні бұрын ыдырап кетуіне алып келеді ә) Тетрациклин-рибосоманың кіші бөлшегіндегі А-орталыққа әсер етеді, сондықтан да оның кезекті аа-т-РНҚ-мен байланысуын бастырмалайды (ингибиторлық әсер етеді) б) Левомицетнн - ПТФ орталықтың белсенділігін бастырмалайды (ингабиторлық әсер етеді). в) Эритромицин - рибосоманың үлкен бөлшегінің транслокацияға жауапты учаскесіне әсер етіп оны бастырмалайды. Нәтижссінде, жаңадан түзілген пептидил т-РНҚ П-орталыққа өтпей (ауыспай) А-орталықта қалып қояды. Бұл кезекті аа-т-РНҚ-ның байланысуына кедергі болады.

Назарлары ң ыз ғ а рахмет!!! Орындаған : Әнуарбек Фариза БТ тобы. БТ тобы.