Кіріспе Ақуыз синтезі Негізгі бөлім

жүктеу 83,2 Kb.

Дата	14.12.2022
өлшемі	83,2 Kb.
	#40622

Balnurka reforat (копия)

Кіріспе Ақуыз синтезі Негізгі бөлім
Қорытынды Пайдаланылған әдебиеттер.

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
С.Ж. АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ

СӨЖ
Тақырыбы: Ақуыз синтезі туралы түсінік. Ген экспрессиясын реттеу

Орындаған: Айтжанова Б.Қ

Қабылдаған: Салханова С.Н
Алматы 2022

Жоспар:
Кіріспе
Ақуыз синтезі
Негізгі бөлім
I.Ақуыз синтезі туралы түсінік
II.Ақуыз синтезі маңызы
III.Ақуыз синтезі проблемасы
IV.Ген экспрессиясы сипаты
V.Ген экспрессиясы түрлері
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер.

Кіріспе

Ақуыз ситезі туралы түсінік

Ақуыз синтезі-бұл барлық тірі организмдерде болатын биологиялық оқиға. Жасушалар үнемі ДНҚ-да сақталатын ақпаратты алады және өте күрделі мамандандырылған техниканың арқасында оны ақуыз молекулаларына айналдырады.
Алайда ДНҚ-да шифрланған 4 әріптен тұратын код ақуыздарға тікелей аударылмайды. Процесске делдал РНҚ деп аталатын РНҚ молекуласы қатысады.
Жасушаларға белгілі бір ақуыз қажет болған кезде, ДНҚ-ның қолайлы бөлігінің нуклеотидтік тізбегі РНҚ-ға көшіріледі - транскрипция деп аталатын процесте - және бұл өз кезегінде қарастырылып отырған ақуызға айналады.

Сипатталған ақпарат ағыны (РНҚ-ға ДНҚ және ақуыздарға РНҚ хабарламасы) бактериялар сияқты өте қарапайым тіршілік иелерінен адамға дейін жетеді. Бұл қадамдар биологияның орталық «догмасы» деп аталды.

Ақуыз синтезіне жауап беретін механизм - рибосомалар. Бұл кішкентай жасушалық құрылымдар цитоплазмада едәуір дәрежеде кездеседі және эндоплазмалық торға бекітіледі.Әрбір ген транскрипцияланып, дифференциалды түрде аударылады, бұл жасушада әртүрлі ақуыздардың әртүрлі мөлшерін шығаруға мүмкіндік береді. Бұлпроцеске РНҚ өндірісін басқаруды қамтитын әртүрлі жасушалық реттеу жолдары кіреді.

Ақуызды өндіруді бастау үшін жасушаның бірінші қадамы - ДНҚ молекуласында жазылған хабарламаны оқу. Бұл молекула әмбебап және органикалық тіршілік иелерінің құрылысы мен дамуына қажетті барлық ақпаратты қамтиды

Ақуыз биосинтезінің маңызы. Ақуыз ағзадағы биохимиялық процестерді іске асырады, яғни ақуыздың ағза үшін маңызы өмірлік. Ақуыз молекулаларын синтездеу үшін рибосома (ақуыз бен рибосомалық РНҚ-дан тұрады), тасымалдаушы РНҚ, аминқышқылдары және әр түрлі ферменттер қатысады. Әр түрдің ақуызы үлкен айырмашылықтары бойынша ажыратылады. Ендеше, әр түрдің жасушалары өз ақуызын ғана синтездеп, ұрпақтан-ұрпаққа тұқым қуалау арқылы беріліп отырады. Егер әр түрлі факторлардың әсерінен ақуыз молекулалары бұзылса, оның орнын бағалы (молекуласының құрылымы бірдей) жаңа ақуыз молекуласы басады. Жаңа ақуыз молекуласының синтезі биологиялық синтез реакциясы арқылы орындалады.

Жасушадағы қалыптың рөлін ДНҚ мен РНҚ-нық макромолекулалары атқарады дедік. Ендеше, полимер синтездейтін нуклеотидтер мен аминқышқылдары құрамдас бөлік негізіне сәйкес орналасады да, соңынан мономер бунақтары полимер тізбегіне жалғасып, қалыптан дайын полимер түрінде шығып қалады. Осыдан кейін қалып полимерлердің жаңа молекулаларын синтездеуге дайын тұрады. Полимер молекуласын синтездеуде қалыптың (матрицаның) механизмін трансляция әрекетінен айқын көруге болады.

Прокариоттарда ақуыз синтезі и-РНҚ молекуласындағы АУГ үшөрімі мен коден рибосомамен байланысқан кезден басталады. Ал эукариоттардікі қандай үшөрімнен басталатыны әзірге толық ашылған жоқ.

Әрбір аминқышқылын рибосомаға оған сәйкес келетін т-РНҚ тасиды. Бұл ақуыз биосинтезінің бірінші сатысы болып табылады. Ал әрбір т-РНҚ-ға сәйкес келетін аминқышқылы бір-бірімен қалай байланысады? - деген заңды сұрақ еріксіз туады. Әрине, оған ферменттер көмектеседі. Әр аминқышқылы бір-бірінен молекулалар құрылымының өзгешелігімен ерекшеленеді. Осындай айырмашылықтар т-РНҚ молекулаларының арасында да болады. Белгілі фермент өзіне тән т-РНҚ-ны анықтап, оны аминқышқылымен байланыстырады. Содан кейін т-РНҚ жабыстырып алған аминқышқылын рибосомаға жеткізеді. Бұл жерде т-РНҚ аминқышқылын өзінің үшөріміне сәйкес келгенге дейін ұстап тұрады да, артынан полипептидке қосады. т-РНҚ молекуласының бір бөлігі аминқышқылымен, ал кодеге қарсы жағы (антикоде) сол аминқышқылын анықтайтын и-РНҚ-мен косылады. Антикоде кодеге сәйкес үш негізден (үшөрімнен) тұрады. Мысалы, метионин аминқышқылын тасымалдайтын т-РНҚ-ның антикодесі УАЦ и- РНҚ-дағы АУГ кодесімен байланысады. Осымен ақуыз синтезінің екінші сатысы аяқталады. т-РНҚ өзінің аминқышқылымен бірге и-РНҚ - рибосома жиынтығымен қосылғаннан кейін, оның антикодені (кодеге қарсы үшөрім) и-РНҚ-ның кодесіне сәйкес т-РНҚ- ға тіркеледі. Одан кейін т-РНҚ аминқышқылдарын ферменттің жәрдемімен рибосома бетінде бір-біріне жалғайды. Соңынан метиониннің т-РНҚ-сы рибосомадан шығып, метиониннің жаңа молекуласымен қосылуға кетеді. Осы кезде рибосома и-РНҚ-ның бойымен қозғалады және екінші т-РНҚ қосылған аминқышқылымен рибосомада біріншісінің орнын басады. Рибосомада үшінші коде пайда болады, оған сәйкес атикодесі бар т-РНҚ аминқышқылымен қосылады. Осы әрекет и-РНҚ аялдау белгісіне жеткенге дейін жүреді. Бұл ақуыз синтезінің үшінші сатысы болып есептеледі.

Плисомадағы ақуыз синтезі

и-РНҚ-ның молекуласы бірнеше полипептидтің тізбегін синтездейді және өздері бірнеше рет трансляцияланады.
и-РНҚ-ға бір мезгілде бірнеше, кейде жүзден астам рибосома бекітіліп, оның бойымен тасымалданады. и-РНҚ молекуласының ұзындығы алдын ала жоспарланған ақуыз молекуласына байланысты. и-РНҚ-ға сиятын рибосомалардын жиынтығын полирибосома деп атаймыз. Рибосома и-РНҚ ның сол жақ ұшынан кірісіп, оңға қарай жылжыған сайын бірінің орнын бірі баса береді. Рибосома и-РНҚ-ның оң жак ұшына жеткенде акуыз синтезі аяқталады.

Ақуыз синтезі аякталғаннан кейін, ақуыз и-РНҚ-дан тасымалданып эндоплазмалык тордың шұрығына түседі. Одан эндоплазмалық тордың шұрығы арқылы ақуыз молекуласы, жарғақшаның қажетті жеріне жеткізіледі

Жасушаның цитоплазмасында и-РНҚ бактерияда екі минут, эукариоттарда бірнешекүнге дейін созылады. Оларды ферменттер нуклеотидтерге дейін бөлшектейді де, жаңа и-РНҚ молекуласының негізін салады и-РНҚ-ның ескі молекуласын ыдыратып, жаңа молекуласын құрғанда жасушада синтезделетін ақуыздың түрі мен мөлшерін қатаң қадағалайды. Мұны транскрипция дәрежесіндегі реттеу дейді.

Ақуыз синтезінің проблемасы .
Ақуызды синтездеу проблемасының теориялық және практикалық маңызы бар. Ақуыз молекуласының күрделі болуына байланысты қазіргі уақытқа дейін ақуыз синтезі толық іске аспай отыр. Ақуыз молекулалары үздіксіз қозғалыста болады. Ақуыз молекулаларын синтездеуге әрекет жасаған ғалымдардың сәтсіздіктерінің себебі де осында болуы мүмкін. Ақуыз молекулаларының үздіксіз өзгеруін анықтайтын заңдылықтарды түсіну — қазіргі ғылымның ең басты міндеттерінің бірі.

Жоғары деңгейлі организмдерде ақуыз биосинтезі таңғаларлықтай тез жүреді: 350 аминқышқылынан тұратын полипептид бар болғаны 10 секундта түзіледі! Ақуыз синтезінің құпия сырын ашу көптегек вирус ауруларын жеңуге мүмкіндік береді. Жаңа химиялық талшықтар мен пластмассалар жасауға, тамақ және химия өнеркәсібінде жаңа өндіріс процестерін ойлап табуға көмектеседі.

Алғаш рет қарапайым ақуызды заттар, гипофиздің гормондары вазопрессин мен окситоцин алынды. Одан басқа ақуыз синтездеудегі зор табыстарға инсулин мен интерферон алу жатады. Полипептидтік теория ашылғаннан бері ақуыздық қасиеттері бар полипептидтер синтезделіп, жемдік қоспа, дәрі-дәрмек ретінде қолданылып жүр.

Қазіргі замандағы маңызды міндеттердің бірі — синтездік тағам жасау проблемасы. Соның ішінде ақуыздық тағам түрлерін алу бірінші кезекте түр. Бұл салада академик A. Н. Несмеянов бастаған ғалымдар тобы жұмыс істеп, біраз жетістіктерге жетті. Мысалы, сапасы жөнінен табиғи түрінен кем соқпайтын қара уылдырық синтездеп алды.

Ғалымдар биосинтез бен жасушаларда жүретін процестердің заңдылықтарын толық меңгерген кезде жасанды жолмен ақуыздар алу мәселесі де толық шешілуі мүмкін.

Ген экспрессиясын реттеу
Геннің экспрессиясы - бұл геннің тұқым қуалайтын ақпараты ( ДНҚ нуклеотидтер тізбегі) функционалды өнімге - РНҚ немесе ақуызға айналатын процесс. Ген экспрессиясының кейбір кезеңдерін реттеуге болады: бұл транскрипция, трансляция, РНҚ сплайсингі және белоктардың трансляциядан кейінгі модификациясы кезеңі. Қысқа қос тізбекті РНҚ арқылы геннің экспрессиясын белсендіру процесі РНҚ белсендіруі деп аталады.

Біріншіден, 4 таңбалы ДНҚ алфавитінің (A,T,G,C) гені транскрипция процесі арқылы 4 таңбалы РНҚ алфавитіне (A,U,G,C) транскрипцияланады, ал РНҚ-дан транскрипциялануы мүмкін. синтезделген ақуыздың аминқышқылдарының 20 таңбалы алфавитіне көшіру процесі.

Гендердің экспрессиясын реттеу жасушаларға өздерінің құрылымы мен қызметін басқаруға мүмкіндік береді және жасуша дифференциациясының, морфогенезінің және бейімделуінің негізі болып табылады. Ген экспрессиясы эволюциялық өзгерістердің субстраты болып табылады, өйткені бір геннің экспрессия уақытын, орналасуын және мөлшерін бақылау бүкіл ағзадағы басқа гендердің қызметіне әсер етуі мүмкін.

Прокариот және эукариот гендері

Тірі организмдер өзінің құрамына кіретін клеткалардың типіне байланысты эукариоттар және прокариоттар болып бөлінеді. Эукариоттық клеткаларда геномның ДНҚ-сы ядролық қабықшамен қоршалған, яғни эукариоттық клеткалардың ядросы бар, ал прокариоттарда айкын көрінетін ядро жоқ (грекше аударғанда эу – «мен» жұрнағына сәйкес (ядромен), про – «сыз» жұрнағын (ядросыз), ал кариос – ядро.
Прокариоттық клетка – тірі клетканың қарапайым түрі. Прокариоттық клетканы анықтайтын бір ерекшелік олардың хромосомасымен цитоплазмасының арасында тікелей қатынастың (контакт) болуы. Эукариоттық клеткада, керісінше, хромосомалар мембраналық құрылым – ядрода болады. Эукариоттық клеткалардан прокариотты клеткалардың тағы бір айырмашылығы – оларда митохондриялар мен хлоропластар (компарменттер) болмайды, рибосомалардың көлемі өте кішкентай (олардың седиментция коэффициенті 70S) және клетка қабырғасы болғандықтан ірі молекулаларды сіңіріп, шығара алмайды.
Эукариоттық клетка – прокариоттық клеткадан шығу ықтималдығын ескерсек, олармен салыстырғанда әлдеқайда күрделі ұйымдасқан. Эукариоттық клеткалардың прокариоттармен салыстырғандағы айырмашылығы – оларда ядро болады. Клеткадағы ДНҚ-ның көп мөлшері қос қабат мембранамен қоршалған ядроның ішінде. Сөйтіп, құрамында ДНҚ бар компартмент көптеген заталмасу реакциялары өтетін клетканың басқа бөлігі – цитоплазмадан бөлінген.
Прокариоттардағы гендер экспрессиясын реттелу.
Белоктың құрылымы және информация құрылымдық гендерде жазылған. Бір хромасоманың бойында қатар орналасқан гендер тіркес гендер деп аталады. Бұл гендердің активтілігі басқа бір реттеуші геннің бақылауында болды. Реттеуші белоктың бақылауына сай белок ферменттері қажет кезде ғана синтезделіп қажетсіз уақытта синтезделмейді. Реттеуші ген құрылымдық геннен қашытықта орналасқан. Реттеуші генде құрылымдық геннің жұмысына кедергі болатын репрессор белогі туралы информация сақталады. Репрессор белогі құрылымдық генге оператор гені арқылы әсер етеді. Яғни құрылымдық геннің іске қосылуы мен тоқтатылуы оператор гені арқылы жүзеге асырылады. Барлық құрылымдық гендерді оператор генімен қосып оперон деп атайды. Репрессор белогі 2 түрлі болады: активті және активті емес. Егер ол активтенген болса оператор генімен қосылып құрылымдық геннің жұмысын тоқтатады. Бұл кезде транскрипция жүрмейді. Полипептидтік синтезі тоқтап оперон істен шығады. Ал егер репрессор белогі активсізденсе оператор гені одан босап, оперон іске қосылады да құрылымдық гендерде транскрипцияжүріп и-РНҚ сәйкес, рибосомаларда полипептидтік тізбек синтезделе бастайды. Репрессордың 2 участігі бар: оның біреуіне индуктор байланысады, ал екіншісі операторға жалғану үшін қажет. Жакоб және Моно ұсынған оперон болжамына енгізілген толықтырулар бойыншаоператор және реттеуші гендердің арасында промотр орналасқан. Промотордың қызметі транскрипциясының басталатын жерін көрсетеді және промотордың құрамына байланысты. ДНҚ-ның қай тізбегі и-РНҚ түзілу үшін матрица болатының анықтайды.
Эукариоттардағы гендер экспрессиясын реттелуі
Эукариоттар организмде гендердің реттелу механизмі прокариоттармен салыстырғанда күрделі процесс. Өйткені, эукариоттарда ядро қабығының болуы хромосома санының көп болуы, гендердің өзара әрекеттесуі, оператор гені санының артуы, сондай-ақ құрылымдық гендердің транскрипциясында индуктор ретінде гормондардың және жүйке жүйесінің қатысуы геннің жұмысының реттелуін күрделендіреді. 1972 жылы Григорьев ұсынған схема бойынша әр бір оперон информациясы бар зона құрылымдық гендерден және информациясы жоқ акцепторлық аймақтан тұрады.
Эукариот гендерінің экспрессиясы реттелуі 5 кезеңнен жүреді:
Гендік кезең – құрылымдық геннің көпшілігі ДНҚ кесінділерінен тұрады. ДНҚ кесіндісінің саны синтезделетін белоктың мөлшерін анықтайды. Егер ДНҚ көшірмесінің саны аз болса белок та жеткіліксіз мөлшерде түзіледі де ұзақ алмасу бұзылады.
Транскрипциялық кезең – мұнда ДНҚ-ның құрылысына сәйкес про-и-РНҚ түзіледі. Про-и-РНҚ экзонинтронды участіктен тұрады. Мутацияға байланысты нуклеотидтер ретінің өзгеруі генетикалық ақпаратты өзгертеді.
Посттранскрипция кезең – түзілген про-и-РНҚ процессинг және сплайсингтің нәтижесінде жетілген и-РНҚ айналады.
Трансляция кезең – аминқышқылының полипептидтік тізбек жүреді.
Посттрансляциялық кезең – синтезделген полипептидтік тізбектерден арнайы ферменттердің қатысуымен сутекті, гидрокопты және SS байланыстар түзіліп 2-ші, 3-ші, 4-ші реттік құрылымдық белоктар қалыптасып организмның қызметін атқаруға бағытталады

Гендердің экспрессиялануының реттелу механизмдерін зерттеу үшін прокариоттар өте қолайлы объект болып саналады, себебі олардың геномдары не бары бірнеше геңдерден құралған және олар өте тез көбейе алады. Сонымен қатар, гендердің экспрессиялануының реттелу механизмдері прокариоттарда да, эукариоттарда да ұқсас жүретіндігі анықталды.

Гендердің экспрессиялануының реттелу механизмін зерттеуде ішек бактериясы — Еsсһеrісһіа соlі өте колайлы объект болды. Е. соlі тіршілігі үшін қалыпты энергия көзі болып глюкоза саналады. Егер де тіршілік ортасында глюкоза болмаса ол лактозаны пайдалануға көшеді. Осы кезде жасушада лактозаны ыдырататын ᵝ -галактозидаза ферменті синтезделуі қажетᵝ -галактозидаза ферменті дисахарид-лактозаны галактоза және глюкозаға ыдыратады.
Бактерия гендерінің экспрессиялануының реттелуін зерттеу- Ф.Жакоб және Ж. Моно еңбектерінің маңызы өте зор. Олар өздерінің тәжірибелерінің нәтижесінде 1961 жылы гендердің экспрессиялануының реттелуінің оперондық теориясын ұсынды.
Сонымен, гендердің экспрессиялануының реттелуіне 3 түрі реттеуші элементтер қатынасады
1) реттеуші ақуыздар — транскрипцияның инициациялануында не тежелуінде РНҚ полимераза ферментінің активтігіне әсер ететін ақуыздар (репрессор);
2) эффекторлар — ұсақ, белок емес заттар, олар реттеуге ақуыз молекулаларымен қосылып олардың активтігіне әсер етеді; (индукторлар - лактоза, аллалактоза);
3) реттеуші нуклеотид тізбектері — ДНҚ молекуласында болатын кейбір реттеуші нуклеотид тізбектері (промотор, терминатор). Реттеуші ақуыздардың осы учаскелерге тигізетін әсерінің нәтижесінде а-РНҚ синтезінің активтігі реттелінеді.
Геннің экспрессиясын анықтау
Қазіргі уақытта ген экспрессиясын анықтаудың негізгі әдістері поли-А құйрығы ( мРНҚ ) бар РНҚ секвенирлеуі, сондай-ақ экспрессиялық ДНҚ микромассивтерін пайдалану болып табылады. РНҚ секвенирлеуі келесі ұрпақты секвенирлеу әдістерін жетілдіруге байланысты барған сайын кең таралған. РНҚ секвенциясы геномдағы әрбір белокты кодтайтын геннің экспрессия деңгейін анықтауға ғана емес, сонымен қатар альтернативті сплайсинг нәтижесінде пайда болатын мРНҚ нұсқаларын ажыратуға мүмкіндік береді.

Пайдаланған әдебиеттер:

1. Ә.Қ.Патсаев, Шитыбаев С.К., Төребекова Г.А. «Физикалық және коллоидтық химия» Шымкент-2010ж.
2. Ә.Қ.Патсаев., С.Ж.Жайлау., Ш.С.Шыназбекова., Б.Қ.Махатов. «Аналитикалық химия» Шымкент-2007ж.
3. Б.Өтелбаев «Химия» 2-том. Шымкент-1999ж.
4. З. Сейітов «Биологиялық химия» Алматы 1992ж.
5. Интернет деректерінен

жүктеу 83,2 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: