VI ТАРАУ
Т¥ҚЫ М ҚУАЛАУШЫЛЫҚТЫҢ МОЛЕКУЛАЛЫҚ
НЕГІЗДЕРІ
Генетика тарихындағы ең ірі жаңалықтардың бірі организм
тұқым қуалаушылығының хромосомамен байланыста екендігінің
дэлелденуі болды. Әртүрлі өсімдіктер мен жануарларға жүргізілген
толып жатқан зерттеулердің нәтижесінде организмнің бойындағы
белгілер мен қасиеттер туралы информацияны клеткадан - клеткага,
ұрпақтан - ұрпаққа жеткізіп отыратын тек қана хромосома екендігі
анықталды.
Хромосоманың өзі нуклеопротеидті құрылымға бірігетін ДНК
мен белоктан тұрады. Алғашында көптеген ғалымдар организмнің
тұқым қуалаушылық қасиетін хромосоманың белокты компоненті
анықтайды,
ал ДНК-ның
құрылысы
мен
химиялық құрамы
қарапайымдылау болғандықтан ондай күрделі қызметті атқара
алмайды деп есептеді. 30 - жылдардың бас кезінде көрнекті совет
биологы Н.К.Кольцов хромосома - өздігінен екі еселене алу қабілеті
бар күрделі биологиялық молекула жэне организмнің барлық
белгілері
мен
қасиеттері
белоктың
құрылысы
мен
оның
молекулаларының әрекеттесуіне байланысты деген пікір айтты. Бұл
көзқарас тұқым қуалаушылықтың заңдылықтарын молекулалық
деңгейде зерттеуге түрткі болды.
40
-
жылдардың
басында
хромосоманың
молекулалық
қүрылысын
зерттеуге
нақты
мүмкіндік
туды.
Биологиялық
зерттеулердің жаңа әдістерін қолдану (электрондық микроскопия,
рентген қүрылымдық анализ, таңбалы атомдар т.б.) жэне генетикалық
103
зерттеулер үшін микроорганизмдер мен вирустарды пайдалану тұқым
қуалаушылықтың
материалдық негіздерін тереңірек зерттеуге
жағдай жасады.
Көп
уақытқа
дейін
генетикалық
зерттеулердің
негізгі
объектілері бұршақ, жүгері жэне дрозофила шыбыны болып келді.
Солармен жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде тұқым
қуалаушылық пен өзгергіштік туралы ілімнің негізін құрайтын аса ірі
заңдылықтар ашылды. Осы объектілерде генетикадағы ең басты әдіс
- генетикалық талдау қалыптасып, дамыды. Ал жоғаргы сатыдағы
өсімдіктермен жэне жануарлармен жүргізілетін тәжірибелердің өз
қиындығы бар, себебі олардың даму циклы біршама күрделі жэне көп
уақыт қажет етеді. Сондықтан генетиктер көбінесе микроорганиздер
мен вирустарға назар аударды, бара - бара олар генетикалық
зерттеулердің басты объектілеріне айналды. Микроорганизмдер оңай
өсіріледі, өте тез көбейеді, онша күй талғамайды, сол себепті
тәжірибе жүргізуге қолайлы.
Микроорганизмдер айқын аңғарылатын әртүрлі биохимиялық
жэне физиологиялық қасиеттермен сипатталады. Оларда белгі мен
биохимиялық қасиет деген үғым көпшілік жағдайда бірге үштасып
жатады, соған байланысты геннен белгіге дейінгі жолшыбай жүретін
реакциялардан ферменттердің барлық әрекеттері мен өзгерістерінің
тізбегін байқауға болады.
Мұны тұңғыш рет американдық
оқымыстылар Д.Бидл мен Э.Татумның зең саңырауқұлагы -
нейроспорамен жүргізген тәжірибелері дәлелдеп берді.
Бүл
саңырауқұлақ қарапайым азотты қосылыстардан амин қышқылдарын
өзі синтездеп алу қабілетінің болуына байланысты, ондай қосылыстар
104
жоқ қоректік ортада тіршілік ете алады. Нейроспораға рентген немесе
ультракүлгін сәулелерімен эсер еткен кезде оларда тұқым қуалайтын
өзгерістер, яғни биохимиялық мутациялар пайда болады. Олар
биологиялық маңызды қосылыстар - амин қышқылдары мен
витаминдердің
синтезіне кедергі
келтіреді.
Егер
мутацияның
нэтижесінде қайсы бір амин қышқылының синтезі бұзылатын болса,
онда мұндай мутанттар, оны қоректік ортаға сырттан әкеп қоспаса,
өсіп-өне алмайды. Бидл мен Татумның айтуынша амин қышқылы
синтезіндегі кемістік қалыпты штаммның клеткасында кездесетін
арнайы ферменттің болмауына байланысты.
Әртүрлі мутацияларды салыстыру жэне олардың биохимиялық
реакцияларға
эсерін
зерттеу
арқылы
маңызды
органикалық
қосылыстар: амин қышқылдары, витаминдер, азотты негіздер т.б.
синтезделу процестері анықталды. Д. Бидл мен Э. Татум мутантты
штамдарды қалыпты (сәулеленбеген) штаммдармен будандастырды.
Нейроспораның жоғары сатыдағы организмдерден айырмашылығы,
хромосом
жиынтығы
гаплоидты
болады.
Сондықтан
бірінші
буынның өзінде-ақ белгілер ажырайды. Будандастыру нәтижесінде
алынған споралар құрамында қайсы бір амин қышқылдары жоқ
ортаға апарылды. Бұл жағдайда споралардың тең жартысы өніп
шықты. Осы өніп шыққан споралар санының
1:1 қатынасындай
болуы амин қышқылы синтезіне қатысатын ферменттің жэне соған
тиісті ген қызметінің бүзылуына байланысты түзіле алмағандығын
көрсетеді.
Нейроспорамен жүргізген осы тәжірибелеріне сүйене отырып,
Бидл мен Татум қандай болмасын бір қосылыстың синтезделуі соған
105
тән ферменттің түзілуін басқаратын арнайы геннің қызметіне
байланысты деген
қорытындыға келді.
Сөйтіп,
генетикадағы
маңызды бір гипотеза: «бір ген - бір фермент» деген ұғым
қалыптасты. Бұл гипотеза бойынша эрбір ген бір ферменттің түзілуін
анықтайды. Ал фермент өзінің табиғаты жағынан белок болып
есептелетіндіктен,
жалпы
белоктың
синтезі
гендер
арқылы
анықталуы мүмкін деген болжам жасалды.
Белоктар
дегеніміз
биологиялық
полимерлер.
Олардың
полипептидті тізбектері белгілі бір ретпен кезектесіп келетін амин
қышқылдарынан тұрады, ал белоктардың құрылысы мен қызметі
солардың құрамы мен орналасу ретіне байланысты. Сондықтан белок
молекуласының полипептидті тізбегіндегі амин қышқылдарының
орналасу реті гендер арқылы анықталып немесе бақыланып отырады
деген
жорамал
жасалынды,
кейінінен
ол
тәжірибе
жүзінде
дәлелденді.
Сонымен Бидл мен Татумның болжамы дүрыс болып шықты.
Көптеп жүргізілген эксперименттердің негізінде ол дәлелденіп,
анықтала түсті. Сөйтіп «бір ген - бір полипептидті тізбек» деген
қағида молекулалық генетиканың негізгі бір теориясына айналды.
Микроорганизмдер мен вирустарға жүргізген генетикалық
зерттеулердің жэне хромосомалардың молекулалық құрылысын
зерттеу үшін физика-химиялық эдістерді қслданудың нәтижесінде
біршама табыстарға қол жетті. Сонымен қатар түқым қуалаушылықга
белок молекулалары басты роль атқарады деген үгым теріске
шығарылды. Хромосоманың зат алмасу мен түқым қуалайтын
информацияның
берілуіне
әсерін
зерттеудің
микроскопиялық
106
деңгейден молекулалық деңгейге көшуі генетиканың дамуының жаңа
бір кезеңі болды. Осылайша молекулалық генетика дүниеге келді.
Тұқым
қуалаушылықты
молекулалық
деңгейде
зерттеу
мынандай екі маңызды сұраққа жауап беру үшін керек болды:
1. Клеткада түқым қуалайтын информацияның сақталуы мен
берілуі қалай жүзеге асады?
2. Организмнің белгілі бір белгі-қасиеттерін қалыптастыратын
арнайы белоктардың синтезі қалай жүреді?
Хромосоманың молекулалық қүрылысын зерттеу нәтижесінде
тұқым қуалаушылықта басты рольді белок емес ДНК атқаратындығы
туралы көптеген деректер жиналды.
Достарыңызбен бөлісу: | 
