17 Билет

1. Геномика дегеніміз гендердің құрылымын, атқаратын қызметін және генді инвентаризациялап, тірі жәндіктердің геномдық карталарын оқитын ғылым. Алдымен ауруға байланысты гендерді инвентаризациялайды. Геномика ғылымы 1990 жылы қазан айында, «Адам геномы» жобасы туралы қол қойғаннан бастап шықты деп айтуға болады.

Адам геномын білу медицина үшін өте маңызды. Кейбір ұрпақтан ұрпаққа берілетін аурулар кезінде гендерде ақаулар (дефект) байқалса, басқа жағдайларда ген экспрессиясының кезектілігі бұзылады. Организмде болып жатқан әрбір ген регуляциясының бұзылуының салдарынан патологиялық процесстер дамиды. Геномика – дефектілі гендер – гендік терапия бір бірімен тығыз байланыста.

Негізгі кемшіліктері: біз адамдардың барлық геномдарын білеміз, бірақ олар қандай заттарды экспрессиялайды және жасушада қалай жұмыс істейтіндігін білмейміз.

Протеомика жасушада нақты жұмыс жасап жатқан молекулярлық машиналардың түзген белоктарын инвентаризациялаумен айналысады. Протеомика ғылымының міндеті геномикаға қарағанда әлдеқайда күрделілеу болып келеді. Себебі, адам денесінде 30 000 нан 40 000 ға дейін гендердің болса, протеиндердің саны шамамен 300 000 немесе геннен 10 есе артық екендігі айқындалып отыр. Бұл белоктар бір бірімен әсерлесіп отыратындықтан оларды санау мүмкін емес. Осыдан 10 жыл бұрын адам гендерін инвентаризациялай бастаса, қазір белоктарды инвентаризациялап қана қоймай, олардың кезектілігін және барлық модификацияланған (фосфорильденген, гликолизденген, процессингтелген, т.б.) белоктарды оқып, талдау жасауға мүмкіншілік бар. Қазіргі кезде патологиялық өзгеріске ұшыраған тканьдердегі белоктардың диспропорцияланғандығын анықтауға болады. Протеомикалық талдау жүргізу келесі кезеңдерден тұрады: Бірінші кезең – екі өлшемдік электрофорезде (изоэлектрикалық нүктеде) молекулалық массалары бойынша фракцияларға бөлінеді; Екінші кезең – оларға талдау жасау арқылы патологиялық өзгеріске ұшыраған кейбір тканьдердегі белоктардың ұлғайғанын (онкология), екінші бірінің керісінше азайғанын байқауға болады; Үшінші кезең – спектроскопия көмегімен ондай белоктардың кезектілігін атомдық деңгейде нақты анықтау арқылы олардың молекуласындағы глюкоза, фосфор қышқылының қалдықтарын және белоктарды бөлмей ақ белок қоспаларын анықтауға болады. Протеомиканың басты міндеті базада сақталған информациямен салыстыра отырып, белоктарға талдау жасау, олардың кезектілігін анықтау болып табылады.

Протеомика – бұл белоктар мен олардың тірі организмдегі қарым қатынасын зерттейтін ілім болып табылады. Протеомика саласында жұмыс істейтін ғалымдар протеиндердің түзілуін, олардың декомпозициясын (талдауын), организм ішіндегі алмасуын зерттейді. Сонымен қатар протеиндердің организмде генерацияланғаннан кейінгі модификациялануын да анықтайды. Жиі жағдайда протеиндер аралығындағы өзгерістерді және олардың қарым қатынасын, ауруға шалдыққан организмдегі белоктардың жағдайларын бақылап отырады. Сонымен, протеомика дәрілік заттарды әзірлеу жұмыстарын тездетуге және тез арада пациенттерге жаңа тиімді дәрі-дәрмектерді дер кезінде беруге мүмкіндік береді. Қазіргі кезде нарықтағы фармакологиялық заттардың 95 пайыздан астамы протеиндерге әсер етеді. Сондықтан протеомика протеиндерді идентификациялау, бағалау үшін тиімді пайдалануға және жаңа диагностикалық пен терапевтикалық препараттарды жедел түрде дайындауға көмектеседі.

Протеомиканың маңыздылығын білу үшін мысал ретінде ХХ ғасырдың бас кезінде зерттеушілер инсулин гармонының альтернативті формаларын тауып, қант диабетіне шалдыққан миллиондаған адамдардың өмірін сақтап қалған. Бұған қарамастан бұл заттарды зерттеу жұмыстарының басым бөлігі ХХ ғасырдың екінші жартысынан, яғни гендер мен ДНК молекуласының құрылысын ашқаннан (ДНК қос оралма спираль тәрізді тізбектен тұратындығын) кейін басталды деп айтуға болады. Осы ашқан тамаша жаңалықтары үшін James Watson, Francis Crick және Mauris Wilkins 1962 жылы Нобель силығына ие болды. Гендік зерттеулер мен протеомика бір-біріне комплиментарлы (бірін-бірі толықтырып отыруы) болып келеді. Себебі, ДНК-дан құралған гендер телімді белоктардың өндірілуін анықтап отырады. 1998 жылы Norman G. Anderson «ДНҚ – бұл негізгі нүкте емес: протеиндер жасуша тіршілігінің белсенділігін анықтаса, ал нуклеин қышқылдары белоктар белсенділігін көрсетеді» деп айтқан екен. Басқа сөзбен айтқанда биология протеиндер деңгейінде таралады деген мағынаны білдіреді. Соңғы жылдардағы ең маңызды жетістіктердің бірі, ол адам геномының карталануы. Адам денесінде 30000 нан 40000 ға дейін гендердің болатындығы анықталған. Ал адам денесінде протеиндердің саны шамамен 300 000 немесе геннен 10 есе артық белоктардың бар екендігі айқындалып отыр. Бұл белоктар бір бірімен әсерлесіп, ондай әсерлесулерді санау мүмкін болмай отыр.

Адам геномының реттілігін анықтау үшін белоктарды толыққанды зерттеу қажет. 1980 жылы Norman G. Anderson арнайы құрылған топпен бірге адам организмінің белоктарын жүйелі түрде зерттеп, осы зерттеулерге қажетті аналитикалық әдістерді дамытуға тырысқан болатын. Бұл жүргізілетін зерттеулер өкімет тарапынан қолдау таппауы, қаржыландырылмауы салдарынан және технологиялық деңгейі жағынан кедергілердің болғандығынан тоқтатылған болатын. Ал қазіргі таңда екі жағдайда белоктарды зерттеуге назар аударылуда. Оның біріншісі, геном шифрінің ашылуына байланысты және протеомикалық зерттеу жеделдетіліп отырса, екіншісі, протеомикалық зерттеу жүргізу технологиясы тез дамуда.

Биоинформатика – макромолекулалардың атқаратын қызметі мен құрылымын анықтауға, талдау жүргізуге, генетикалық информацияларды жүйелендіруге қажетті есептеуіш алгоритмдер жиынтығын жаңа дәрілік препараттарды дайындауда пайдаланатын ғылым саласы. Есептеуіш алгоритмдер көмегімен көптеген эксперименттерді жүргізбей ақ олардың нәтижелерін алуға болады. Мысалы: жеке бір генді клондамай ақ белгілі бір компьютерлік бағдарламалар көмегімен гендердің шекараларын анықтай алуға мүмкіншілік бар. Егер, белоктың кезектілігі болған жағдайда, олардың аралық құрылымдары мен функцияларын анықтауға болады. Сонымен қатар, аралық модельдердің негізінде белгілі бір дәрі-дәрмектерді әзірлеуге мүмкіншілік береді. Бұл ғылым саласы келешекте дәрілердің әсерлеріне бағытталған он мыңдаған жаңа мишеньдерді беретін, гендердің қызметін алдын ала анықтай алатын және белоктардың кезектілігін шеше алатын мүмкіншілігі бар. Пайда болған жаңа ДНК – белокты базада жинақталған көрсеткіштермен салыстыра отырып, оның кезектілігін анықтай алады.

3 сұрақ. Қоректік орта компоненттері: 1) негізгі бейорганикалық қоректік заттар /макроэлементтер/ 2) микроэлементтер 3) темір көзі 4) дәрумендер 5) көміртек көзі /глюкоза, фруктоза, сахароза/ 6) өсуді реттейтін фитогормондар: ауксиндер – β-индолилсірке қышқылы /ИС)/; α-нафтилсірке қышқылы /НС)/; 2,4-дихлорфеноксисірке су қышқылы 2,4-D -индолилмай қышқылы /ИМ)/; цитокининдер – 6-фурфуриламинопурин кинетин, 6-бензиламинопурин /БАП/, зеатин.

4. Экстракция-Мақсатты өнімді экстракциялау органикалық ерітінділермен, ортаның рН, температураны және т.б. көрсеткіштерді өзгертумен өтеді. Экстракция бөлінетін өнімді 2-5 рет концентрлеуге мүмкіндік беретін таңдамалы процес негізделген. Бүл технология мақсатты өнім сулы ортада ерімейтін, бірақ органикалық еріткіштермен оңай элюирленетін кезде кең қолданыланады. Мысалы, дақылдық сүйықтықтан гидрофобтық ақуыздарды, кейбір витаминдер мен липидтерді бөліп алуда фенол, бензил спирті, т.б. қолданылады.

Тұндыру Тұндыру мақсатты өнім түрақты болып, оған уақыт факторы әсер етпейтін жағдайда (тұндыру ұзақ процесс) жиі қолданылады.

Ферменттерді (ақуыздар) бөліп алу технологиясында тұнбаның тез түзілуі үшін, дақылдық ортаға нейтральді тұздарды (аммоний және натрий сульфаты, ас тұзы) қосады. Тұздар иондары әсерімен судың диполь ориентациясы артады, ақуыз молекуласы айналасын-дағы гидратты қабат бұзылады және оның коагуляциясы басталады.

Фильтрация- Өндірісте дақылдық сүйықтықта еріген метаболит болып табылатын мақсатты өнімді, микробтық биомассаны еріген бөліктен айыру үшін, фильтрация жиі қолданыланады. Қатты және сүйық бөліктерді ажырату үшін белгілі диаметрлі саңылаулары бар мембраналар қолданылады. Мембраналар жоғары полимерлі немесе бейорганикалық мембраналардан дайындалған ұсақ саңылаулы немесе түтікті қалқандар түрінде болады.

Фильтрация мәні - дақылдық сүйықтықты үсақ саңылаулы қал-қан арқылы өткізу. Фильтрация нәтижелілігі, жылдамдылығы фильтрлеуші беткей ауданыны, қысым айырмасына, саңылаулар диаметріне теңдігіне тура пропорционалды.Фильтр-престі қолданғанда, қысым әсерінен сүйықтық фильтрлеуші елеуіш арқылы өтеді. Саңылауларды бітейтін түнбаның фильтр бетінде жиналуы бүл әдістің кемшіліктерінің бірі болып табылады. Мұндай жағдайларда фильтрлеу жылдамдығы күрт төмендейді. Фильтрлеудің бүл түрі диаметрі 50-100 мкм болатын бөлшектерді бөлуде қолданылады.

Микрофильтрация - ол әдетте металл керамикалық түтікті мембраналы конструкциялар, оларды будың кері ағымымен регенерациялауға болады. Көпкамералы фильтрациялық құрылғыларда, микрофильрация жүйелерінде модульді компоненттер ретінде алы-нып салынатын кассеталар мен фильтрлер мембраналары қолданылады.

Сорбциялық тазалау: ақуыздарда ортаның рН тиісті мәнін-де қышқылдық және сілтілік қасиеттер беретін қызметтік топтар бар. Сондықтан, ақуыз ион алмасу механизмі бойын-ша сорылуға қабілетті. Ақуыздардың сорылуы үшін көбі-несе целлюлоза негізінде иониттар пайдаланылады: катионит-карбоксиметилцеллюлоза және анионит-диэтиламиноэтил-целлюлоза;

экстракция: липофилдік заттар органикалық еріткіштер көмегімен фильтратта қүнарландырылады - пропанол, бутилацетат, т.б.;

ультрафильтрация: ақуыздың денатурациясы, температуралық әсері жоқ, үдеріс үздіксіз; қүнарлаудың басқа тәсіл-деріне қарағанда осы технология ерітіндіден барлық төмен молекулалы керексіз қоспаларды алып тастауға да мүмкіндік береді, яғни бір мезгілде ол қүнарлау мен тазалау қызметін орындайды; жартылай өткізгіш мембраналар қолданылады;