24. Фотобиологиялық процестер. Анықтамасы, классификациясы.

Бір Биофизика ең маңызды іргелі проблемалар тетіктерін таратып отыр әр түрлі биологиялық жүйелерде жарық қолданылу негізгі процестері. Жеңіл Ең организмдердің тіршілік ету ортасы негізгі факторларының бірі болып табылады. Жарық және оның энергия трансформациясы қабылдау фотосинтез негізі болып табылады және бастамашылық тартылған өсімдіктер, процестерді fotoregulyatornyh саны Мұндай rhodopsin, хлорофилл, phytochrome, fototropin, сондай-ақ мамандандырылған фотоқабылдағышы, cryptochrome. жеңіл сіңіретін белгілі спектрлік диапазоны, фотоқабылдағышы негізгі өнім қалыптастыру фотохимиялық реакциялар өтеді. Нәтижесінде, Соңғы ұяшық реттеу қатысатын биохимиялық процестер соңғы Фотобиологиялық әсерлердің дамуына. Сонымен бір уақытта жарық тудырады кезде түрлі деструктивті білім тропосферного ұялы құрылымдардың ағыны реакциялар, сипаты мен толқын ұзындығы және қарқындылығына байланысты тиімділігі, оның радиациялық, тиісті белсенді фотохимиялық хромофорлар болуы және олардың ішіндегі оқшаулау, сондай-ақ жөндеу жасушалардың қабілеті мен fotozaschite photodamage. Ең тиімді деструктивті реакциялар индукцияланған жоғары энергия ультракүлгін (УК) сәулелену (<290 нм). Қоршаған ортаны қорғау Күннің оптикалық сәуле компоненттері орта толқын УК (SF, 290-320 yaalyaetsya нм), ұзақ толқын ұзындығы УК (DUF, 320-400 нм) және көрінетін жарық (400-700 нм). Қарқындылығы ұлғаюына стратосфералық әкеледі концентрациясының төмендеуі Нуклеин қышқылдарының және белоктардың тікелей сіңіру есебінен SF, өну, цитотоксическое тудыратын, оларға зақымдану қалыптасуын туғызады және канцерогенді әсерлер. DUF және көрінетін жарық, бұл макромолекулалары тікелей жұтып емес, деструктивті реакциялар тудыруы мүмкін эндогендік және экзогендік сенсибилизаторов сәйкес фотосенсибилизации арқылы Жауап қабілетті фотовозбужденной қабілетті (хромофорлар) биосубстратах реактивті радикалдардың қалыптастыру немесе жасау Тотығу стресс тудыруы оттегінің белсенді.

Молекулярлық фотобиологии Зерттеулер жарық әрекет іргелі тетіктерін зерттеуге байланысты осы саладағы ашытқы бактериялардың жасуша. Негізгі проблема анықтау болып табылады

25. Қайтымды және қайтымсыз термодинамикалық процестер.

Қайтымды процесс кері бағытта өткізуге болатын процесті тура бағытта өткізгенде жүйе қандай күйлерден өтсе, кері бағытта сондай тізбегінен өтетін процесті айтады. Қайтымды процеске тек тепе тең процестер жатады. Қайтымды процесте жүйені қоршаған денелерде ешқандай өзгеріс болмайды.

Қайтымсыз процестер өздігінен бір бағытта өтетін процес. Нақты процестер қайтымсыз процестер болады. Олар мейлінше баяу өте отырып, қайтымды процестерге тек жуықтай алады. Қайтымды процеске мысал ретінде вакумдегі абсолют серпімді серіппеге ілінген дененің өлшейтің тербелісің алуға болады. Кедергісі бар ортада өтетін процестердің барлығы қайтымды процестер. Қайтымсыз процестерге температуралары әр түрлі денелердің бір біріне жылу алмасу салдарынан температуралары тенелу процесі жатады, себебі жылу ыссы денеден салқынға беріледі, керісінше болу мүмкін емес.

Термодинамиканың ІІ бастамасы термодинамикалық процестердің қайтымсыздығын тұжырымдайды.

-тек қана жұмыс өндіретін немесе бір жылулық резервуармен энергия алмасуын жасайтын циклдік процесс болуы мұмкін емес (У.Томсон);

- салқын денеден ыстық денеге жылу берілуі мүмкін болатын циклдік процесс болуы мүмкін емес 

26. Моногибридті шағылыстыру. Мендельдің моногибридті шағылыстыруды талдау барысында белгілердің негізгі тұқымқуалау заңдылықтарын орнатуы. “Гаметалар тазалығы” заңдылығының цитологиялық негізі. Ажырау заңдылықтары. заңдылықтары.Мендельдің түсінігі.Сырт пішіні бір бірінен бір ғана белгіден өзгешіліг бар аталық аналық жұптарын қосуды моногибридті будандастыру деп атайды.Мысалы аналық өсімдік сары, аталық жасыл немесе керісінше .Осы белгілердің сырт көрінісін фенотип,ал нәсілдік қасиеттердің, яғни гендердің жиынтығын генотип деп атайды.Бұл атауларды 1903жылы В.Иоганнсен кіргізген.Р қатарында будандастырып отырған аталық аналықтардың белгілері яғни фенотипі жазылады.Белгілердің фенотипінің дәл үстінде жазылған әріптер сол белгілердің нәсілдік қасиеттері гендері.Гаметаның құрамында белгінің жұп нәсілдік қасиеттерінің, яғни аллельдердің біреуі ақ болады.Қарама қарсы жұп белгілерді 1902жылы В.Бэтсон аллеломорфтық жұп деп, ал белгінің жұптығын аллелморфизм деп атауды ұсынды.1926 жылы Иогансен аллелморфизм атауын қысқаша аллелизм , бір жұптағы жеке бірлікті аллель деп атауды ұсынды.F1- бірінші ұрпақ фенотипі бойынша біркелкі , бәрі сары, сондықтан Г.Мендельдің бірінші заңын доминанттылық немесе бірінші ұрпақтың біркелкілік заңы деп атайды.Алғашқы ұрпақта ұқсас аллель қасиеттің біреуі доминант, рецессивті қасиет білінбей қалады.Аналық

сарыбұршақтың генотипі бірыңғай аллелден –АА тұрса,бірінші ұрпақтың сары бұршағының генотипі әр түрлә аллельден Аа дан тұрады.Осыған орай бірыңғай аллелден тұратын тұрақты генотипті 1902жылы Бэтсон гомозигота, ал әр түрлі аллелден тұратын ажырасатын түрін гетерозигота деп ұсынды.Бұл атаулар зигота, яғни ұрықтанған жұмыртқа клеткасы деген терминнен шыққан.Бұл терминдер генетикада кеңінен қолданылады.

Гибродологиялық әдіс алғаш рет австрялық ғалым Г.Мендель тарапынан қолданылды (1865). Ол тәжрибелерінде өздігінен тозаңданатын асбұршақ өсімдігін қолданды. Мендель бір-бірінен бір, екі және одан да көп белгілер бойынша ажратылатын таза іріктемелер (гомозиготаларды) будандастырды. Сөйтіп, ол бірінші, екінші және т.с.с. реттік ұрпақ типтерінің статистикалық арақатнастарын матиматикалық жол мен зеріттеді. Алынған нәтижелер бойынша тұқым қуалаушылық заңдары ашылды. 1)Гибридті бірінші ұрпақтың біркелкілік заңы (Мендельдің бірінші заңы)Г.Мендель тұқымы сары асбұршақ өсімдігіне тұқымы жасыл асбұршақпен будандастырды. Екеуі де таза іріктемелер, яғни гомозиготалар еді. Гибридті бірінші ұрпақтың біркелкілік заңы-Мендельдің бірінші заңы:. таза іріктемелер будандастырылғанда гибридті бірінші ұрпақтың барлығының фенотиптері бірдей болады. Бұл бірден фенотипте көрінген белгіні Мендель доминатты, ал көрінбей қалған белгіні рецессивті белгі деп атады. Г.Мендель алған гибридологиялық әдістің ерекшелігі неде?

Ерекшелігі бір-бірінен бір немесе екі айқын ерекшеленетін белгілері бар ата-аналар алынады. Зерттелетін белгілердің келесі ұрпақтарда көрініс беруінің дәл сандық есебін жүргізуге болады. Мендель тәжірибені тек 1 ғана жұп белгілері бар ата-ана формасын алудан бастады, бұл будандастыру моногидрибті деп аталады. Моногибридтік будандастыру деп - сырт пішіні бір - бірінен бір ғана белгіден өзгешілігі бар аталық - аналық жұптардың қосылуы. Осы белгілердің сырт көрінісін фенотип, ал нәсілдік қасиеттердің, яғни гендердің жиынтығын - генотип деп атайды. Бұл атауларды 1903ж В.Иоганнсен кіргізген. "Р" қатарында будандастырып отырған аталық - аналықтардың белгілері, яғни фенотипі жазылады. белгілердің фенотипінің дәл үстінде жазылған әріптер (АА, аа) сол белгілердің нәсілдік қасиеттері - гендері. Гаметыаның құрамында белгінің жұп нәсілдік қасиеттінің, яғни аллельдердің біреуі ақ болады. Қарама қарсы жұп белгілерді 1902ж В.Бэтсон аллеломорфтық жұп деп, ал белгінің жұптығын аллеломорфизм деп атауды ұсынды. 1926ж Иоганнсен "аллеломорфизм" атауын қысқаша - "аллелизм", ал бір жұптағы жеке бірлікті "аллель" деп атауды ұсынды. "Доминанттық" немесе "рецессивтік аллель" деп бір геннің қарама - қарсы белгіні мипаттайтын күйін атайды. F 1 - бірінші ұрпақ фенотипі бойынша біркелкі, бәрі сары, сондықтан Г.Мендельдің бірінші заңын доминанттылық немесе "бірінші ұрпақтың біркелкілік заңы" деп атайды. алғашқы ұрпақта ұқсас аллель қасиеттің біреуі доминант, рецессивті қасиет білінбей қалады. Аналық сары бұршақтың генотипі бірінғай аллельден - АА тұрса, бірінші ұрпақтың сары бұршағының генотипі әр түрлі аллельден - "А" және "а" тұрады. Осыған орай біріңғай аллельден тұратын тұрақты генотипті (АА және аа) 1902ж В.Бэтсон гомозигота, ал әр түрлі аллельден тұратын ажырасатын түрін (Аа) - гетерозигота' деп атауды ұсынды. Бүл атаулар "зигота", яғни ұрықтанған жұмыртқа клеткасы деген терминнен шыққан( сары және жасыл асбқршақты мысалға келтіріңіз мендельдің 3 заңы)

27. Кумулятивті және кумулятивті емес полимерия. Трангрессия. Ажыраудың статистикалық сипаты. 5.Кумулятивті және кумулятивті емес полимерия. Трангрессия. Ажыраудың статистикалық сипаты.Кез келген бір белгінің дамуына бірігіп, әсер ететін екі немесе одан да көп аллельдіемесгендерді полимерлі гендер деп, ал ондай гендердің өзара әсерлесу құбылысын полимерия д/а. Көбінесе полимерлі гендер сандық белгілердің көрінуіне, яғни өлшеу, санау, талдау арқылы ғана баға беруге болатын белгілерді бақылайды. Полимерияға мысал ретінде швед генетигі және селекционері Г. Нильсон-Эле жүргізген тәжірибесін қарастыруымызға болады.

Полимерлі гендер латын әлипбиінің бірдей әріптерімен индекс қою арқылы мысалы, А1, А2 деп білгіленеді.

Полимерия 2 түрге ажыратылады:

Кумулятивті (аддитивті)

Кумулятивті емес

Кумулятивті емес полимерия кезінде белгінің қалыптасу деңгейі полимерлі гендердіңдоминантты аллельдерінің санына емес, доминантты аллельдің генотипте болуымен анықталады.

Мысалы, бидай дәнінің қызыл түсі доминантты аллельді емес екі полимерлі А1А2, ал дәннің ақ түсі рецессивті а1а2 гендерімен анықталады.

Егер генотипте доминантты аллельдердің санына тәуелсіз доминантты аллельдер кездессе, онда дән қызыл түсті болады, ал қалған жағдайда генотиптегі бидай дәндері ақ түсті болады.

Ғ2-де алынған қызыл дәнді бидайдың генотипі бір ғана А-әрпімен көрсетілген.Бұл генотиптегі кез келген доминантты аллельдің болуы дәннің қызыл түсін анықтайтынын көрсетеді.ің ажырауы Ғ2 ұрпақтарындағы феенотип бойынша 15 қызыл: 1 ақ болып ажырайды.

Кумулятивті полимерия кезінде белгінің көріну деңгейі ағза генотипіндегі полимерлі гендердің доминантты аллельдерінің санына тәуелді болады. Мысалы, адам терісінің түсі екі жұп полимерлі доминантты және рецессивті гендермен бақыланады.

Ғ2-де тері түсінің ажырауы фенотип бойынша 1:4:6:4:1 қатынасында болады.

Тері түсінің көрінуі доминантты және рецессивті полимерлі гендердің арақатынасына тәуелді болады. Мысалы, қара нәсіл мен ақ нәсілдердің некелесуінен мулат туылады. Бірақ, мулаттардың өзара некелесуінен туылған балалардың тері түстері ақ түстен қара түске дейін өзгереді.

Трангрессия. Трансгрессия (лат. transgressіo – өту, жылжу), генетикада – организмдегі қандай да болмасын белгі қасиетін арттыратын немесе кемітетін полимерлі гендердің әсері. Әрбір ата-аналық дарабастарда бір немесе бірнеше доминантты гендер болған жағдайда олардың ұрпағында екі немесе одан да көп доминантты гендер үйлесіп келуі мүмкін. Нәтижесінде сол ұрпақта белгінің көрінуі күшейе түседі, мұны ``оң трангрессия`` деп, ал керісінше ұрпағында рецессивті гендер үйлесім тапса, онда белгінің күші кемиді, мұны ``теріс трангрессия`` деп атайды. Трангрессияға байланысты өсімдіктерде шығу тегіндегі кейбір белгі-қасиеттер олардың келешек ұрпақтарында айқынырақ көрінеді. Трангрессияны жаңа сорттар алу үшін, әсіресе, өздігінен тозаңданатын өсімдіктер селекциясында кеңінен қолданады.Трансгрессия - теңіздің тасу процесінің жеке түрі; көбінесе теңіз жағалауларына шендес өңірлердің ойысуы не теңіз түбінің көтерілуі, өте сирек теңіз суы деңгейінің көтерілуі салдарынан болады. Геологиялық тарихтың барлык дөуірлерінде (төменгі және ортаңғы кембрий, жоғарғы девон, төменгі карбон, жоғарғы бор) болған. Оқшауланған Т. қазіргі геологиялык дәуірде де байқалады (мыс.,Нидерландыда).

28. Жынысты анықтау. Жынысты анықтаудың эпигамды, прогамды, сингамды түрлері. Жынысты анықтаудың типтері. Аталық және аналық гетерогаметалық. Жыныспен тіркескен белгілердің тұқымқуалауы. Жыныс хромосомалары ажырамаған кезіндегі тұқым қуалау. Хромосомалардың бірінші және екінші реттік ажырамауы. Аталық және аналық дарабастардың қатынасы табиғатта 1:1-ге, яғни әрбір 100 аталыққа 100 аналық келетіні ертеден белгілі. Екі жыныстың осылайша 1:1 қатынасында пайда болуы бізге талдаушы шағылыстыруды еске түсіреді, яғни екі жыныстың біреуі гетерозиготалы, ал екіншісі гомозиготалы деп болжау айтуға мүмкіндік береді. Жыныстың хромосома арқылы анықталуының бірнеше типтері белгілі. Қай түрдің жануарларынан бірінші рет табылғанына қарай ол типтердің аты да соларға ұқсас қойылған. Табиғатта жыныстардың ара қатынасы 1:1 қатынасындай екені белгілі. Басқаша айтқанда 100 аналыққа 100 аталық сәйкес келеді. Мұның генетикалық негізін қарастыратын болсақ, ол жыныстардың біреуі гомозиготалы, ал екіншісі гетерозиготалы болуы керек, яғни Аа және аа. Оларды будандастырғанда нәтижесінде алынған ұрпақтардың жартысы гетерозиготалы, жартысы гомозиготалы организмдер болып шығады PgAax♂aa Г А@ + @ F1 1Аа : 1аа Цитологиялық зерттеулердің нәтижесі жануарлар мен түрлі жынысты өсімдіктердің көпшілігінде аталық және аналық жыныстылардың хромосом жиынтығындағы бір жұп хромосоманың өзгеше болатындығын көрсетті. Кейінірек бұл хромосомалардың жынысты анықтауға қатысы бар екендігі анықталды, сол себепті олар жыныстық хромосомалар деп аталды. Сөйтіп, жануарлар мен түрлі жынысты өсімдіктердің хромосом жиынтығында кәдуілгі хромосомалар немесе аутосомалар мен қатар жыныстық хромосомалар да болады, олар Х және У деп белгіленеді.Тұқым қуалаушылықтың хромосомдық теориясына сәйкес организмнің жынысы ұрықтану кезінде анықталады. Жыныстың хромосома арқылы анықталуының негізінен төрт типі бар.Түрлердің басым көпшілігінің дене клеткаларында жыныстық хромосомалар екі-екіден ХХ немесе ХУ болып келеді. Тек кейбір түрлерде ғана жалғыз Х-хромосома болады. Егер дене клеткасында жыныстық хромосомалар біркелкі ХХ болып келсе, ондай жынысты гомогаметалы, ал керісінше әркелкі – ХУ болса- гетерогаметалы деп атайды. ЖЫНЫСТЫҢ АНЫҚТАЛУЫНЫҢ БАЛАНСТЫҚ ТЕОРИЯСЫ Әрі қарай жүргізген зерттеулердің нәтижесінде жынысты тек жыныстың хромосомалар ғана емес, аутосомалардың да анықтай алатындығы белгілі болды. Америка генетигі К.Бриджес 20 - шы жылдардың бас кезінде дрозофиланың жыныстық белгісінің дамуы Х - хромосома мен аутосомалардың ара қатынасына байланысты өзгеретіндігін байқады. Бұл шыбында кейде триплоидты (3х+3А) хромосома жиынтығы бар аналықтар пайда болады. Кейбір триплоидты аналықтар ұрпақ береді, бірақ мейоз кезінде олардың хромосомалары дұрыс ажырамайды. Мұндай триплоидты аналықты қалыпты диплоидты аталықпен будандастырғанда жыныстық хромосомалар мен аутосомаларының ара қатынастары әртүрлі сегіз типті дарақтар алынған. Олардың арасында қалыпты аналық және аталықтармен қатар гипертрофты (кейбір мүшелері шамадан тыс үлкейіп кеткен) особьтар да, сол сияқты асыра аналық және асыра аталықтарда болған, ал кейбір дарақтардың жыныстық белгілері аралық сипат алған (интерсекс). Осы жүргізген зерттеулердің негізінде Бриджес дрозофилада

аналық жыныс екі Х - хромосомамен, ал аталық жыныстың дамуы ХУ - хромосомалармен анықталмайды, олар Х - хромосомалар санының аутосомалар жиынтығының ара қатынасына немесе жыныстық индекске (Х:А) байланысты деген қорытындыға келді. Бұл жыныстың анықталуының баланстық теориясына негіз болды. Ол бойынша Х:А қатынасы 1 - ге тең болса 1(2Х : 2А) аналық, 0,5-ке тең болса, 0,5 (1Х : 2а) аталық жыныс дамиды, ал егер жыныстық индекстің мәні бір санынан жоғары болса (3Х : 2А=1,5) басым аналық, 0,5 - тен төмен болса (2Х : 3А= 0,63) басым аталық, ал 1 мен 0,5 - тің аралығында (2Х : 3А=0,67) болса интерсекстер шығады.Кейде ата - аналарының бірінің жыныс клеткаларының түзілуі кезінде жыныстық хромосомалар ажырамайды, соған байланысты мысалы, адамда күрделі психикалық т.б. аурулар (синдромдар) пайда болады. Мейоз кезінде жыныстық хромосомалардың ажырамауы себепті жұмыртқа клеткасында жалғыз Х - хромосоманың орнына екеу болады немесе біреуі де болмайды. Осындай анамальды жұмыртқа клеткалары қалыпты сперматозоидтармен ұрықтанғанда түрлі хромосомдық аурулары бар организмдер қалыптасады.ЖЫНЫСТЫҢ АНЫҚТАЛУЫНДАҒЫ ОРТАНЫҢ РОЛІ Жоғарыда көрсетілгендей жыныс ұрықтану кезінде жыныстық хромосомалардың қабысуының немесе олардың аутосомалармен түрліше ара қатынасының нәтижесінде қалыптасады. Бірақ оған хромосомалық механизммен қатар сыртқы және ішкі орта факторларының да қатысы бар. Жыныстық белгілердің дамуына жыныс бездерінде жасалатын жыныс гармондары, сол сияқты сыртқыфакторлар - температура, қорек, жарық т.б. әсер етеді. Мысалы,теңіз құртында егер личинкасы анасының тұмсығының ішінде өссе одан аталық дарақ дамиды. Ал егер анасының тұмсығындағы аталық жыныс дамып келе жатқан личинканы бөліп алса, ол интерсекс болып шығады.Жынысты анықтаудың хромосомдық механизмін білу жануарлардың жынысын қолдан реттеуге мүмкіндік туғызды. Мысалы, құс шаруашылығында жұмыртқалағыш тауықтарды өсіргенде инкубатордан мекиендердің көбірек алынғаны, ал етті бағыттағы шаруашылықта аталықтардың көп болғаны тиімді. Прогамды сақиналы құрттар мен омыртқасыздардың кейбір түрлерінде жынысты ұрықтануға дейін жұмыртқа клеткасының анықталуы. Көлемге байланысты кіші болса аталық, үлкен болса аналық болып анықталады. Сингамды – ұрықтану кезінде жыныстың анықталуы сперманың қай типіне жататынын анықтау, сперманың қай типінен қосылса. Бұл түрге сүтқоректілер, жануалрлар, балықтар, екі қанатты насекомдар, екі үйлі өсімдіктер жатады. Эпигамды – теңіз қүрты Bonellia viridis, ұрықтанудан кейін температураға байланысты жынысын өзгертуге болады. Бонеллиа құртта дернәсілдері аналықтың құрсағында тірішілік етеді (аталық). Теңіз түбінде тіршілік етсе (аналық). Бұған балықтар, яғни акваоиумдегі балықтарға гормон енгізе отырып өзгертеді. Аталық және аналық гетерогаметалы кезіндегі тұқым қуалау. Гомозиготалы қызыл көзді аналықтарын ақ көзді аталықтармен швағылыстырудан алынған бірінші ұрпақтың аналықтары да , аталықтары да

қызыл көздң блолады.демек қызыл көзділік ақ көзділікке доминанттылық көрсетеді.екінші ұрпақта аналықтардың әрі қызыл көзді болады да,ажырау тек аталықтарында болады:аталықтарының жартысы қызыл көзді жартысы ақ көзді ьолып ажырайды. Бұл жағдай әрине мендель заңдарынан өзгеше.мысалыегер дрозофиланың ақ көзді аналықтарын қызыл көзді аталықтармен шыағылыстырса

29. Нуклеин қышқылдарының генетикалық рөлі. Гриффитс, Эйвери және Херши и Чейз тәжірибелері. Нуклеин қышқылдары биологиялық тұрғыдан маңызды рөл атқарады. Олар тірі организмдердегі генетикалық ақпаратты сақтайтын және тасымалдайтын жасушаның (жасушаның) маңызды кұрам бөліктері болып табылады. Нуклеин қышқылдары ақуыз биосинтезіне қатысады және тірі организмдерде тұқым қуалаушылықты сақтап, оның бір ұрпақтан екінші ұрпаққа берілуін қамтамасыз етеді. ДНҚ жасуша ядросының хромосомасында (99%), рибосомаларда және хлоропластарда, ал РНҚ ядрошықтарда, рибосомаларда, митохондрияда, пластидтер мен дитоплазмада кездеседі.

Олар жасушаның қай бөлігінде шоғырланса, соған байланысты қызмет атқарады. Жоғарыда айтылғандай, ДНҚ организмдегі тұқым қуалаушылық ақпаратты сақтайтын гендердің құрылыс материалы болып табылады. Ал РНҚ үш түрлі болғандықтан: рибосомдық (р-РНҚ); тасымалдаушы (т-РНҚ) және ақпараттық (а-РНҚ) әр түрлі қызметтер атқарады. ДНҚ мен РНҚ қызметтері 1940 жылдардан бастап анықталып, түрлі биологиялық тәжірибелер арқылы дәлелденген. Осы зерттеулер нәтижесінде молекулалық генетика ғылымы жедел дами бастады.

Соңғы жылдары ғалымдар жоғары организмдердің гендерін бактериялар мен ашытқы саңырауқұлақтарының организміне енгізуді іске асырды. Соңынан оларды ақуыз синтездеуге пайдаланды. Мысалы, инсулин генін осылайша "жұмыс істеткізді". Адам инсулині ең алғаш рет Е. соlі деген бактерияның көмегімен 1982 жылы алынды.

Осылайша бір типтегі организмнен алынған генді басқа типтегі организмге енгізуді гендік инженерия деп атайды. Жоғарыда айтылған ипсулин, өсу гормоны — соматотропин, сондай-ақ гемофилия ауруына қолданылатын VIII фактор — гендік инженерияның өнімдері. Қазіргі кезде гендік инженерияның көмегімен түрлі жұқпалы ауруларға қарсы вакциналар өндіріле бастады.

Қазақстан Ұлттық ғылым академиясының академигі М. Ә. Айтхожин жасушалық макромолекулалардың (нуклеин қышқылдары мен ақуыздың) синтезі саласында өте маңызды зерттеу жұмыстарын жүргізд

1928 ж. Ф. Гриффитс бактериялардың трансформациялау қабілетіне тәжірибе жасап, тұқым қуалаушылыққа ақуыз емес ДНҚ молекуласы жауапты болуы мүмкін деген болжам жасады.

Трансформация — дегеніміз бактерияның бір штаммының екінші бір штаммның ДНҚ молекуласының бір бөлігін өзіне қосып алып, оның қасиетіне ие болуы.

Ф. Гриффитс тышқандарға вирулентті (патогенді) және вирулентті емес (патогенді емес) пневмококк штаммдарын енгізіп, пневмококк штаммдарының вируленттік қасиеті ДНҚ молекуласының фрагменттері арқылы беріледі деп болжамдаған. 1944 ж. О.Эйвери, К.Мак Леод және М. Мак Карти осы тәжірибені жаңа әдістемелік деңгейде қайталап Ф. Гриффитс болжамын растады. 1952 ж. Н.Циндер және Д. Ледерберг трансдукция құбылысын ашып (трансдукция бактериофагтардың бактерияның бір штаммының ДНҚ фрагментін екінші штаммына көшіре алу қасиеті) ДНҚ молекуласының тұқым қуалаушылықтағы рөлі туралы тағы бір дәлелдемеге қол жеткізді. 1950 жылы X. Френкель-Конрат темекі өсімдігіне темекі мозайкасы вирусының вируленті және вирулентті емес штаммдарының ақуыз және РНҚ молекулаларын жеке-жеке және бірге енгізіп, тәжірибе жасап, тұқым қуалаушылық ақпарат ақуыз молекуласында емес, нуклеин қышқылдарында болатындығын үзілді-кесілді дәлелдеді.

30. ДНҚ репликациясы. Репликацияның негізгі принциптері. ДНҚ репликациясының жартылай консервативтілігі механизмінің тәжірибелік дәлелдемесі. Мезельсон және Сталь тәжірибесі. Ағзалар жасушалардың бөлінуі нəтижесінде өсіп, жетіледі. Микроспекирометрия əдісімен зерттегенде жасуша бөлігіндегі ДНҚ молекуласында екі есе көбейетінлігі дəлелденеді. ДНҚ молекуласының екі еселеніп өсуі ДНҚ репликациясы деп аталады (лат. replicatio - «қайталау»).   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 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.

   Әрине, Бұл процесті де клеткадағы ферменттер жүргізеді. ДНҚ тізбектерінің бағыттары қарама-қарсы екені белгілі. Жұмысына өте мұқият ферменттер жаңа тізбекті тек бір бағытта, яғни 5'—>3' бағытында ғана жасайды. Олай болса, ферменттер ажыраған тізбектердің біреуінің бойымен жаңа тізбекті жоғарыдан төмен  қарай, ал екіншісінің  бойымен  төменнен  жоғары қарай синтездейді.  Ең  қызығы  жаңа тізбектер үздіксіз жасалмайды, ескі тізбектің бойында бірінен кейін бірі шағын ДНҚ  фрагменттері  пайда болып отырады. Ондай фрагменттердің ұзындығы қарапайым бактерияларда 200  нуклеотидтен тұрса, күрделі  организмдерде ол 2000-ға жуық. Осындай фрагменттерді алғаш байқаған жапон ғалымы Р. Оказаки, сондықтан оларды оказаки фрагменттері деп атайды

Эукариоттағы репликация

Уотсон, Криктер болжамдағандай эукариоттарда ДНҚ реплекациясы жартылай сақтау (консервативті) деп аталатын жолпен жүруі керек. Олардың гипотезасын М.Мезельсон жəне Ф.Сталь радиоактивті таңбалы атом əдісін қолданып дəлелдеді. E coli бактерияларының аналық ДНҚ молекуласын азоттың ауыр N15 таңбасымен зерттегенде екінші циклдан кейін екі еселеніп өскен ДНҚ молекуласының бір тізбегі бұрынғы, аналық тізбегі, ал екінші комплементарлы тізбек жаңадан түзілген болып шықты. Экпирименталды материалдар бойынша консервативті реплекация мүмкін емес, яғни жаңадан түзілген екі ДНҚ молекуласының біреуінің екі тізбегі де аналық тізбектен, ал екінші ДНҚ молекуласының екі тізбегі де жаңадан құрылуы болмайды. ^[1]

31. Генетикалық код. Оның негізгі қасиеттері. Кодон құрылымы. Генетикалық код — тірі организмдерге тән нуклеин қышқылдарымолекуласындағы тұқым қуалаушы (генетикалық) ақпараттың нуклеотидтер тізбегі түріндегі біртұтас “жазылу” жүйесі. Бұл — барлық тірі организмдерге ортақ заңдылық.

Генетикалық код туралы қазіргі қалыптасқан көзқарасқа 1960 жылы Америка ғалымдары М. Ниренберг, Г. Корана және П. Ледердің жүргізген зерттеулері көп әсерін тигізді. Генетикалық код бірлігі — ДНҚ мен РНҚ молекуласындағы 3 нуклеотид (триплет) тізбектерінен тұратын кодон (аРНҚ нуклеотидтерінің триплеттері) болып табылады. Гендегі кодондар тізбегі осы генді “жазатын” (кодтайтын) ақуыздағы амин қышқылдар тізбегін анықтайды. Клеткадағы генетикалық код екі сатыда іске асады:

транскрипция сатысы ядрода жүреді және ДНҚ-ның сәйкес бөліктерінде ақпараттық (информациялық) рибонуклеин қышқылдарының молекулалары (аРНҚ) жасалады. Сонымен қатар, ДНҚ нуклеотидтер тізбегі аРНҚ нуклеотидтер тізбегі ретінде қайта жазылады;

трансляция сатысы цитоплазмада, ақуыз синтезделетін рибосомада жүреді. Сондай-ақ, аРНҚ нуклеотидтер тізбегі, полипептидтер құрайтын амин қышқылдар қалдықтарының белгілі бір тізбегіне көшеді.^[1]

Генетикалық кодтың бір ерекшелігі, әмбебап екендігі, яғни барлық организмдерде белгілі бір 3 нуклеотид (триплет)белгілі бір амин қышқылдарын “жазады” (кодтайды). Бір амин қышқылы бірнеше триплетпен “жазылуы” (кодталуы)мүмкін. Кодондар арасында “үтір” болмайды, яғни олар бір-бірінен бөлінбеген. Ол бір геннің аймағында белгіленген нүктеден бастап, бір бағытта есептелінеді. 64 кодонның 61-і ақуыз құрайтын 20 амин қышқылдарын “жазады” (кодтайды), ал қалған үш “нонсенс” (мағынасыз) кодондар (УАГ, УАА және УГА) полипептид синтезін аяқтайтын “нүкте” қызметін атқарады. Олар ақуыз биосинтезінінің аяқталғанын білдіреді

32. Амин қышқылдары – белоктардың құрылымдық компоненті. Амин қышқылдардың құрылысы, олардың физико-химиялық қасиеттері, жіктелуі. Алмасатын және алмаспайтын аминқышқылдары. Амин қышқылдарының стереохимиясы. Амин қ.-молекуласында карбоксил ж.е амин тобы бар органикалық қышқыл, тіршііктің негізін құрайтын ,белок болып табылады. Белок молекуласы амин қ.нан құралған, белоктар катализатор қатысуымен гидролизденіп амин қ.ң қоспасын береді. Белок құрамына кіретін барлық амин қ.н анықтау үшін 100 жыл керек болды. Табиғатта 80-н аса амин қ.бар соның ішінде тек 20-ғана белок құрамына кіреді. Барлық тірі организмдердің, бактериядан бастап адамға дейін белоктары 20 амин қ.нан тұрады. Олар бір-бірімен ретті түрде жалғасып, неше түрлі белок молекуласын құрайды.

Амин қышқылдары молекуласында амин тобы, α, β, γ- жағдайда және басқа жағдайда да болады. Табиғатта белоктарда тек α- амин қышқылдары табылғған. Ондай қышқылда амин тобы карбоксил тобынан кейінгі бірінші көміртек атомымен байланысқан болады. Әрбір амин қыш.да өзіне тән бүйірлік топ болады. Амин қыш-ң физико- химиялық және биологялық қасиеттерінің ерекшелігі бүйірлік топтардың құрылымына тәуелді.

Амин қыш-ң физикалық қасиеттері: Амин қышқылдары- түссіз, кристалл зат, суда ериді. Глициннен өзге амин қыш-ң бәрінің құрамында көміртегінің ассиметриялық атомы бар. Көміртегінің ассиметриялық атомы әр түрлі 4 химиялық топмен байланысады. Мұндай кезде амин қышқылының екі түрлі пішіні болуы мүмкін, ол екеуі L және D- пішіні деп аталады.

Амин қ.ң хим.қ қасиеттері: Құрамындағы карбоксил және амин топтарынң рекцияға қатысуы барлық амин қышқылдарына тән қасиет. Амин қыш-ң амфотерлік ерекшелігі болғандықтан, олар негіздермен де, қышқылдармен де әрекеттесіп тұз түзеді; спирттермен әрекеттесу нәтижесінде күрделі эфирлер түзеді және декарбоксилдену, дезаминдену құбылыстарына ұшырады. Амин қышқылдары сулы ортаның РН жағдайына жағдайына байланысты қышқылдық та, негіздік те қасиет көрсетеді.

Амин қышқылдарының жіктелуі: Химиялық құрамына және бүйірлік топтардың құрылымына байланысты амин қышқылдары полярлы және полярсыз деп жіктеледі. Биологиялық құндылығына қарай ауыстырылатын және ауыстырылмайтын деп екі топқа бөлінеді. Ауыстырылмайтын амин қышқылдары адам мен жануарлар клеткаларында басқа заттардан түзілмейді. Олар тағаммен күнде организмге енуі керек.

Полярлы амин қышқылдары- зарядталған бөлшектер бөлшектер түзей алатын және басқа да полярлы затпен байланыса алатындар, су молекуласын қосып алады.

Полярсыз бейтарап амин қ.-заряды жоқ, су молекуласын қосып ала алмайды, бірақта басқа полярсыз молекуламен байланыса алады. Гидрофильді амин қ.ры-су сүйерлер, су молекуласын қосып алатын қасиеті бар. Гидрофобты амин қ.ры-

полярлы молекулаларды кері тебеді, су молекуласымен байланыса алмайды, ал басқа полярсыз қосылыстармен әрекеттесе алады.

Алмасатын амин қ.ры-глицин, аланин, серин, цистеин, тирозин, аспарагин, глутамин, аспарагин қышқылы, глутамин қышқылы, пролин, аргинин ж.е гистидин.

Алмаспайтын амин қ.ры-валин, лейцин, изолейцин, метионин, треонин, триптофан, лизин, фенилаланин. Глицин-аминосірке қ.лы, ең қарапайым амин қ.лы, тәтті кристалды зат. Аланин-альфа-амино-пропион қ.лы. табиғатта көп таралған. Серин-альфа-амино-бетта-гидрокси-пропион қ.лы, құрамында гидроксил тобы бар. Цистеин- альфа-амино-бетта-тиопропион қ.лы, құрамында сульфгидриль тобы бар. Тирозин-парагидроксифенилаланин. Молекуласында гидроксифенил тобы бар. Аспарагин- аспарагин қ.ң амиді, молекуласында амид тобы бар. Глутамин-глут.қышқ.ң амиді, молек.да амид тобы бар. Аспарагин қ.лы-молек.да екінші карбоксил тобы бар, белокқа қышқылдық қасиет береді. Глут.қышқылы-альфа-аминоглутар қышқылы, молек.да екінші карбоксил тобы бар, белокқа қышқылдық қасиет береді. Пролин – пирролидин-альфа-карбон қ.лы, көп мөлшерде дәнекер ұлпа белоктарында болады. Аргинин- альфа-амино-бетта-гуанидиновалериан қышқылы. Адам ж.е жануар ұлпасында тек аз мөлшерде түзіледі. Гистидин- альфа-амин-бетта-имидазолилпропион қышқылы, белокқа сілтілік қасиет береді. Валин- альфа-амино-беттаметил-май қышқылы. Ол жетісепегенде жүйке жүйесінің қызметі нашарлайды. Лейцин-альфа-амино-гамма-валериан қышқылы, адам ж.е жануар ұлпасында түзілмейді. Изолейцин- альфа-амино-валериан қ.лы. адам ж.е жануар ұлпасында

33. Ферменттер. Ферменттердің номенклатурасы мен жіктелуі, атқаратын қызметі. Коферментердің түрлері, қызметі. Фермент молекуласындағы активті және аллостериялық орталықтары. Ферменттердің тежегіштері. Бәсекелес және бәсекелес емес тежегіштер.

Фермент- белоктық зат, ол организмдегі түрлі хим.қ реакц.ды тездетуші, хим.қ реакц.ң жүрісін тездетушілерді катализатор деп атайды, осыған сәйкес ферм.ді биолог.қ катализатор деп атайды, өйткені олар тірі материяда әрекет жасайды. Ферм.ді ж.е олар катализдейтін реакц.ды зерттейтін биохимия бөлімі энзимология деп атайды. Барлық басқа белоктар сияқты, ферм.р де хим.қ құрамы бойынша қарапайым ж.е күрделі деп бөлінеді. Қарапайым ферм.р- гидролиз кезінде амин қышқылдарына ғана ажырап бөлінеді. Оларға: рибонуклеаза, пепсин, химотрипсин, амилаза, гидролаза жатады. Ал күрделі ферм.р-белоктық ж.е белоктық емес бөліктен тұрады. Ферм.ң белоктық бөлігі апофермент деп, ал белоктық емес бөлігі простетикалық топ немесе кофактор деп аталады. Кофактор белоктық емес зат болғандықтан кофермент деп аталады. Ферменттердің қазіргі заманғы классификациясы мен номенклатурасы 1961 жылы Мәскеу қаласында V Халықаралық биохимиялық конгресс кезінде ұсынылған.Комиссия ферменттерді классификациялау үшін 3 негізгі принципті атап көрсетті. Бірінші принцип –ферменттердің химиялық табиғаты, яғни флавопротеиндерге, пиридоксальфосфатпротеиндерге, гемо-протеиндерге, металлопротеиндерге жатуына байланысты.Екінші принцип – фермент әсер ететін субстраттың химиялық табиғаты. Үшінші принцип-фермент катализдейтін реакцияның типі. Жүйелік атау бойынша әр ферменттің нөмірі болады, ол төрт саннан тұрады және бұл сандардың арасы нүктемен бөлінген. Бірінші сан ферменттің класын білдіреді, екінші сан класс тармағын, үшіші сан-класс тармағы бөлігін, төртінші сан өз қатарындағы рет санын көрсетеді. Мысалы, бір ферменттің жүйелік атауы 2.7.1.2 АТФ: глюкоза-6-фосфотрансфераза. Ал осы ферменттің тривиальдық атауы глюкокиназа (гексокиназа). Халықаралық классификация негізінде ферменттерді 6 класқа жіктейміз: 1)Оксидоредуктазалар -Сутегі атомы немесе электрондарды бір заттан екінші затқа тасымалдайды,тотығу-тотықсыздану реакцияларына қатысады

2) Трансферазалар- Метил,ациль,фосфат,амин топтарын бір заттан екінші затқа тасымалдайды

3) Гидролазалар-Гидролиз реакциясын жүзеге асырады

4) Лиазалар-Субстратқа гидролитикалық емес байланысу немесе одан атомдарды ығыстырады

5) Изомеразалар -Молекулаішілік қайта құрылым

6) Лигазалар(синтетазалар)- Екі молекулалардың қосылуы нәтижесінде жаңа байланыс пайда болады,АТФ ыдырайды. Коферменттер–құрамында белок жоқ органикалық қосылыстар, олар апоферментпен тығыз байланысқан. Олар

төменгі молекулалы заттар, жоғары температураға төзімді келеді ж.е ферм.ң белоктық бөлігінен оңай ажырайды. Көптеген коферменттер витаминге жатады н.е витамин туындысы болып табылады. Биох.қ реакц.да коферм.р екі түрлі қызмет атқарады: 1-күрделі фермент құрамында субстраттың катализдік өңделіп өзгеруіне қатысады, бұл кезде кофермент онвһың активті ортасына енеді. 2- бір субстраттан екінші субстратқа электрондарды, протондарды н.е жеке хим.қ топтарды тасымалдайды. Коферм.ң түрлері: 1-НАД+ ж.е НАДФ+ - бұл коферм.ң активті бөлігі никотинамид болып табылады. оның молекуласында пиридин сақинасы бар ж.е ол пиридиндік коферменттер деп аталады. 2-ФАД ж.е ФМН коферменттері әр түрлі апоферментпен байланысады да, флавопротеинді ферменттер-флавиндідегидрогеназаны түзеді. Бұл коферм.ң активті бөлігі рибофлавин болып табылады. 3-ТПФ-тиаминпирофосфат, ТДФ-тиаминдифосфат. ТПФ-В1 витаминінің туындысы, оның тиазол сақинасында күкірт бар. 4-Кобамидтік коферменттер- активті бөлігі ең күрделі витамин В12 кіреді. Кобамидтік коферм.де циан тобы болмайды. 5-Пиридоксиндік коферм.ң негізі – В6 витамині. Құрамына бір-біріне ұқсас 3 қосылыс: пиридоксин, пиридоксаль ж.е пиридоксамин кіреді. 6- Q (Убихинон) коферменті – тотыға фосфорлану жүйесінде электрондарды флавопротеиндерден цитохромға жеткізуге қатысады. убихинон деген барлық жерде дегенді білдіреді. 7- Липой қышқылы- құрамында дисульфидтік топ бар, ол топ тотығып екі сульфгидрильдік топ (-SH) құрайды да, дигидролипой қышқылына айналады. Нәтижеде липой қышқылы оңай тотығады ж.е оңай тотықсызданады. Липой қ.өзінің карбоксил