Лекция 11

Геном туралы жалпы тү сінік Бактериялар мен вирустардың генетикалық аппараты

Жоспары:

1. Геном туралы жалпы тү сінік.

2. Хромосомалық карталар. Эукариоттар геномдарының кө лемі.

3. Эукариоттардағ ы " артық " ДНҚ мә селесі. тізбектері. Сателитті ДНҚ, оның қ ұ рамының ерекшеліктері, хромосомаларда орналасуы жә не ролі.

4. Бактериялық плазмидтер жә не олардың типтері.

5. Вирустардың қ ұ рылысы. ДНК-қ жә не РНК-қ вирустар.

6. Вирустардың кө бею механизмі. Кері транскрипция процесі.

Лекция мә тіні:

Бслгілі бір тіркссулср тобына кіретін гендердің салыстырмалы тү рде орналасу схемасын хромосомалардың геиетикалық картасы деп атайды. Генетикалық кө зқ арас тұ рғ ысынан алғ анда ә сіресе кө бірек зерттслген кейбір дрозофила, жү гері, томат, тышқ ан, нсйроспора, ішек таякшасына ғ ана озірше ондай карта жасалды.

Генетикалық карталар гомологиялық хромосомалардың ә р жү бы ү шін жасалады. Тіркссулер тобын нө мірлейді. Картаны жасау ү шін коптеген гендердің тү қ ым қ уалау заң -дылық тарын зерттеп білу қ ажет. Мысалы, дрозофиланың тө рт тіркесулер тобына жинақ талғ ан 500-ден астам, жү герінің он тіркесулер тобына жинақ талғ ан 500-ден астам, ү й тышқ анының 15 тіркесу тобынан 200-ге жуық гендері зерттелген. Жануарлардың жоғ арғ ы кластарынан тауық тың 39 жү п хромосомаларынан сегіз тіркесу тобы, адамның 23-нен он тіркесу тобы негізінен кө п гендердің X- жә не У-хро-мосомада орналасқ аны анық талғ ан. Генетикалық карталар жасағ анда тіркесулер тобы, гендердің толық немесе қ ысқ ар-тылғ ан аттары, хромосоманың ноль ретінде қ абылданғ ан бір шетінен бастап процентпен кө рсетілген қ ашық тығ ы кө рсетіледі, центромераның орны белгіленеді

Генетикалық картаның ұ зындығ ы хромосоманың мө лшеріне байланысты. Генетикалық карталар жасау гендері картағ а тү сірілгсн белгілердің тү қ ым қ уалау сипатын болжап айтуғ а мү мкіндік береді, ал ол селекциялық жү мстарда будандас-тыру ү шін аталық -аналық жү бын таң дап алуғ а жең ілдік келтіреді. Хромосомалардың генетикалық карталарын қ арағ ан кездс мынадай сұ рақ тууы мү мкін: геннің алатын орны 62 немесе 107% болса, жү герінің тіркесулер тобындағ ы геннің локусы (орны) қ алай анық талады? Ал дигетерозигота тү зетін кроссоверлі гаметалар тіпті 50%-ке тең бола алмайды, ө йткені гаметалардың аталық -аналық гендерінің жаң а ү йлесімдерінің мү ндай қ атынаста болуы тек тә уелсіз тұ қ ым қ уалау кезінде ғ ана байқ алады. Демек, бір хромосома шегіндегі ең шеткі екі нү ктенің ара қ ашық тығ ы 50% бола алмайды. Мү ндай сә йкеспеушілікті гендер орналасуында қ ысқ а жә не ретімен алынатын учаскелердің кроссинговерлерін есептеу арқ ылы тү сіндіруге болады, ал барлық учаскелер ү шін анық талғ ан кроссинговер мө лшерінің жиынтығ ы картағ а тү сіріледі. Сондық тан генетикалық картаның жалпы ұ зындығ ы эксперимент нә тижесінде алынғ ан хромосоманың қ арама-қ арсы шеттерінде орналасқ ан гендер арасындағ ы кроссинговер шамасынан кө п ү лкен болуы мү мкін.

Бактериялар жасушалық қ ұ рылысы бар ө те ұ сақ организмдер. Олардың орташа диаметрі 1 мкм. Бактерия клетка қ абығ ы мен қ оршалғ ан, оның ішінде цитоплазма, рибосомалар, ферменттер, плазмидалар, ядролық аппарат т.б. бактериялық элементтер бар. Эукариот клеткасынан айырмашылығ ы оларда митохондриялар, Гольджи комплексі жә не эндоплазмалық тор жоқ. Бактериялардың «ядролық аппараты» цитоплазмадан мембрана арқ ылы айқ ын оқ шауланбағ ан. Сол себепті ол нуклеоид деп аталады. Нуклеоойд аймағ ында ядролық жоқ жә не нағ ыз хромосомада болмайды. Нуклеоойд бактерияларының генетикалық материалы – жалғ ыз молекулалы ұ зындығ ы 1 мм шамасындағ ы сақ ина формалы ДНК молекуласы, оның молекулалық массасы 3*10⁹ Дальтон жә не шамамен 5*10⁶ жұ п нуклеотидтерден тұ рады. Бактериялардың геномы яғ ни ДНК молекуласы эукариоттармен салыстырғ анды ә лдеқ айда кішкентай. Коделенген генетикалық ақ парат та аз болады. Мұ ндай ДНК-да бірнеше 1000 ғ ан гендер ғ ана болады. Бактериялардың генетикалық жү йесі шартты тү рде хромосома деп аталады. Бірақ эукариоттармен салыстырғ ана бактериялық хромосомаларда негізінен гистон белоктары болмайды. Олардың центроцералары да жоқ жә не митоз арқ ылы жаң а клеткаларғ а ажырамайды, мейоз кезең дерінен ө тпейді.

Кейбір бактериялардың цитоплазмасында нуклеотидтан бө лек қ осымша ДНК-ң тұ йық кішігірім молекулалары болады. Олар п лазмида деп аталады. Плазмида деп автономды ауторепликацияғ а қ ажетті хромосомалармен байланыспағ ан сақ ина тә різді ДНК молекулаларын айтады. Кейбір плазмидалар хромосомалармен бірге алады. Оларды эписома деп аталады. Мысалы: F фактор плазмида мө лшері 10³ нуклеотид жұ птарына тең ДНК молекуласы. Плазмиданың кө беюі автономды бірақ олардың репликациясы хромосомдық геном мен бақ ыланады. Плазмиданың кең таралғ ан 3 типі бар:

- F фактор немесе жыныстық фактор.

- R фактор немесе резистенттілік факторы.

- Col – фактор немесе коллициндік фактор.

F фактор – F филин белогын коделейді. Филин белогын жыныс қ ылшық тары қ алыптасуы ү шін қ ажет. Бактериялардағ ы жиынтық процесс оньюгация жү ру ү шін осындай белоктар қ ажет.

R фактор – ағ ыл: resistent «тө зімділік» деген сө зден шық қ ан, ал бұ лар ра кең жаралғ ан плазмидалар. R плазмидада орналасқ ан гендер. Антибиотиктерге химиотерапевтік заттарғ а ауыр метал иондарына ультра кү лгін сә улелерге тө зімділік қ асиеттерін коделейді.

Col фактор – коллицин белогын коделейді. Коллицин ішек таяқ шасы шигелла салманелла бактерияларда тү зілетін басқ а белоктарда жоюғ а қ ажетті уытты белок. Жалпы бактериялық плазмидаларды хромосомадан тыс тұ қ ым қ уалаушылық тың элементтері ретінде қ арау керек. Мұ ндай элементтер эукариоттарда кездеседі. Оларды цитоплазмалық тұ қ ымқ уалаушылық факторлар деп аталады. Оғ ан митохондрия мен пластид/ң гендері кіреді. Бактериялық плазмидалар ген инжинериясының негізгі қ аруларының бірі. Қ арастырылғ ан плазмалардың 3 типінің бірқ атары биотехникалық мақ сат пен бө лінген бө тен генді бактериялық клеткаларғ а таси алатыны таптырмайтын генетикалық элемент болып табылады.

1892 ж орыс ботанигі Д.И.Ивановский мозайкалық ауруғ а шалдық қ ан темекілерден инфекциялық экстаркті бө ліп оларды бактериялар ө тпейтін сү згіден ө ткізгенде экстракт ө зінің инфекциялық кү шін сақ тап қ алатынын тапты. 1898 жылы голландия зерттеушісі Бейеринк сү згіден ө тіп кететін инфекциялық астамағ а вирус (латынша у) деген жаң а атау ойлап шығ арды. Барлық вирустар ө зінің иелерінде тіршілік етеді. Осығ ан байланысты оларды 3 топқ а бө луге болады:

Вирустар клеткағ а енуге қ ажетті жә не сонда ғ ана кө бейетін ұ йымдастыру дең гейі клеткағ а дейінгі ірі элементтер ретінде қ арастырылады. Олар ө те ұ сақ организмдер мө лшері 20-30 нм аралығ ында.Олар қ ұ рамындағ ы нуклеин қ ышқ ылдарының кездесуі бойынша ДНК-лық жә не РНК-лық вирустар болып бө лінеді.