Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Лекция13






Нуклеин қ ышқ ылдарының мутациялық ө згергіштігі

Жоспары:

1.Нуклеин қ ышқ ылдарының мутациялық ө згергіштігі.

2. Спонтанды жә не индукцияланғ ан мутациялар.

3.Мутагендер жә не олардың ә сер ету механизмдері.

4.Гендік мутациалар. Ген мутаторлар.

5.Белоктардың гендік инженериясы жә не бағ ытталғ ан мутагенез.

Лекция мә тіні:

 

Мутациялық ө згергіштік кө п ө згергіштіктің бір тү рі ғ ана болып табылады. Тірі организмдердің маң ызды қ асиеттерінің ең елеулісінің бірі ұ рпақ тан ұ рпақ қ а таралатын ө згергіштіктің (мутацияның) пайда болуы. Мутация со- нымен қ атар коптеген апаттың себебі болып табылады: ор тү рлі аурулардың қ оздырғ ыштарыныц эпидемиясы, қ атерлі ісіктер, тү қ ым қ уатын аурулардың пайда болуы т. б. Сонымен қ атар мутация ө сімдіктер, жануарлар жә не микроорганизмдер селекциясында қ олданылатын кө птеген пайдалы ө згерістер де бсреді.

" Мутация" деген атауды, Мендель зандарын қ айта ашушылардың бірі голландиялык ботаник Гуго де Фриз (1848-1935) кснеттен пайда болғ ан тұ кым қ уатын ө згерістерді сипаттау ушін қ олданды. Нсгізінде бұ л сө здің шығ у тегі ә ріректе жатыр. Кө не Рим империясында Август патшаньщ билік ету заіманында (біздің жыл санауымызғ а дейінгі 63-64 ж.) сауда орталық тары мен калалардың ара-сындағ ы байланысты ү йымдастыру ү шін жаяу жә не атты шабармандар, ал жү к ү шін пар атты кө лік колданылғ ан. Жол бойында қ алалар мен елді пункттерде (бекеттерде) жолаушыларғ а арналғ ан демалатын " маысио" деп аталатын сарайлар болғ ан. Бү л мансиолардың ерекше аттары болма-ғ андық тан олардың орналасқ ан нү ктелері мен бағ ыттары ғ ана кө рсетілген (" мансио позито ин"). Осыдан барлық европалық тілдерде " почта" деген сө з шық қ ан. Осы мансиолардың араларында " мутацио" деп аталатын шаршағ ан аттарды ауыстыратын бекеттер болғ ан. Мінс " мутацио" деген сө здің шығ у тегі осындай (ауыстыру, ө згерту).

Мутагенез (лат. " мутацио" -ө згеру, грек. " генезис" -тегі) -ә ртү рлі физикалық жә нс химиялық факторлардың ә серіиен организмде тү кым қ уатын ө згерістің (мутацияның) пайда болу процесі. Мутация - клеткадағ ы геннің табиғ и не жасанды жолмен ө згеруі. Тірі табиғ аттағ ы вирустар, микроорганизмдерден бастап жогарғ ы сатыдағ ы ө сімдік, жануар, адам — барлығ ы да мутацияғ а ұ шырайды. Жыныс клеткалары мен спораларда пайда болғ ан (генеративтік) мутациялар тұ қ ым қ уады. Дене клеткаларында болатын (сома-

лық) мутациялар тұ кым қ умайды. Дене клеткаларығ ща мутантты ткані бар ө кілдерді мозаиктер немссе химерлер деп атайды.Вегетативтік жолмен (бір тү йнегінен) кө бейстін организмгс сомалық мутацияның ү лкен маң ызы бар.

Организмнің табиғ и не ор тү рлі факторлар ә серінен тү кым қ уатыи ө зғ еріске бейімділігі мутабильдік дсп аталады. Мутацияғ а бейім болу кө птеген себсптсрге -организмнің жас мелшеріне, даму сатысына, температурага, генотиптің ерекшеліғ іне байланысты. Гендердің мутацияғ а бейімділігі бірдей болмайды, оларды стабильді жонс мута-бильды деп бө леді. Жеке гомолоғ ты хромосомаларда орна-ласқ ан аллель жү птары бір мезгілде ү шырамайды. Генотиптегі гендер мутацияғ а жиі ү шырайды. Жеміс шыбынының бір ү рпағ ында 100 гаметағ а бір мутация сойкес келеді. Тышқ анның радиация ә серіне мутабильділігі дрозофиладан жоғ ары. Маймылдар рентген сә улесіне тышқ аннан гө рі 2-3 есе сезімтал келеді. Генетикалық факторларғ а бай-ланысты болгандық тан мутабильділікті қ олдан сү рыптау ар-қ ылы арттырып не кемітіп отыруғ а болады. Қ азіргі кезде селекциялық жолмен мутабильділігі жоғ ары жана линиялар шығ арылуда.

Мутагендер (мутагендік факторлар) деп мутацияның жү руіне ө сер ететін заттарды атайды. Бү ғ ан физикалық ә серлер (ультракү лғ ін сө уле, рентген сә улесі, нейтрондар б, в, г-бө лшектері т. б.), химиялык заттар (алкидті қ осылыс-тар, алколоидтар, нуклеин қ ышқ ылдарының аналогтары т.б.) жатады. Мутагсндердің ө сері, олардын табиғ атына, мө лшеріне, ө сер ету жағ дайына, сондай-ақ организмнің генотипіне, даму сатысына жә не физиологиялык жағ дайына байланысты. Мутагендер организм ө згергіштігін кенет жеделдетеді, бү л селекция жү мысының нә тижелі ө туіне жағ дай туғ ызады.

Мутант — организмнін мутация нә тижесінде алғ ашқ ы типіне ү қ самайтын, тү кым қ уатын езгешс қ асиеттері бар тү лғ алары. Мутанттардың селекцияда, микроорганизмдердің биохимиялық мутанттарының генетикалык аппаратын зсрт-теуде ү лкен мә ні бар.

Мутациялар табиғ и жағ дайда немесе лабораториялык жағ дайда жануарлармсн ө сімдіктерде пайда болады, мү ндай мутацияларды спонтанды (лат. " спонтанеус" —ө здігінен) дейді. Жасаиды жолмен ор тү рлі мутагендік факторлармен осер ету арқ ылы адамның тікелей басшылығ ымен алынғ ан мутация-лардьғ индукциялық (лат. " индукцио" —қ оздыру) деп атайды.

ГЕНДЕР МУТАЦИЯСЫ (НҮ КТЕЛІК МУТАЦИЯ). Гендік мутацияны генетикалық кодтағ ы ө згеріс деп тү сіну керек. Кодтағ ы ө згсріс дегеніміз хромосомадағ ы ДНҚ моле-куласынан (геном) иРНҚ арқ ылы цитоплазмағ а арнаулы белок тү зілісін деп берілген нү сқ аудың ө згеріп, басқ а бело-ктьщ тү зілуі.

Жаң а мутациялар аутосомдағ ы, жыныс хромосомала-рындағ ы гендер болады. Олар барлық органикалық форма-ларда кездеседі.

Турдің жабайы формаларына тон гендер аллелін жабайы, ал ө згергендерін мутантты гендер деп атайды. Олар-дың арасында принципті айырмашылық жоқ. Тү рдің жабайы формаларына тә н коптегсн гендерге бір кезде мутант-ты гендер болғ ан, одан соң қ олайлы мутанттык, аллельдер тү р эволюциясының барысында сол тү рге жататын особь-тардың боріне таралатындай байытылғ ан.

Нуктелік мутациялар ДНҚ молекуласының бір жерінде нуклеотидтің тү сіп қ алуы нсмесе бір нуклеотидтің басқ асы-мен орын ауыстыруы нә тижесіндс пайда болады. Бірінші жағ дайда и-РНҚ дү рыс хабарды цитоплазмага апармайды, себебі ДНҚ молекуласындағ ы кодонның қ ұ рамы (реттілігі) нуклеотид тү сіп қ алғ ан, не жаң адан кірген жерден бастап ө згереді. Мысалы, егер ДНҚ молекуласындағ ы иРНҚ синтезделетін нуклеотидтердің қ алыпты қ ұ рамы: АГУЦА-УЦГГУУУАААГЦГ... болса, онда бір негізді жоғ алтқ аніхан кейін, (мысалы Ц-ны), ДНҚ молекуласының триплеттері мынадай болады: АГУ АУЦ ГЕУ УУА ААГ.... Бү л осы ара-лық тан синтезделетін белок қ ұ рамын мү лде ө згертеді. Осы-ғ ан ү қ сас нә тиже егер басқ а нуклеотид қ осылса да болады.

Егер бір нуклеотид екінші бір нуклеотидпен ауысты-рылса, мысалы адениннің орнына гуанин тү рса, онда бір триплеттің ғ ана қ ұ рамы ө згереді. Осының салдарынан син-тезделген белоктың қ ұ рамына бір амин кышқ ылының орнына 'басқ асы келеді. Мысалы, адам гемоглобинінің қ ұ ра-мындағ ы глутамин амин қ ышқ ылы бірде валинмен, екіншісінде лизинмен, ү шіншісінде глицинмен ауыстырыл-ғ ан делік. Код кестесінің (5-кесте) осы амин қ ышқ ылдары-на сә йкес кодондарды салыстырып, олардың арасындағ ы ү қ састық ты байқ ауғ а болады; біріншіде глутамин кодоны ЦАГ-да Ц негізі А-ғ а ауысқ андық тан лизинге сә йкес кодон; екіншісінде Ц мен А-ның орнын Г басқ ан —ол глицинге сә йкес; ақ ырында тағ ы Ц мен А-ның орнына валинге сой-кес Г жә не У негіздері келген. Ө те бағ алы жаң алық тар, ә сіресе нү ктелік мутацияның химиялық табиғ атын білуде микроорганизмдерді зерттегенде ашылғ ан. Ішек таяқ шасын-да триптофан синтезіне қ ажетті фермент триптофансинтета-за бар. Оның амин қ ышқ ылдар қ ұ рамы белгілі. Осы трип-тофансинтетазаның молекуласының белгілі бір жерінде қ алыпты жағ дайда глицин амин қ ышқ ылы орналасқ ан. Қ алыпты штамдар ішінсн триптофан синтезін бұ затын бірнеше мутациялар табылады. Бір жағ дайда глицин глута-минмен, екіншісінде аргининмен орын ауыстырғ ан болып шық ты. Ә рі қ арай осы ө згерген штамдар жаң а мутациялар берді, онда глутамин біріпде валинмен, екіншісінде аланин-мсн, ал ушіншісінде — глицинге қ айта оралғ ан; аргинин серинмен ауысқ ан немссе қ айтадан глициніе оралган.

Нү ктелік мутациялар доминантты, жартылай доминантты жә не рецессивті болады. Рецессивті мутациялар жиірек кездеседі. Мутациялар белок жү йесін бұ зганда белок олсізденеді немесс оргапизм даму барысында істен шығ ады, сондық тан рециссізті мутациялардың болуы табиги жағ дай.

Егср екінші хромосоманың гендері ө згермесе, онда белок синтезі осы хромосоманың ДНҚ -сының кө мегімен жү реді, сондық тан гетерозиготаларда мутациялық озгсрістер байқ алмайды, олар тек гомозиготалык кү йде ғ ана шыгады.

Ұ закка созылган эволюцияның нотижесінде жеке даму барысында орбір организмде белоктар мсн ферменттердің езара орекеттесу жү йссі қ ұ рылғ ан. Кез келген мутация ор тү рлі дә режсде осы жү йелілікті бү зып, жү йе иесіиің омір сү ргіштігін тө мендетсді. Кө бінде озгерген формалар бслгілі бір коршағ ан ортағ а бейімделе алмайды, бірақ бү дан олар мү лдс керегі жок, дегсн пікір тумауы керек. Егер коршағ ан орта осеріи ө згертсе, олар сү рыптауга тү сіп, ә рі қ арай та-рауы мү мкін. Қ оршағ ан ортага шыдай алмайтын кейбір му-таідияның басқ адай пайдалы шаруашылық маң ызы болуы мү мкін. Ондай жануарларғ а сә йкес кү тім жасап, қ оршағ ан орта ә серінен арашаласа адам оларды ө з иғ ілігіне пайдалана алады. Бірак организмнің дамуы қ атты бү зылғ анда леталь-ды мутациялардьщ зиянынан, ксмтар гомозиготалы ү рпақ -тар пайда болады. Мү ндай ө лтіргіш мутациялар кептеген жануарларда, ауылшаруашылық малдарында кездеседі. Ола-рғ а мысалы, тү ксіз жә не бульдог торіздес бү заулар, аяқ тары қ ысқ а балапандар, ми жарығ ы бар торайлар, аяқ буындары біріккен қ озылар жә не бү заулар т.с.с. жатады.

Тура жә не кері мутациялар. Геннің жабайы тү рінен жаң а кү йге мутациялануын - тура, ал мутант кү йден жа-байы қ алпына келуін - кері мутация деп атайды. Ал кері мутацияланудың езін гсн реверсиясы (тегіне тарту) деп атайды. Тура мутациялар жиірек кездессді. Бастапқ ы гена-ралық сатысыз-ақ жаң а жағ дайғ а жә не керісінше мутация-ланады. Тура мутацияның жиілігі ор тү рлі гендер ү шін тү рліше, орта есеппен алғ анда 100 мың немесе 1 млн. генге 1-ден 5-ке дейін тура мутация кследі, демек мутациялар оте сирек келетін қ ұ былыс. Алайда ө сімдіктер, жануарлар попу-ляциялары мен адамда ор тү рлі мутанттық гендердің кездесуінің жиілігін сскерсе, бү л цифр кенет артады. Белгілі бір мутациялар ор тү рлі уақ ытта пайда болуы мү мкін. Бү л гендердің бір бағ ытта ә лденеше рет мутациялана алатынын білдіреді. Тура жонс ксрі мутацияга жоғ арыда кслтірілгсн ішек таяқ шасының триптофансинтетазасы синтезінің мута-Циясын мысалғ а келтіруге болады. Мү нда жсті мутацияиың бесеуі гура, екеуі ғ ана кері.

Нү ктелік мутациялардың шығ у себептері. Организмдерде жаң а белгілсрдің пайда болуымен байланысты нү ктелік мутациялар оте сирск кездеседі.

 

Барлық гендік мутациялар 2 ү лкен класқ а бө лінеді:

1) Нуклеотидтер жұ бының алмасуы.

2) Код шекараларының жылуының ө згеруіне байланысты мутациялар.

Нуклеотидтер жұ бының алмасуы 2 тү рлі бағ ытта ө теді:

А) Транзиция

Б) Трансверсия

Транзиция деп – ДНК молекуласындағ ы 1 пуриндік негіздің 2-ші стмив негіздің екінші пуриндік негізге ауысуы (адениннің гуанинге немесе керісінше 1 перимидиндік негіздің екінші перимидиндік негізге мысалы тиминнің цитозинге немесе керісінше) алмасуына ә келетін гендік мутациялар.

Трансверсия деп – пурин перимидин бағ ытының ө згеруіне ә келетін кү рделі алмасу. Мысалы: АТ ЦГ немесе АТ ТА. Код шекарасының оқ ылуының ө згеруі ДНК молекуласына артық нуклеотидтің енуіне немесе одан нуклеотид жұ бының тү сіп қ алуына байланысты болады. Гендік мутацияның организм ү шін ә сері арқ ылы олардың басым кө пшілігі рецессивті болғ андық тан ә сері фенотипке ә руақ ытта байқ ала бермейді. Сонда да белгілі геннің 1 азотты негізінің ғ ана ө згеруінің фенотипке терең ә сер етуінің бірнеше мысалы белгілі. Адамда тұ қ ым қ уалауын ауру арақ пішінде клеткалы анимия деп аталатын ауру белгілі. Бұ л ауру геомоглабиннің В тізбегінің ывоалтывд ДНК молекуласының гендік мутациясына байланысты. Мутация нә тижесінде науқ астардың эротроциттерінің пішіні орақ тә різді болып оттек тасу қ абілетінен айтады. Мұ ндай мутация кузінде 146 аминқ ышқ ылынан қ ұ ралғ ан В тізбегінің 6-шы аминқ ышқ ылы глутаиминнің орнына валин қ алдығ ын орналасады. Осындай ө згеріс нә тижесінде эротроциттер домалақ пішіннен орақ пішінге айнып тез жойыла байланысты сө йтіп қ аназдылық анимия дамиды. Бұ л мутация аоыврлоаы аллель бойынша гомозиготалы адамды ө лімге душар еткізеді.

Мутация пайдалы зиянды жә не бейтарап болуы мү мкін. Организм ү шін гендік мутацияның басым кө пшілігінің зиянды ә сері бар. Мутация туғ ызатын факторды мутагенді факторлар деп аталады. Олар табиғ атына қ арай физикалық жә не химиялық болып 2-ге бө лінеді. Физикалық мутагенді факторларғ а иондаушы жә не ультра кү лгін рентген сә улелері жатады. Ал химиялық мутагенді факторғ а азотты қ ышқ ыл кү кірт азот қ осылғ ыштары жатады. ДНК тізбегіндегі физикалық жә не химиялық мутагеннің ә сері арқ ылы пайда болатын мутациялық ө згерістерінің қ айта қ алпына келуі жә не ДНК репликациясында тү зілген жаң ылыстың арнайы ферменттер жү йесі арқ ылы бастапқ ы қ алпына келуі реперация деп аталады. Реперацяның 3 негізгі механизмі белгілі –

1) Фотореактивация деп – организмде ультра кү лгін сә улелердің ә сері арқ ылы пайда болатын тимин мү шелерінің кө к кү лгін жарық тың ә серінен ажырауын айтады.

Тимин гимерлері ДНК-ң қ ұ рылымын бұ зады нә тижесінде ДНК реплекацияның ө туіне қ иыншылық туады. Кө к-кү лгін жарық дезоксирибо перимидинфотолиаза ферментін белсендіреді. Нә тижесінде тимин гимерлері бір-бірінен ажырап А-Т аралығ ы сутектік байланыс қ алпына келеді.

2) Эксцизиялық реперация, бұ л кезде жарық тың қ ажеті жоқ, сондық тан кейде оны қ араң ғ ылық реперациясы деп атайды. Бұ л реперация бойынша ферментінің кө мегімен іске асады. 1-ші кезең де эндонуклеаза ферменттері ДНК молекуласын мутациялық ө згерістерді мысалы тимин гимерлерін тауып оны ү зеді. Нә тижесінде ДНК тізбегінде тесік пайда болады содан кейін ДНК бос ұ штарын экзонуклеаза ферменті жанын оны ары қ арай ү зіп тесікті кең ейтеді, одан соң полимераза ферменті. Мутагендік ө згерісі жоқ екінші тізбекті матрица ретінде пайдаланып ү зілген фрагменттің синтезін асырады. Соң ғ ы кезде лигаза ферментті жаң адан сипатталатын тізбекті бастапқ ы тізбекпен жалғ астырады.

3) Пострепликациялық реперация бұ л жағ дайда ДНК-ң қ алпына келуі репликациядан кейін іске асады. Полимераза ферменті ө згерісі бар бө лікке комлементарлы жаң а тізбекті синтездемей ө ткізіп жібереді. Нә тижесінде жаң а тізбекте тесік пайда болады. Дұ рыс генетикалық ақ парат бастапқ ы 2–ші тізбекте болады. Осы тізбекке комплементарлы ү здіні полимераза ферменті синтезделеді. Содан соң тесікті жасырады.

 

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.