Бактериялар мен вирустардың генетикалық аппараты

Лекция 11

Геном туралы жалпы түсінік.

Бактериялар мен вирустардың генетикалық аппараты

Жоспары:

1. Геном туралы жалпы түсінік.

2. Хромосомалық карталар. Эукариоттар геномдарының көлемі.

3. Эукариоттардағы "артық" ДНҚ мәселесі. тізбектері. Сателитті ДНҚ, оның құрамының ерекшеліктері, хромосомаларда орналасуы және ролі.

4. Бактериялық плазмидтер және олардың типтері.

5. Вирустардың құрылысы. ДНК-қ және РНК-қ вирустар.

6. Вирустардың көбею механизмі. Кері транскрипция процесі.

Белгілі бір тіркссулср тобына кіретін гендердің салыстырмалы түрде орналасу схемасын хромосомалардың геиетикалық картасы деп атайды. Генетикалық көзқарас тұрғысынан алғанда әсіресе көбірек зерттслген кейбір дрозофила, жүгері, томат, тышқан, нсйроспора, ішек таякшасына ғана озірше ондай карта жасалды.

Генетикалық карталар гомологиялық хромосомалардың әр жүбы үшін жасалады. Тіркссулер тобын нөмірлейді. Картаны жасау үшін коптеген гендердің түқым қуалау заң-дылықтарын зерттеп білу қажет. Мысалы, дрозофиланың төрт тіркесулер тобына жинақталған 500-ден астам, жүгерінің он тіркесулер тобына жинақталған 500-ден астам, үй тышқанының 15 тіркесу тобынан 200-ге жуық гендері зерттелген. Жануарлардың жоғарғы кластарынан тауықтың 39 жүп хромосомаларынан сегіз тіркесу тобы, адамның 23-нен он тіркесу тобы негізінен көп гендердің X- және У-хро-мосомада орналасқаны анықталған. Генетикалық карталар жасағанда тіркесулер тобы, гендердің толық немесе қысқар-тылған аттары, хромосоманың ноль ретінде қабылданған бір шетінен бастап процентпен көрсетілген қашықтығы көрсетіледі, центромераның орны белгіленеді

Генетикалық картаның ұзындығы хромосоманың мөлшеріне байланысты. Генетикалық карталар жасау гендері картаға түсірілгсн белгілердің түқым қуалау сипатын болжап айтуға мүмкіндік береді, ал ол селекциялық жүмстарда будандас-тыру үшін аталық-аналық жүбын таңдап алуға жеңілдік келтіреді. Хромосомалардың генетикалық карталарын қараған кездс мынадай сұрақ тууы мүмкін: геннің алатын орны 62 немесе 107% болса, жүгерінің тіркесулер тобындағы геннің локусы (орны) қалай анықталады? Ал дигетерозигота түзетін кроссоверлі гаметалар тіпті 50%-ке тең бола алмайды, өйткені гаметалардың аталық-аналық гендерінің жаңа үйлесімдерінің мүндай қатынаста болуы тек тәуелсіз тұқым қуалау кезінде ғана байқалады. Демек, бір хромосома шегіндегі ең шеткі екі нүктенің ара қашықтығы 50% бола алмайды. Мүндай сәйкеспеушілікті гендер орналасуында қысқа және ретімен алынатын учаскелердің кроссинговерлерін есептеу арқылы түсіндіруге болады, ал барлық учаскелер үшін анықталған кроссинговер мөлшерінің жиынтығы картаға түсіріледі. Сондықтан генетикалық картаның жалпы ұзындығы эксперимент нәтижесінде алынған хромосоманың қарама-қарсы шеттерінде орналасқан гендер арасындағы кроссинговер шамасынан көп үлкен болуы мүмкін.

Бактериялар жасушалық құрылысы бар өте ұсақ организмдер. Олардың орташа диаметрі 1 мкм. Бактерия клетка қабығы мен қоршалған, оның ішінде цитоплазма, рибосомалар, ферменттер, плазмидалар, ядролық аппарат т.б. бактериялық элементтер бар. Эукариот клеткасынан айырмашылығы оларда митохондриялар, Гольджи комплексі және эндоплазмалық тор жоқ. Бактериялардың «ядролық аппараты» цитоплазмадан мембрана арқылы айқын оқшауланбаған. Сол себепті ол нуклеоид деп аталады. Нуклеоойд аймағында ядролық жоқ және нағыз хромосомада болмайды. Нуклеоойд бактерияларының генетикалық материалы – жалғыз молекулалы ұзындығы 1 мм шамасындағы сақина формалы ДНК молекуласы, оның молекулалық массасы 3*10⁹ Дальтон және шамамен 5*10⁶ жұп нуклеотидтерден тұрады. Бактериялардың геномы яғни ДНК молекуласы эукариоттармен салыстырғанды әлдеқайда кішкентай. Коделенген генетикалық ақпарат та аз болады. Мұндай ДНК-да бірнеше 1000 ған гендер ғана болады. Бактериялардың генетикалық жүйесі шартты түрде хромосома деп аталады. Бірақ эукариоттармен салыстырғана бактериялық хромосомаларда негізінен гистон белоктары болмайды. Олардың центроцералары да жоқ және митоз арқылы жаңа клеткаларға ажырамайды, мейоз кезеңдерінен өтпейді.

Кейбір бактериялардың цитоплазмасында нуклеотидтан бөлек қосымша ДНК-ң тұйық кішігірім молекулалары болады. Олар плазмида деп аталады. Плазмида деп автономды ауторепликацияға қажетті хромосомалармен байланыспаған сақина тәрізді ДНК молекулаларын айтады. Кейбір плазмидалар хромосомалармен бірге алады. Оларды эписома деп аталады. Мысалы: F фактор плазмида мөлшері 10³нуклеотид жұптарына тең ДНК молекуласы. Плазмиданың көбеюі автономды бірақ олардың репликациясы хромосомдық геном мен бақыланады. Плазмиданың кең таралған 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 қылшықтары қалыптасуы үшін қажет. Бактериялардағы жиынтық процесс оньюгация жүру үшін осындай белоктар қажет.

R фактор – ағыл: resistent «төзімділік» деген сөзден шыққан, ал бұлар ра кең жаралған плазмидалар. R плазмидада орналасқан гендер. Антибиотиктерге химиотерапевтік

заттарға ауыр метал иондарына ультра күлгін сәулелерге төзімділік қасиеттерін коделейді.

Col фактор – коллицин белогын коделейді. Коллицин ішек таяқшасы шигелла салманелла бактерияларда түзілетін басқа белоктарда жоюға қажетті уытты белок. Жалпы бактериялық плазмидаларды хромосомадан тыс тұқым қуалаушылықтың элементтері ретінде қарау керек. Мұндай элементтер эукариоттарда кездеседі. Оларды цитоплазмалық тұқымқуалаушылық факторлар деп аталады. Оған митохондрия мен пластид/ң гендері кіреді. Бактериялық плазмидалар ген инжинериясының негізгі қаруларының бірі. Қарастырылған плазмалардың 3 типінің бірқатары биотехникалық мақсат пен бөлінген бөтен генді бактериялық клеткаларға таси алатыны таптырмайтын генетикалық элемент болып табылады.

1892 ж орыс ботанигі Д.И.Ивановский мозайкалық ауруға шалдыққан темекілерден инфекциялық экстаркті бөліп оларды бактериялар өтпейтін сүзгіден өткізгенде экстракт өзінің инфекциялық күшін сақтап қалатынын тапты. 1898 жылы голландия зерттеушісі Бейеринк сүзгіден өтіп кететін инфекциялық астамаға вирус (латынша у) деген жаңа атау ойлап шығарды. Барлық вирустар өзінің иелерінде тіршілік етеді. Осыған байланысты оларды 3 топқа бөлуге болады:

Вирустар клеткаға енуге қажетті және сонда ғана көбейетін ұйымдастыру деңгейі клеткаға дейінгі ірі элементтер ретінде қарастырылады. Олар өте ұсақ организмдер мөлшері 20-30 нм аралығында.Олар құрамындағы нуклеин қышқылдарының кездесуі бойынша ДНК-лық және РНК-лық вирустар болып бөлінеді.

Лекция 12