Генетикалық ақпараттың берілуінің негізгі жолдары. ДНҚ биосинтезі .

Тақырыбы: Генетикалық ақпараттың берілуінің негізгі жолдары. ДНҚ биосинтезі .

Тақырыптың мақсаты: Студенттерге генетикалық ақпараттың берілуінің негізгі жолдарыжәне ДНҚ биосинтезітуралы түсінік беру.

Білімділік - студенттерге генетикалық ақпараттың берілуінің негізгі жолдары және ДНҚ биосинтезітуралы түсінік беріп және меңгерген білімін ойын элементтерін пайдалана отырып тексеру,басқа пәндермен байланысына көз жеткізу

Дамытушылық - Әрбір шәкірттің жеке тұлға ретінде белсенділік қабілетін дамыту,

танымдық ойлау, қиялдау қабілеттерін арттыру, өздігінен ізденуге талпындыру .

Тәрбиелік - студенттерді еңбексүйгіштікке, адамгершілікке, өз ісіне жауапкершілікке тәрбиелеу

Сабақтың түрі: теория

Сабақтың әдісі: сұрақ-жауап,жаңа сабақ түсіндіру,тест.

Сабақтың уақыты: 90 мин

Пәнішілік байланыс:Нуклеин қышқылдарының құрылысы, қызметі.

Пәнаралық байланыс: Биология,анатомия,физиология.

Сабақтың жабдықталуы: проектор, ноутбук, презентация, кеспе қағаздар

Пайдаланылған әдебиеттер: Негізгі: Қуандықов Е.Ө «Медициналық биология және генетика»

Қосымша: С.А. Әбілаев «Молекулалық биология және генетика» В.Н.Чебышев «Биология»

Студент білуі тиіс:- ДНҚ – ның өздігінен репликациялануын;

- ДНҚ репликациясының әдістерін;

Сабақтың хронокартасы және құрылымдық - логикалық сызбасы:

І.Ұйымдастыру кезеңі – 2 мин

ІІ. Үй тапсырмасын тексеру – 20 мин

ІІІ. Жаңа тақырыпты түсіндіру – 35 мин

ІV. Жаңа тақырыпты бекіту – 25 мин

V. Қорытындылау – 5 мин

VІ. Үйге тапсырма – 3 мин

Сабақтың барысы:

І Ұйымдастыру кезеңі:

1.Оқу кабинетінің тазалығына көңіл бөлу.

2.Студенттердің сыртқы киімдеріне (калпақ,халат) көңіл аудару.

3.Сабақта жоқ студенттерді белгілеу, сабаққа даярлығын тексеру.

4.Сабақтың мақсаты мен жоспарымен таныстыру.

5.Тақырыптың маңыздылығының мәнін атап өту

ІІ Үй тапсырмасын тексеру:

Тақырыбы.Нуклеин қышқылдарының құрылысы, қызметі.

(Үй тапсырмасын «Жылдам жауап береміз» әдіс-тәсілмен студенттерге сұрақ қою,терминдер мен түсініктермен жұмыс және венн жүйесін толтыру ұсынылды.)

Сұрақтар: «Жылдам жауап береміз»

1.Нуклеинқышқылдары дегеніміз не?

2.Нуклеинқышқылдарын алғаш тапқан кім, қай жылы неден алды?

3.ДНҚ құрамындағы мономерлерді ашқан кім олар қалай аталады?

4. Аминқышқылдарының түрлері қандай, мысал келтір.

5.ДНҚ-ны зерттеуде М.Уилкинс пен Р.Франклин еңбектері қандай, ДНҚ-кұрылысын қалай сипаттаған?

6.Дж.Уотсон мен Ф.Крик зерттеулері бойынша ДНҚ молекуласын сипаттау.

7. Ақуыз молекуласықандай ?

8. Ақуыздың құрылысықандай?

Венн жүйесі

ДНК РНК

ІІІ. Жаңа тақырыпты түсіндіру:

Тақырыбы: Генетикалық ақпараттың берілуінің негізгі жолдары. ДНҚ биосинтезі.

Жоспары:

1. Генетикалық ақпараттың берілуінің негізгі жолдары.

2. ДНҚ биосинтезі .

3. Генетикалық талдау.

Генетикалық ақпарат-организмдердің ұрпаққа беретін қасиеттері жөніндегі ақпарат. Генетикалық ақпарат нуклеин қышқылында оның негіздерінің кезегі түрінде жазылған. Ой жүзінде бұл әдіспен белокмолекуласының шексіз көп түрінің кодын жазуға болады. Генетикалық ақпарат бір ұрпақтан екінші ұрпаққа нуклеин қышқылының транскрипциясы арқылы беріледі. Генетикалық ақпарат өзгерісті, не өзгеріссіз түзетіліп сақталуы мүмкін. Бұған репарация, рестрикция, рекомбинация т. б. Қатынасады. Генетикалық ақпаратты "Тұқымқуалау ақпараты" деп те атайды. Яғни анық ағзаның барлық нәруыздарындағыаминқышқылдардың ретін көрсету. Құрамында жүздеген аминқышқылдары бар нәруыздағы бір ғана аминқышқылдың өзгеруінен нәруыз қалыпты қызмет істей алмай қалады. Нәруыз молекуласының құрылысы және құрылымы аминқышқылдың құрылысына тәуелді.Тұқымқуалау ақпараты дегеніміз - бұл ДНҚ-дағы аминқышқылдар ретін жазу. Бір нәруызаминқышқылдарының реті жазылған ДНҚ молекулаларының үлескісі ген деп аталады.

Биосинтез- тірі ағзаларда ферменттердің әсерімен қарапайым қосылыстардан (CO₂, H₂O, NH₃) органикалық күрделі заттардың (ақуыз, нуклеин қышқылдары, полисахаридтер) синтезделуі; ағзалардағы биокатализаторлар, ферменттер әсерінен қарапайым заттардан күрделі органикалық қосылыстардың түзілуі.Биосинтез жүру үшін барлық (бактериялардан басқа) жасыл өсімдіктер мен цианобактерияларда фотосинтез процесі арқылы жиналатын Күн сәулесінің энергиясы қажет. Әрбір қарапайым ағза көп клеткалы ағзаның әрбір клеткасындағыдай өзіне қажетті затты синтездеп алады. Клеткадағы биосинтез жүру жағдайы оның генетикалық аппаратында сақталған тұқым қуалаушылық қасиетіне байланысты болады. Организмнен тысқары өтетін биосинтезмикроағзалардың қатысуымен антибиотиктер, гормондар, витаминдер, амин қышқылдары және ақуыздаралудың өнеркәсіптік әдісі ретінде кеңінен қолданылады. Жер шарындағы барлық өсімдіктер жылына 580 млрд. т (оның ішінде мұхиттарда 270 млрд. т) органикалық заттар түзеді. Ол үшін өсімдіктер ауадан 650 млрд. т көмірқышқыл газын, топырақтан 5 млрд. т азот, 1 млрд.т фосфор және 10 — 15 млрд. т минералдық заттарды сіңіріп, атмосфераға 350 млрд. т оттекті бөліп шығарады. Өсімдіктер түзетін органик. заттардың арқасында жер бетіндегі тіршілік тоқтамай жүре береді.

Нәруызбиосинтезі. Бұл - өте маңызды үдеріс. Мұнда ДНҚ, РНҚ, АТФ және нәруыздардың қызметі бірігеді. ДНҚ-да жазылған тұқым қуалау акпаратыРНҚ-ныңақпараттык (аРНҚ) молекулаларымен цитоплазмағаберіліп, арнайы органоидтар -рибосомалардың жәрдемімен нәруыз синтезделеді. БүғантРНҚ қажетті аминқышқылдарды жеткізіп, аРНҚ-да жазылған тапсырыс жүйесінде сапқа тұрғызады. рРНҚ-дан тұратын рибосома пептидтік байланыс түзе отырып, осы аминқышқылдарды жалғастырып қосады. Қажетті тәртіпте және мөлшерде қосылған осы аминқышқылдарнәруыз деп есептеледі.Осы үдерістердің барлығына АТФ энергиясы жұмсалады. Реакциялардың барлығына қажетті нәруыз - ферменттер қатысады, онсыз биосинтездің жүруі мүмкін емес. Нәруызбиосинтезінің үдерісі тұқым қуалау ақпаратын жүзеге асыру үдерісі деп те аталады. Оны мына сызбанұсқамен белгілеуге болады: ДНҚ РНҚ нәруыз. Көбінесе былай деп те айтады: «РНҚ ДНҚ-ға жазылған ақпаратты нәруызда нақтылы көрсетіп, іске асырады».

Генетикалық ақпараттың жүзеге асудағы молекулалық механизмдері.

Генетикалық ақпарат-организмдердің ұрпаққа беретін қасиеттері жөніндегі ақпарат.Генетикалық ақпарат нуклеин қышқылында оның негіздерінің кезегі түрінде жазылған. Ой жүзінде бұл әдіспен белок молекуласының шексіз көп түрінің кодын жазуға болады. Генетикалық ақпарат бір ұрпақтан екінші ұрпаққа нуклеин қышқылының транскрипциясы арқылы беріледі. Генетикалық ақпарат өзгерісті, не өзгеріссіз түзетіліп сақталуы мүмкін.Бұған репарация, рестрикция, рекомби нация қатысады.

Генетикалық ақпарат

Генетикалық реактивация- генетикалық будандастырудың бір түрі. Өз беттерімен беттерімен инфекция туғыза алмайтын екі вирус бір торшаны аралас зақымдаса, онда будандасып, жаңа ұрпақ құрады. Буданда екі вирустың де қасиеті болады, өйткені зақымдалған геннің орнын екінші вирустың сау гені алады.Егерекі вирус та залалсызболса, ондагенетикалық реактивацияны көптеген реактивация» депатайды. Генетикалық рекомбинация - бір торшаны екі түрлі вируспен зақымдағанда болатын будандасу. Генетикалық рекомбинация нәтижесінде аналық вирустарда жоқ мәліметтер жинағы жазылған ұрпақ геном пайда болады.Вирустарда бұл байланыс екі түрлі әдіспен өтеді: молекулалар алмасуы және ген алмасуы. Молекула алмасуда нуклеин қышқылының бөлшектері алмасады, мұнда ковалентті байланыс үзілмейді (мысалы: грипп вирусындағы РНҚ үзінділерінің алмасуы). Ген алмасуында нуклеин қышқылының ковалентті жалғаулары үзіліп қайта қосылады. Бұл жағдайда екі геном бірімен бірі араласып кетсе, жаңа ұрпақ геномы пайда болады. Мұндай жағдай екі түрлі вирус бір торшаға кірсе ғана туады. Ген араласу әдісімен үзік  геномды вирустар ғана будандасады. Онда екі вирустың геном кесінділері бір бірімен алмасады

Генетикалық талдау — организмнің тұқым қуалаушылық қасиетін (оның генотипін) тексеретін әдістер жинағы.Қойылған мақсатқа және зерттейтін организмнің ерекшеліктеріне сай генетикалық талдау популяциялық,организмдік, торшалық, молекулалық дәрежелерде жүргізіледі. Генетикалық талдау негізгі құралдарына сұрыптау, будандастыру, цитогенетика, популяциялық, мутациялық және молекулалық-генетикалық әдістері жатады  

Генетикалық талдау.

Анабализм. Биологиялық синтез реакцияларының жиынтығын пластикалық  алмасу немесе анаболизм (грек тілінен  anabole – көтерілу) деп аталады. Мұндай алмасу түрінің осылай аталуы оның мәнінін көрсетеді: клеткаға сырттан түсетін қарапайым заттардан, клетка заттарына ұқсас заттар түзіледі, яғни ассимиляция процесі жүреді.Клеткамен  біртұтас организмдегі барлық метаболизм процестері тұқымқуалаушылық аппараттарының бақылауымен жүргізіледі. Осы процестердің барлығы клеткадағы генетикалық ақпарат тың жүзеге асырылуының нәтижесі.

Пластикалық алмасу кезіндегі тұқымқуалаушылық ақпараттың жүзеге асу процестерінің ішіндегі маңыздыларының бірі белок биосинтезі.Тұқымқуалаушылық  ақпараттың жүзеге асырылуы –белоктар биосинтезі. Жоғарыда айтылғандай белок молекулалары қасиеттерінің алуан түрлілігі бірінші реттік құрылым, яғни амин қышқылдарының орналасу ретімен анықталады.

Белок синтезделу үшін оның бірінші  реттік құрылымындағы барлық амин қышқылдары-ның  орналасу реті туралы ақпарат рибосомаларға  жеткілізілуі тиіс. Бұл процесс екі  кезеңнен тұрады: транскрипция және трансляция.

Транскрипция

Ақпараттың транскрипциясы (латын сөзінен transcriptio – көшіру), яғни көшіру – РНК нуклеотидтерінің орналасу реті, матрицалық ДНК тізбегі нуклеотидтерінің орналасу ретіне сәйкес, бір тізбегі РНК молекуласы, ДНК молекулаларының полинуклеидтік бір тізбегінде синтезделуі арқылы жүзеге асады. Синтездің бастапқы нүктесін «танудың», ақпарат оқылатын ДНК тізбегін таңдауды, процестің аяқталуын анықтайтын арнайы механизмдер болады. Ақпараттық РНК осылайша түзіледі.

Трансляция –(латын сөзінен translation – аудару, беру). Биосинтездің келесі кезеңі а-РНК молекуласындағы нуклеотидтердің орналасу реті туралы ақпаратты – полипептидтiзбегіндегі амин қышқылдарының орналасу ретіне аудару процесі – трансляция болып табылады. Қалыптасқанядросыжоқ организмдер прокариоттарда– рибосомалар, жаңадан  синтезделіп, ДНҚ молекуласынан бөлінген ақпараттықРНЌ – мен  бірден байланыстырады немесе синтез толық аяқталғанға  дейін қосылып  үлгереді. Ал эукариоттарда а-РНЌ  алдымен ядро қабықшасы арқылы цитоплазмаға жеткізілуі тиіс. а-РНЌ цитоплазмаға арнайы белоктармен жеткізіледі, бұл  белоктар РНК молекуласымен комплекс түзеді. а-РНҚ-нырибосомаларға жеткізу  қызметінен басқа, бұл белоктар а-РНҚ-ныцитоплазмалық ферменттердің бұзу әсерінен де сақтайды. Цитоплазмадаа-РНҚ  бір ұшына (ядрода молекула синтезі басталған ұшына) рибосома орналасады, осылайша полипептидтің синтезі  басталады. Рибосома а-РНҚ молекуласы бойымен жайлап жылжып жүрме йді, керісінше, алдымен, триплеттен триплетке секіріп  қозғалады. Рибосоманың  аРНҚ молекуласы бойымен қозғалуы кезінде полипепдтік  тізбекке аминқышқылдары бірінен кейін  – бірі а-РНҚ триплеттеріне сәйкес қатарласып, орналаса бастайды. Амин қыш қылының а-РНҚ триплетінің кодына тура сәйкес келуін транспорттық РНҚ (т-РНҚ), қамтамасыз етеді. Әр амин қышқылының өзінің жеке т-РНҚ-сы болады, бұл т-РНҚ-ның үш триплеттерінің біреуі– антикодон а-РНҚ-ның нақ-ты бір триплетіне комплементарлы болып келеді. Дәл  осылай әрбір аминқышқылына оны т-РНҚ-ға байланыстыратын өзінің ферменті сәйкес келеді. Тұқым қуалау ақпаратының ДНҚ-дана-РНҚ-ға және белокқа берілу сызба нұсқасы.Полипептидтік тізбекбиосинтезінің  процесі кезінде белок молекулаларының  құрылысы турады тұқымқуалаушылық ақпараттың берілуінің жалпы принципібейнеленген.Синтезаяқталғаннан кейін полипептид тік  тізбек матрица – а-РНК молекуласынан – бөлінеді, спиральға оралады, одан кейін белгіленген  белокқа сай үшінші реттік құрылымға  ие болады.а-РНК молекуласы рибосома сияқты полипептидтерінің синтезіне бірнеше рет қолданыла алады. Бұл параграфта трансляция мен транскрипцияғаөте қарапайым түрде сипаттама  берілген. Есте сақтайтын жәйт, белоктардың биосинтезі көптеген ферметтердің қатысуымен және пептидтік байланыстарды түзетін  энергиядан асып түсетін, орасан көп  энергия мөлшерінің жұмсалуымен  жүретін өте күрделі процесс. Биосинтез жүйесінің керемет  күрделілігі мен оның көп энергияны  қажет етуі полипептидтер синтезінің өте жоғары дәлдікпен және нақты  тәртіппен өтуін қамтамасыз етеді. Клеткадағы белокты емес молекулалардың синтезі үш кезеңнен тұрады. Алғашында  ерекше белок – ферменттің құрылысы туралы ақпарат жүзеге асырылады, одан кейін бұл ферменттердің көмегімен  белгілі бір көмірсудың немесе майдың молекуласы түзіледі. Осыған ұқсас  жолмен басқа молекулалар: витаминдер, гормондар жєне т.б. түзіледі.

Анабализм. Биологиялық синтез реакцияларының жиынтығын пластикалық алмасу немесе анаболизм (грек тілінен anabole – көтерілу) деп аталады. Мұндай алмасу түрінің осылай аталуы оның мәнінін көрсетеді: клеткаға сырттан түсетін қарапайым заттардан, клетка заттарына ұқсас заттар түзіледі, яғни ассимиляция процесі жүреді.Клетка мен біртұтас организмдегі барлық метаболизм процестері тұқымқуалаушылық аппараттарының бақылауымен жүргізіледі. Осы процестердің барлығы клеткадағы генетикалық ақпараттың жүзеге асырылуының нәтижесі.Пластикалық алмасу кезіндегі тұқымқуалаушылық ақпараттың жүзеге асу процестерінің ішіндегі маңыздыларының бірі – ақуыз биосинтезі.

ІV Жаңа сабақты бекіту.

(Алған білімін бекіту мақсатында оқытушы студенттерге сұраққа жауап беру және тест тапсырмаларын орындау ұсынылады.)

Сұраққа жауап беріңдер:

1.Нәруыздың неше реттік құрылымы бар ?

2.Нәруыз полимерінің мономері ?

3.Нәруыз молекуласы қанша аминқышқылдан тұрады?

4.Улы қасиеті бар нәруыз қалай аталады ?

5.Бұлшық ет нәруызы қалай аталады ?

6.Нәруыз молекуласының табиғи құрылымының өзгеруі ?

7.ДНҚ-ның қос тізбекті екендігін кім дәлелдеді?

8.ДНҚ-ның екі еселенуі ?

9.РНҚ қандай мономері бойынша ДНҚ-дан ерекшеленеді?

Тест жұмысы:

І нұсқа

1. ДНҚ-дағы генетикалық ақпарат:
А. жойылады, реформаланады, түзетіледі
В. реформаланады, іске асырылады, жойылады
С. іске асырылады, сақталады, тұқымқуалайды
D. түзетіледі, іске асырылады, қапталады
Е. көбейеді, түзетіледі, жойылады
2. а-РНҚ қатысады:
А. тұқым қуалау ақпаратын тігуге
В. тұқым қуалау ақпаратын оқуға
С. тұқым қуалау ақпаратын жазып алуға
D. тұқым қуалау ақпаратының жоюылуына
Е. тұқым қуалау ақпараты туралы хабар беруге
3. Табиғатта генетикалық ақпараттың тасымалдану жолдары:

А.ақуыздан----ақуызға
В.РНҚ---ДНҚ---а-РНҚ---майға
С.РНҚ---РНҚ--- ақуыз

D.ақуыз ----ДНҚ
Е.ДНҚ---а-РНҚ---- полисахарид

4. Криктің негізгі постулаты анықтайды:

А.репарацияның түрлерін және бағыттарын
В.процессингтің түрлерін және бағыттарын
С.тұқымқуалау ақпаратының берілу түрлерін және бағыттарын

D.сплайсингтің түрлері және бағыттарын
Е.тұқымқуалау ақпаратының көбеюі түрлері және бағыттарын

5. ДНҚ- ның түрлік ерекшелігі, ненің орналасу ретіне тәуелді:

А.нуклеомерлердің, нуклеотидтердің, нуклеофилдердің,
В.нуклеофилдердің, нуклеомерлердің, хромонемалардың
С.нуклеосомдардың, нуклеодомендердің, нуклеохромонемалардың
D.нуклеотидтердің, азоттық негіздердің, пуриндердің және пиримидиндердің
Е.нуклеоформдардың, нуклеогистондардың, азоттық негіздердің

6. т-РНҚ-ға тән қасиеттер:
А.құрамында кодон, антиген, аминқышқылдар бар
В.құрамында антиген, антикодон бар және орақ тәрізді формалы
С.құрамында қарапайым нуклеотидтер, еркшеаминқышқылдар, антикодон бар
D.құрамында ерекше нуклеотидтер, антикодон бар және жонышқаның жапырағына ұқсас формалы
Е.спиральдыкұрылысты, құрамында кодон және антикодон бар

7. Геном –бұл:
А.сома жасушаларындағы генетикалық материал
В.соматропты жасушаларындағы генетикалық материал
С.бір ДНҚ молекуласындағы гендер жиынтығы
D.хромосомалардың гаплоидтық жинағындағы гендер жиынтығы
Е.хромосомалардың диплоидтық жинағындағы гендер жиынтығы

8. Гендерді тасымалдаушы (вектор) қызметін атқара алады:
А.жануарлар, өсімдіктер және вирус жасушалары
В.бактериялар, вирустар, сомалық жасушалар
С.плазмидалар, векторлар, фагтар
D.өсімдік, жануарлар жасушалары, фагтар
Е.Эмбриондар, вибриондар, плазмидалар
9.ДНҚ секвенирлеу қолданылады:

А. ДНҚ көлемін анықтау үшін
В. геннің көлемін анықтау үшін
С. геннің аминқышқылдық қатарын анықтау үшін
D. геннің нуклеотидтік қатарын анықтау үшін
Е. геномның қайталанатын қатарларын анықтау үшін
10. Комплементарлы ДНҚ дегеніміз:
А. ДНҚ нуклеотидтер қатарына комплементарлыа-РНҚ молекуласы
В. ДНҚ нуклеотидтер қатарына комплементарлы ДНҚ молекуласы

С. а - РНҚ нуклеотидтер қатарына комплементарлы ДНҚ молекуласы

D. р - РНҚ нуклеотидтер қатарына комплементарлы ДНҚ молекуласы
Е. жасанды жолмен синтезделген ДНҚ молекуласы
11.Ақпаратты РНҚ (а-РНҚ) пайда болады:
А.ДНҚ репликациясы нәтижесінде
В.ДНҚ трансляциясы нәтижесінде
С.ДНҚ трансдукциясы нәтижесінде
D.ДНҚ транскрипциясы нәтижесінде
Е.ДНҚ трансформациясы нәтижесінде

12.Тұқым қуалау ақпаратының жалпы тасымалдау типтерін анықтаңыз:
А.ДНҚ-ДНҚ; ДНҚ- а-РНҚ; ДНҚ-ақуыз
В.ДНҚ-а-РНҚ; РНҚ- а-РНҚ; РНҚ-ДНҚ
С.ДНҚ-ДНҚ; ДНҚ-а РНҚ; а-РНҚ- ақуыз
D.ДНҚ-ақуыз; а-РНҚ-ДНҚ; а-РНҚ-ақуыз
Е.РНҚ-РНҚ; ДНҚ-ақуыз; ДНҚ- а-РНҚ

13. Прокариоттар гендерінің реттеуші қатарларының дұрыс құрамын анықтаңыз:
А.промотор, Хогнесс-бокс, энхансер

В. оператор, Хогнесс-бокс, сайленсер
С. промотро, Прибнов-бокс, оператор
D. промотор, оператор, Хогнесс-бокс
Е. промотор, Прибнов-бокс, Хогнесс-бокс
14. Эукариоттар гендерінің реттеуші қатарларының дұрыс құрамын анықтаңыз:
А. промотор, оператор, Хогнесс-бокс
В. промотор, энхансер, Хогнесс- бокс
С. оператор, Прибнов- бокс, терминатор
D. оператор, Хогнесс-бокс, энхансер
Е. промотор, аттенуатор, Хогнесс-бокс
15. Прокариоттар генінің құрамына келесі құрылымдар кіреді:
А. аминқышқылын кодтайтын бөлік
В. аминқышқылын кодтамайтын бөлік
С. экзондар және интрондар
D. интрондар
Е. генаралық бөліктер

Жауабы:1.D;2.B;3.C;4.C;5.E;6.