Тақырыбы: Молекулалық - генетикалық зерттеу әдістері.

Тақырыптың мақсаты: Студенттерге молекулалық - генетикалық зерттеу әдістері туралы

түсінік беру.

Білімділік - студенттерге молекулалық - генетикалық зерттеу әдістерітуралы түсінік беріп, мең

герген білімін ойын элементтерін пайдалана отырып тексеру, басқа пәндермен байланыстылығына көз жеткізу.

Дамытушылық - Әрбір шәкірттің жеке тұлға ретінде белсенділік қабілетін дамыту, танымдық ойлау, қиялдау қабілеттерін арттыру, өздігінен ізденуге талпындыру .

Тәрбиелік - студенттерді еңбексүйгіштікке, адамгершілікке, жауапкершілікке тәрбиелеу

Сабақтың түрі: теория

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

Сабақтың уақыты: 90 мин

Пәнішілік байланыс:Мутация түрлері. Гендік, геномдық, хромосомалық мутациялар.

Мутагенез. Мутагенді факторлар.

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:- Молекулалық - генетикалық зерттеу 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 (калпак,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:Мутация түрлері. Гендік, геномдық, хромосомалық мутациялар. Мутагенез. Мутагенді факторлар.(Студенттердің алған білімін тексеру мақсатында оқытушы сабақтыа сұраққа жауап,кестелер толықтыру және тапсырма орындауды ұсынады.)

Сұраққа жауап беріңдер:

1.Мутациялық өзгергіштік дегеніміз не?

2.Мутациялық өзгергіштіктің түрлері?

3.Модификациялық өзгергіштіктен айырмашылығы?

4.Жыныс жінесоматикалық жасушалардағы мутациялық өзгергіштіктер?

5. Радиациялықмутагенз

6.Тұқым қуалаушылықтағы ұқсастық қатар Н.И.Вавилов заңы

1. Кесте толтыру «Мутациялық өзгергіштіктің түрлері» атты кестені толтыр:

Негізгі терминдер мен түсініктердің анықтамаларын жазып есіңе сақта?

Модификация­_________________________________________________

Фенотиптік өзгергіштік__________________________________________

Ұзаққа созылған модификация___________________________________

Вариациялық қатар_____________________________________________

Мутация______________________________________________________

Геномды мутация______________________________________________

Хромосомды мутация___________________________________________

Гендік мутация_________________________________________________

Цитоплазмалық мутация_________________________________________

Полиплойдия___________________________________________________

Гетероплоидия__________________________________________________

Инверсия_______________________________________________________

Дупликация_____________________________________________________

Транслокация___________________________________________________

Плазмоген______________________________________________________

ІІІ. Жаңа тақырыпты түсіндіру:

Тақырыбы:Молекулалық - генетикалық зерттеу әдістері.

Жоспары:

1.Генетика туралы мағлұмат

2. Молекулалық - генетикалық зерттеу жұмыстарын жүргізген ғалымдар. 

3.Молекулалық - генетикалық зерттеу әдістері. 

Генетика — бүкіл тірі ағзаларға тән тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті зерттейтін биология ғылымының бір саласы. Ағзалардың тұқым қуалаушылығы мен өзгергіштігі туралы ғылымды генетика деп атайды (грекше “genetіkos” — шығу тегіне тән). Бұл атауды 1906 жылы ағылшын биологы У.Бэтсон ұсынды.

Тұқым қуалаушылық пен  өзгергіштіктің заңдылықтарын ашып, оларды қоғамды дамыту үшін пайдаланудың жолдарын шешуде генетика ғылымы зор  үлес қосты. Сондықтан, биология ғылымының басқа салаларының арасында маңызды орын алады. Жер бетіндегі тірі материяның дамуы олардың үздіксіз ұрпақ алмастыруымен қатар жүріп отырады. Тіршілік организмдердің көбеюімен тікелей байланысты. Сол арқылы белгілі бір биологиялық түрге тән белгілер мен қасиеттер ұрпақтан-ұрпаққа беріліп отырады. Басқаша айтқанда, ұрпақтар белгілі дәрежеде өзінің ата-анасына ұқсас болып туады. Мұны тұқым қуалаушылық дейді. Көпшілік жағдайда организмнің белгілері мен қасиеттері өзгермей біршама тұрақты түрде берілетіндіктен, ұрпағы ата-аналарына ұқсас болып келеді. Бірақ олардың арасында толық ұқсастық болмайды. Бір ата-анадан тарайтын ұрпақтың бір-бірінен қандай да бір белгісі жөнінен айырмашылығы болады.Организмнің тұқым қуалаушылық қасиеті сыртқы орта факторларының әсерінен үнемі өзгеріп отырады. Оны өзгергіштік дейді. Көбею барысында организмнің белгілі бір қасиеттерінің тұрақты сақталуымен қатар, екінші біреуі өзгеріске ұшырайды. Осыған байланысты олар жаңарып, түрлене түседі.Тұқым қуалаушылық пен өзгергіштік - бірімен-бірі қатар жүретін, бір жағынан бір-біріне қарама-қарсы, өзара тығыз байланысты процестер.

Тұқым қуалаушылық туралы алғашқы түсініктер ежелгі дәуірде - Демокрит, Гиппократ, Платон және Аристотель еңбектерінде кездеседі. Гиппократ жұмыртқа клеткасы мен сперма организмнің барлық бөліктерінің қатысуымен қалыптасады және ата-ананың бойындағы белгі қасиеттері ұрпағына тікелей беріледі деп есептеді. Ал Аристотельдің көзқарасы бойынша белгі қасиеттердің тұқым қуалауы тікелей жүрмейді. Яғни тұқым қуалайтын материал дененің барлық бөліктерінен келіп түспейді, керісінше, оның әр түрлі бөлшектерін құрастыруға арналған қоректік заттардан жасалады. Бұдан кейін Ч.Дарвиннің пангенезис теориясы маңызды орын алады. Бұл теория бойынша өсімдіктер мен жануарлардың барлық клеткалары өзінен ұсақ бөлшектер — геммулалар бөліп шығарады. Олар жыныс органдарына өтеді де сол арқылы белгілер мен қасиеттер ұрпаққа беріледі. Геммулалар кейде “мүлгіген жағдайдаң болып, бірнеше ұрпақтан кейін білінуі мүмкін. Соған байланысты ұрпақтарда арғы ата-ана тектерінің белгі-қасиеттері қайталана алады деп есептелінген.ХІХ ғасырдың 80-жылдарында “пангенезис” теориясын А.Вейсман өткір сынға алды. А.Вейсман “ұрық плазмасы” туралы болжам ұсынды. Бұл болжамында тек жыныс клеткаларында кездесетін, тұқым қуалайтын заттың болатындығын айтты. Генетиканың биология ғылымының жеке бір саласы ретінде қалыптасуына ХІХ ғасырдың екінші жартысында ашылған ірі ғылыми жаңалықтар себепші болды. 1965 жылы чех ғалымы Г.Мендельдің “Өсімдік будандарымен жүргізілген тәжірибелер” деген еңбегі жарық көрді. Ол тәжірибелері арқылы тұқым қуалаушылықтың негізгі заңдылықтарын қалыптастырады. Сөйтіп, Мендель генетиканың негізін қалады. Бірақ оның еңбегі 1865 жылдан бастап 35 жыл бойы көпшілік биологтарға, соның ішінде Ч.Дарвинге де белгісіз күйде қалды.Г.Мендель ашқан тұқым қуалау заңдылықтары тек 1900 жылы ғана өзінің тиісті бағасын алды. Себебі үш елдің ғалымдары: голландиялық Г. де Фриз, неміс ғалымы К.Корренс және австриялық генетик Э.Чермак-Зейзенегг әр түрлі объектілермен тәжірибелер жүргізіп, нәтижесінде Мендель заңдылықтарының дұрыстығын дәлелдеді. Көп кешікпей бұл заңдылықтардың жануарларға да тән екендігі анықталды. 1909 жылы ағылшын биологы У.Бэтсон өсімдіктер мен жануарлардың әрқайсысының 100 шақты белгілерінің тұқым қуалауы Мендель заңдарына сәйкес жүретіндігін дәлелдейтін ғылыми деректерді жариялады. Сөйтіп, Мендель ілімі ғылымнан берік орын алды.1909 жылы дат оқымыстысы Вильгельм Йохансен биологияда аса маңызды болып есептелетін ген (герекше “genos” — шығу тегі), генотип және фенотип деген ұғымдарды қалыптастырды. Генетика тарихының бұл кезеңінде ағзалардың жекелеген белгілерінің ұрпақтан-ұрпаққа берілуіне жауапты тұқым қуалаушылықтың материалдық бірлігі -ген туралы ұғым қалыптасып, Мендель ілімінің әрі қарай дамуына мүмкіндік туды. Дәл сол кездегі (1901 жыл) голландиялық ботаник ғалым Х. Де Фриздің организмнің тұқым қуалайтын қасиеттерінің өзгеретіндігін көрсететін мутация теориясының ұсынылуы генетика ғылымының дамуында ерекше орын алады.Генетика тарихындағы шешуші бір кезең американдық генетик, әрі эмбриолог Т.Морганның және оның ғылыми мектебінің тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясын ашуымен тығыз байланысты. Т.Морган және оның шәкірттері жеміс шыбыны -дрозофилаға тәжірибе жасаудың нәтижесінде тұқым қуалаушылықтың көптеген заңдылықтарын ашты.Тұқым қуалайтын өзгергіштік туралы ілімді дамытуда орыс ғалымы Н.И.Вавилов зор үлес қосты. Ол 1920 жылы тұқым қуалайтын өзгергіштіктің ұқсас (гомологиялық) қатарлары заңын қалыптастырды. Бұл заң бір-біріне жақын туыстар мен түрлерде болатын тұқым қуалайтын өзгерістердің ұқсас болып келетіндігін дәлелдейді. Ғылымға енгізілген жаңалықтың бірі -1927 жылы орыс ғалымдары Г.А.Надсон мен Г.С.Филипповтың радиоактивті сәулелердің төменгі сатыдағы саңырауқұлақтарда мутация тудыра алатындығын дәлелдеуі еді. Ген теориясын дамытуда орыс биологтары А.С.Серебровский мен Н.П.Дубининнің эксперименттік және теориялық жұмыстарының үлкен маңызы болды. Сол сияқты популяциялық генетика мен эволюциялық генетиканың негізін қалауда орыс генетигі С.С.Четвериковтың алатын орны ерекше. Генетиканың даму тарихы үш кезеңге бөлінеді. Оның алғашқы екеуі 1865-1953 жылдар аралығын, яғни классикалық генетика дәуірін қамтиды.

 Генетика тарихындағы  үшінші кезең

Генетика тарихындағы  үшінші кезең 1953 жылдан басталады. Ол - химия, физика, математика, кибернетика сияқты нақты ғылымдардың зерттеу әдістері мен электрондық микроскоп, рентген құрылымдық анализ т.б. қолданудың нәтижесінде молекулалық генетика негізінің қалануы.1944 жылы американдық микробиолог әрі генетик О.Эври тұқым қуалаушылықтың материалдық негізі -ДНҚ екендігін дәлелдеді. 1953 жылы американдық биохимик әрі генетик Дж. Уотсон мен ағылшын биофизигі Ф.Крик ДНҚ молекуласының молекулалық құрылымының моделін жасады.Қазіргі кездегі генетиканың дамуы тұқым қуалаушылық пен өзгергіштік туралы ілімнің барлық салаларында зерттеу жұмыстары молекулалық деңгейде жүргізілетіндігімен ерекшеленеді. Мысалы, генді организмнен тыс қолдан синтездеу, дене клеткаларын будандастыру, генетикалық материалдың алмасуы (рекомбинация), геннің қайта қалпына келуі (репарация), биополимерлерді қолдан синтездеу, гендік инженерия сияқты проблемаларды зерттеу кеңінен таралып отыр.Генетика мен селекцияның дамуына Қазақстан ғалымдарының да қосқан үлесі ерекше. Алшақ будандастыру, мутагенез, полиплоидия, гетерозис, т.б. мәселелерді қамтитын генетикалық зерттеулер жүргізілуде. Дәнді және техникалық дақылдарды түрішілік және түраралық будандастырудың нәтижесінде бидайдың, арпаның, көксағыздың, жүгері мен қант қызылшасының жоғары өнімді будандары мен сорттарын алуда К.Мыңбаев, А.Ғаббасов, Ғ.Бияшев, Н.Л.Удольская және т.б. еңбектері зор. М.Х.Шығаева мен Н.Б.Ахматуллина микроорганизмдер генетикасының дамуына айтарлықтай үлес қосты. Н.С.Бутарин, Ә.Е.Есенжолов, А.Ы.Жандеркин алшақ будандастыру әдісімен қойдың архар-меринос тұқымын алды. М.А.Ермеков, Ә.Е.Еламанов, В.А.Бальмонт, т.б. қазақтың ақбас сиырын, Алатау сиырын және Қостанай жылқысын, т.б. асыл тұқымдарды шығарды.

Қазақстанда тұңғыш рет М.А.Айтхожиннің басқаруымен молекулалық биология және ген инженериясы саласында көптеген зерттеулер жүргізіліп, ғылымға айтарлықтай жаңалықтар қосылды.Соңғы жылдары елімізде генетиканың аса маңызды салалары: молекулалық генетика, экологиялық генетика және радиациялық генетика бойынша ғылыми-зерттеу жұмыстары жүргізілуде.

Молекулалық - генетикалық зерттеу әдістері. 3 түрі бар.

1) Цитогенетикалық-адамныңхр-рын микроскоп арқылы зерттеуге негізделген әдістер тобы. Храмосомалық ауруларға диагноз қоюда пайдаланады. Ең кеңінен таралғаны-кариотиптеу.

Кариотиптік зерттеу арқылы хр-ң саны мен құрылысындағы өзгерістерді анықтауға болады. Хр-лар митоздың метафаза кезеңінде зерттеледі. Храмосомаларды зерттеудің жаңа әдісі флюоресценттікгибридизациялау (Фищ әдісі). Ол үшін храмосомадағы сәйкес бөлікпен комплементарлы байланыстан белгілі нуклеотидтік құрамы бар бір тізбектік ДНҚ кесінділері-ДНҚзондт қолданылады. Егер мұндай ДНҚ зонтты флюоресцентті тағаменбелгілесе микроскоптан қарағанда жарық нүкте сол зонтдтың храмосомада орналасқан орнын көрсетіп тұрады.

Экспресс әдісі-тез және жеңіл орындалатын бастапқы диагностикалау әдісі. Бұл әдісте аз мөлшерде оңай алынатын материал қан, зәр, ауыз қуысының қырындысы қолданады. Бұл әдіс Барр денешігінің саны арқылы кариотиптегі Х храмосоманың санын анықтауға мүмкіндік береді.

2) Молекулалық-генетикалықәдіс-ДНҚ-ң құрылысындағы өзгерістерді 1ші реттік нуклеотидтік қатарына дейін анықтауға мүмкіндік беретін әртүрлі әдістер тобы. Бірнеше түрі бар:

1.ДНҚ кесінділерін алу-ДНҚ-ны барлық ядросы бар клеткалардан алуға болады.

• перифериялық қан лейкоцидтері;

• хорион

• анион сұйықтығы

• фибробласттар

• ауыз қуысының кілегейлі қабығының қырындысышаш

Алынған ДНҚ-ны барлық әдістерге қолдануға болады. Ауруды немесегетерозиготалы тасымалдаушыны нақты диагностикалау үшін қысқа ДНҚ кесінділері жеткілікті. ДНҚ кесіндісін көп мөлшерде көбейтіп алу полимеразалық тізбектік реакция(ПТР) арқылы жүргізіледі.

ПТР-инвитор жағдайында ДНҚ-ны амплифизикациялау әдісі. Амплифиздену әдісі 3 сатыдантұрады. Олүшінкесіндініңнуклеотидтікретінбіліп, соларқылы 2 олигонуклеотидтікпраймерсинтезделуқажет.

2.ДНҚ-ны кесінділергебөлшектеу- бұлкезеңэндонуклеазалартобынажататынрестриктазаферментіарқылыжүргізіледі. Адам генетикасында 2 тізбектік ДНҚ-ны 4-6 жұпнегіздердентұратыннуклеотидтікретібелгілібіраймақтардыкесетін 10 шақтыәртүрлірестриктазаларқолданылады .

3.ДНҚ кесінісінэлектрофорездеу-ДНҚ кесінділерімөлшерінебайланыстыжылдамдық пентұрақтыэлектрөрісіндетерісполюсіненоңполюсінеқарайжылжиды. Әр бөліктіңұзындығын, оныңөткенжолын, мөлшерібелгілі ДНҚ-ң стандарттынүлгісініңөткенжолыменсалыстыруарқылы білугеболады.

4.Гендегі кесінділердіанықтау(агарный гель)-ДНҚ-мен байланыстыратынэтидий бромидіменөңдейді. Ультракүлгінсәулеарқылықарағандагельдіңбетіндеолқызылтүстіжарықболыпкөрінеді.

5.ДНҚ кесінділерін идентификациялау немесе танып, ажырату-қажеттікесінділердігельден табу Саузернніңблотбудандастыруәдісіарқылыжүргізіледі.

3)Пренатальдықдиагностикалауәдіс–зерттеуүшінтікелейұрық ұлпасынан немесе провизорлықмүшелерінен(плацента, амнион сұйықтығы, хорион) эмбрионалдық материал алуғамүмкіндікберетінәдістертобы.

Пренатальдық диагностикаинвазиялықжәне инвазиялық емесдепбөлінеді.

А) Инвазиялық әдісте –жүктіліктің әртүрлі кезеңінде трансобдомикалды(құрсақ арқылы) және трансцервикалды(қынапарқылы) құрсақтағы эмбрион клеткасынан бөліп алып, цитогенетикалық, молекулалық- гентетикалық, биохимиялық әдістер арқылы зерттеп анықтайды. Цитогенетикалық әдісарқылықұрсақтағыбаланыңкариотипін храмосомалық бұзылысын, бихимиялық әдісарқылыкейбір ферментің белсенділігін және концентрациясын молекулалық генетикалық әдіс арқылы гендегі мутацияның бар-жоғын анықтайды.

Инвазиялықәдіске-

1. Хориоцентез-жүктіліктің 8-11 аптасындаіш пердесін тесу арқылы немесе қынапарқылы УДЗ(ультрадыбыстықзерттеу) аппаратымен бақылау арқылы хорион бүрлерінен кесінді алу.

2. Амниоцентез –ұрық көпіршігін тесу арқылы амнион сұйықтығын және ондағы ұрық клеткаларын алу әдісі. Жүктіліктің 15-18 аптасында жүргізіледі. Туа біткен ақаулықтарды анықтауда қолданылады.

3. Кардоцентез- жүктіліктің 18-22 аптасында кіндік тамырларынан қан алу әдісі. Алынғанқан цитогенетикалық, биохимиялық және молекулалық генетикалық әдістерменталдаужасалады.

Б)Инвазиялықемесәдіске УДЗ жатады. УДЗ туабіткен ақаулардың аурулардыжәнемоногендік синдромдардыанықтауғамүмкіндікбереді. Жүктіліктің 16-24 аптасындажүргізгентиімді.

УДЗ орталық жүйкежүйесінжәнезәршығару мен жынысжүйелерініңтуабіткенақаулықтарындиагностикалайды.

ІV. Жаңа сабақты бекіту.

(Студенттің алған білімін бекіту мақсатында оқытушы тапсырмаларды орындауды ұсынды.)

1-тапсырма

1. Медициналық генетиканың зерттеу негізі.

2. Генетиканың салалары бойынша зерттелетін маңызды мәселелері.

3.Тұқымқуалайтын ауру дегеніміз не.

4. Хромосомалық аурулар деген не.

5. Тұқым қуалайтын аурулардың алдын-алу принциптері.

6. Медициналық-генетикалық кеңес беру негіздері.

7. Аурулардың генетикалық тәуекелділігін есептеу принциптері

8. Моногендік аурулардың генетикалық тәуекелділігін анықтау.

9. Пренатальдық (туылғанға дейінгі) диагностикасы.

10. Инвазиялық әдіс.

11. Инвазиялық емес әдістер

12. Ұрықтың жатыр қабырғасына бекінгенге дейінгі диагностикасы.

№ 2–тапсырма

Кестедегі тапсырманың толық анықтамасын жазыңдар

V. Қорытындылау:

Студенттерді жеке жауаптарына және тобына байланысты бағалау.Жеке тапсырмалардың тексеру. тақырыпты түгел сабақты сараптап, әр студенттің белсенділігіне байланысты сабақ барысындағы жетістігі мен кемшіліктерін атап, бағалап сабақты қорытындылау.

VI. Үйге тапсырма беру:

«Молекулалық - генетикалық зерттеу әдістері».С.А.Әбілаев

«Молекулалық биология және генетика» Шымкент 2010 ж 108-113 беттер.