Нуклеин ышылдарыны мутациялы згергіштігі

 

Жоспары:

1.Нуклеин ышылдарыны мутациялы згергіштігі.

2. Спонтанды жне индукцияланан мутациялар.

3.Мутагендер жне оларды сер ету механизмдері.

4.Гендік мутациалар. Ген мутаторлар.

5.Белоктарды гендік инженериясы жне баытталан мутагенез.

Мутациялы згергіштік кп згергіштікті бір трі ана болып табылады. Тірі организмдерді маызды асиеттеріні е елеулісінібірі рпатан рпаа таралатын згергіштікті(мутацияны) пайда болуы. Мутация со-ныменатар коптеген апатты себебі болып табылады: ор трлі ауруларды оздырыштарыныц эпидемиясы, атерлі ісіктер, тым уатын ауруларды пайда болуы т. б. Сонымен атар мутация сімдіктер, жануарлар жне микроорганизмдер селекциясындаолданылатын кптеген пайдалы згерістер де бсреді.

"Мутация" деген атауды, Мендель зандарын айта ашушыларды бірі голландиялык ботаник Гуго де Фриз (1848-1935) кснеттен пайда болан ткым уатын згерістерді сипаттау ушін олданды. Нсгізінде бл сзді шыу тегі ріректе жатыр. Кне Рим империясында Август патшаньщ билік ету заіманында (бізді жыл санауымыза дейінгі 63-64 ж.) сауда орталытары мен калаларды ара-сындаы байланысты йымдастыру шін жаяу жне атты шабармандар, ал жк шін пар атты клік колданылан. Жол бойында алалар мен елді пункттерде (бекеттерде) жолаушылара арналан демалатын "маысио" деп аталатын сарайлар болан. Бл мансиоларды ерекше аттары болма-андытан оларды орналасан нктелері мен баыттары ана крсетілген ("мансио позито ин"). Осыдан барлы европалы тілдерде "почта" деген сз шыан. Осы мансиоларды араларында "мутацио" деп аталатын шаршаан аттарды ауыстыратын бекеттер болан. Мінс "мутацио" деген сзді шыу тегі осындай (ауыстыру, згерту).

Мутагенез(лат. "мутацио" -згеру, грек. "генезис" -тегі) -ртрлі физикалы жнс химиялы факторларды серіиен организмде ткым уатын згерісті (мутацияны) пайда болу процесі. Мутация - клеткадаы генні табии не жасанды жолмен згеруі. Тірі табиаттаы вирустар, микроорганизмдерден бастап жогары сатыдаы сімдік, жануар, адам — барлыы да мутацияа шырайды. Жыныс клеткалары мен спораларда пайда болан (генеративтік) мутациялар тым уады. Дене клеткаларында болатын (сомалы) мутациялар ткым умайды. Дене клеткаларыща мутантты ткані бар кілдерді мозаиктер немссе химерлер деп атайды .Вегетативтік жолмен (бір тйнегінен) кбейстін организмгс сомалы мутацияны лкен маызы бар.

Организмні табии не ор трлі факторлар серінен ткым уатыи зеріске бейімділігі мутабильдік дсп аталады. Мутацияа бейім болу кптеген себсптсрге -организмні жас мелшеріне, даму сатысына, температурага, генотипті ерекшелііне байланысты. Гендерді мутацияа бейімділігі бірдей болмайды, оларды стабильді жонс мута-бильды деп бледі. Жеке гомолоты хромосомаларда орна-ласан аллель жптары бір мезгілде шырамайды. Генотиптегі гендер мутацияа жиі шырайды. Жеміс шыбыныны бір рпаында 100 гаметаа бір мутация сойкес келеді. Тышанны радиация серіне мутабильділігі дрозофиладан жоары. Маймылдар рентген сулесіне тышаннан грі 2-3 есе сезімтал келеді. Генетикалы факторлара бай-ланысты болгандытан мутабильділікті олдан срыптау ар-ылы арттырып не кемітіп отыруа болады. азіргі кезде селекциялы жолмен мутабильділігі жоары жана линиялар шыарылуда.

Мутагендер(мутагендік факторлар) деп мутацияны жруіне сер ететін заттарды атайды. Бан физикалы серлер (ультраклін суле, рентген сулесі, нейтрондар б, в, г-блшектері т. б.), химиялык заттар (алкидті осылыс-тар, алколоидтар, нуклеин ышылдарыны аналогтары т.б.) жатады. Мутагсндерді сері, олардын табиатына, млшеріне, сер ету жадайына, сондай-а организмні генотипіне, даму сатысына жне физиологиялык жадайына байланысты. Мутагендер организм згергіштігін кенет жеделдетеді, бл селекция жмысыны нтижелі туіне жадай туызады.

• Мутант— организмнін мутация нтижесінде алашы типіне самайтын, ткым уатын езгешс асиеттері бар тлалары. Мутанттарды селекцияда, микроорганизмдерді биохимиялы мутанттарыны генетикалык аппаратын зсрт-теуде лкен мні бар.

Мутациялар табии жадайда немесе лабораториялык жадайда жануарлармсн сімдіктерде пайда болады, мндай мутацияларды спонтанды (лат. "спонтанеус" —здігінен) дейді. Жасаиды жолмен ор трлі мутагендік факторлармен осер етуарылы адамны тікелей басшылыымен алынан мутация-лардь индукциялы (лат. "индукцио" —оздыру) деп атайды.

ГЕНДЕР МУТАЦИЯСЫ (НКТЕЛІК МУТАЦИЯ). Гендік мутацияны генетикалы кодтаы згеріс деп тсіну керек. Кодтаы згсріс дегеніміз хромосомадаы ДН моле-куласынан (геном) иРН арылы цитоплазмаа арнаулы белок тзілісін деп берілген нсауды згеріп, баса бело-ктьщ тзілуі.

Жаа мутациялар аутосомдаы, жыныс хромосомала-рындаы гендер болады. Олар барлы органикалы форма-ларда кездеседі.

Турді жабайы формаларына тон гендер аллелін жабайы, ал згергендерін мутантты гендер деп атайды. Олар-ды арасында принципті айырмашылы жо. Трді жабайы формаларына тн коптегсн гендерге бір кезде мутант-ты гендер болан, одан со олайлы мутанттык, аллельдер тр эволюциясыны барысында сол трге жататын особь-тарды боріне таралатындай байытылан.

Нуктелік мутациялар ДН молекуласыны бір жерінде нуклеотидті тсіп алуы нсмесе бір нуклеотидті басасы-мен орын ауыстыруы нтижесіндс пайда болады. Бірінші жадайда и-РН дрыс хабарды цитоплазмага апармайды, себебі ДН молекуласындаы кодонны рамы (реттілігі) нуклеотид тсіп алан, не жаадан кірген жерден бастап згереді. Мысалы, егер ДН молекуласындаы иРН синтезделетін нуклеотидтерді алыпты рамы: АГУЦА-УЦГГУУУАААГЦГ ... болса, онда бір негізді жоалтаніхан кейін, (мысалы Ц-ны), ДН молекуласыны триплеттері мынадай болады: АГУ АУЦ ГЕУ УУА ААГ .... Бл осы ара-лытан синтезделетін белок рамын млде згертеді. Осы-ан сас нтиже егер баса нуклеотид осылса да болады.

Егер бір нуклеотид екінші бір нуклеотидпен ауысты-рылса, мысалы аденинні орнына гуанин трса, онда бір триплетті ана рамы згереді. Осыны салдарынан син-тезделген белокты рамына бір амин кышылыны орнына 'басасы келеді. Мысалы, адам гемоглобиніні ра-мындаы глутамин амин ышылы бірде валинмен, екіншісінде лизинмен, шіншісінде глицинмен ауыстырыл-ан делік. Код кестесіні (5-кесте) осы амин ышылдары-на сйкес кодондарды салыстырып, оларды арасындаы састыты байауа болады; біріншіде глутамин кодоны ЦАГ-да Ц негізі А-а ауысандытан лизинге сйкес кодон; екіншісінде Ц мен А-ны орнын Г басан —ол глицинге сйкес; аырында таы Ц мен А-ны орнына валинге сой-кес Г жне У негіздері келген. те баалы жаалытар, сіресе нктелік мутацияны химиялы табиатын білуде микроорганизмдерді зерттегенде ашылан. Ішек таяшасын-да триптофан синтезіне ажетті фермент триптофансинтета-за бар. Оны амин ышылдар рамы белгілі. Осы трип-тофансинтетазаны молекуласыны белгілі бір жерінде алыпты жадайда глицин амин ышылы орналасан. алыпты штамдар ішінсн триптофан синтезін бзатын бірнеше мутациялар табылады. Бір жадайда глицин глута-минмен, екіншісінде аргининмен орын ауыстыран болып шыты. рі арай осы згерген штамдар жаа мутациялар берді, онда глутамин біріпде валинмен, екіншісінде аланин-мсн, ал ушіншісінде — глицинге айта оралан; аргинин серинмен ауысан немссе айтадан глициніе оралган.

Нктелік мутациялар доминантты, жартылай доминантты жне рецессивті болады. Рецессивті мутациялар жиірек кездеседі. Мутациялар белок жйесін бзганда белок олсізденеді немесс оргапизм даму барысында істен шыады, сондытан рециссізті мутацияларды болуы табиги жадай.

Егср екінші хромосоманы гендері згермесе, онда белок синтезі осы хромосоманы ДН-сыны кмегімен жреді, сондытан гетерозиготаларда мутациялы озгсрістер байалмайды, олар тек гомозиготалык кйде ана шыгады.

закка созылган эволюцияны нотижесінде жеке даму барысында орбір организмде белоктар мсн ферменттерді езара орекеттесу жйссі рылан. Кез келген мутация ор трлі дрежсде осы жйелілікті бзып, жйе иесіиі омір сргіштігін тмендетсді. Кбінде озгерген формалар бслгілі бір коршаан ортаа бейімделе алмайды, біра бдан олар млдс керегі жок, дегсн пікір тумауы керек. Егер коршаан орта осеріи згертсе, олар срыптауга тсіп, рі арай та-рауы ммкін. оршаан ортага шыдай алмайтын кейбір му-таідияны басадай пайдалы шаруашылы маызы болуы ммкін. Ондай жануарлара сйкес ктім жасап, оршаан орта серінен арашаласа адам оларды з иілігіне пайдалана алады. Бірак организмні дамуы атты бзыланда леталь-ды мутациялардьщ зиянынан, ксмтар гомозиготалы рпа-тар пайда болады. Мндай лтіргіш мутациялар кептеген жануарларда, ауылшаруашылы малдарында кездеседі. Ола-ра мысалы, тксіз жне бульдог торіздес бзаулар, аятары ыса балапандар, ми жарыы бар торайлар, ая буындары біріккен озылар жне бзаулар т.с.с. жатады.

Тура жне кері мутациялар. Генні жабайы трінен жаа кйге мутациялануын - тура, ал мутант кйден жа-байы алпына келуін - кері мутация деп атайды. Ал кері мутациялануды езін гсн реверсиясы (тегіне тарту) деп атайды. Тура мутациялар жиірек кездессді. Бастапы гена-ралы сатысыз-а жаа жадайа жне керісінше мутация-ланады. Тура мутацияны жиілігі ор трлі гендер шін трліше, орта есеппен аланда 100 мы немесе 1 млн. генге 1-ден 5-ке дейін тура мутация кследі, демек мутациялар оте сирек келетін былыс. Алайда сімдіктер, жануарлар попу-ляциялары мен адамда ор трлі мутантты гендерді кездесуіні жиілігін сскерсе,бл цифр кенет артады. Белгілі бір мутациялар ор трлі уаытта пайда болуы ммкін. Бл гендерді бір баытта лденеше рет мутациялана алатынын білдіреді. Тура жонс ксрі мутацияга жоарыда кслтірілгсн ішек таяшасыны триптофансинтетазасы синтезіні мута-Циясын мысала келтіруге болады. Мнда жсті мутацияиы бесеуі гура, екеуі ана кері.

Нктелік мутацияларды шыу себептері. Организмдерде жаа белгілсрді пайда болуымен байланысты нктелік мутациялар оте сирск кездеседі.

Барлы гендік мутациялар 2 лкен класа блінеді:

1) Нуклеотидтер жбыны алмасуы.

2) Код шекараларыны жылуыны згеруіне байланысты мутациялар.

Нуклеотидтер жбыны алмасуы 2 трлі баытта теді:

А) Транзиция

Б) Трансверсия

Транзиция деп – ДНК молекуласындаы 1 пуриндік негізді 2-ші стмив негізді екінші пуриндік негізге ауысуы (аденинні гуанинге немесе керісінше 1 перимидиндік негізді екінші перимидиндік негізге мысалы тиминні цитозинге немесе керісінше) алмасуына келетін гендік мутациялар.

Трансверсия деп – пурин перимидин баытыны згеруіне келетін крделі алмасу. Мысалы: АТ ЦГ немесе АТ ТА. Код шекарасыны оылуыны згеруі ДНК молекуласына арты нуклеотидті енуіне немесе одан нуклеотид жбыны тсіп алуына байланысты болады. Гендік мутацияны организм шін сері арылы оларды басым кпшілігі рецессивті боландытан сері фенотипке руаытта байала бермейді. Сонда да белгілі генні 1 азотты негізіні ана згеруіні фенотипке тере сер етуіні бірнеше мысалы белгілі. Адамда тым уалауын ауру ара пішінде клеткалы анимия деп аталатын ауру белгілі. Бл ауру геомоглабинні В тізбегіні ывоалтывд ДНК молекуласыны гендік мутациясына байланысты. Мутация нтижесінде науастарды эротроциттеріні пішіні ора трізді болып оттек тасу абілетінен айтады. Мндай мутация кузінде 146 аминышылынан ралан В тізбегіні 6-шы аминышылы глутаиминні орнына валин алдыын орналасады. Осындай згеріс нтижесінде эротроциттер домала пішіннен ора пішінге айнып тез жойыла байланысты сйтіп аназдылы анимия дамиды. Бл мутация аоыврлоаы аллель бойынша гомозиготалы адамды лімге душар еткізеді.

Мутация пайдалы зиянды жне бейтарап болуы ммкін. Организм шін гендік мутацияны басым кпшілігіні зиянды сері бар. Мутация туызатын факторды мутагенді факторлар деп аталады. Олар табиатына арай физикалы жне химиялы болып 2-ге блінеді. Физикалы мутагенді факторлара иондаушы жне ультра клгін рентген сулелері жатады. Ал химиялы мутагенді фактора азотты ышыл ккірт азот осылыштары жатады. ДНК тізбегіндегі физикалы жне химиялы мутагенні сері арылы пайда болатын мутациялы згерістеріні айта алпына келуі жне ДНК репликациясында тзілген жаылысты арнайы ферменттер жйесі арылы бастапы алпына келуі реперация деп аталады. Реперацяны 3 негізгі механизмі белгілі –

1) Фотореактивация деп – организмде ультра клгін сулелерді сері арылы пайда болатын тимин мшелеріні кк клгін жарыты серінен ажырауын айтады.

Тимин гимерлері ДНК- рылымын бзады нтижесінде ДНК реплекацияны туіне иыншылы туады. Кк-клгін жары дезоксирибо перимидинфотолиаза ферментін белсендіреді. Нтижесінде тимин гимерлері бір-бірінен ажырап А-Т аралыы сутектік байланыс алпына келеді.

2) Эксцизиялы реперация, бл кезде жарыты ажеті жо, сондытан кейде оны араылы реперациясы деп атайды. Бл реперация бойынша ферментіні кмегімен іске асады. 1-ші кезеде эндонуклеаза ферменттері ДНК молекуласын мутациялы згерістерді мысалы тимин гимерлерін тауып оны зеді. Нтижесінде ДНК тізбегінде тесік пайда болады содан кейін ДНК бос штарын экзонуклеаза ферменті жанын оны ары арай зіп тесікті кеейтеді, одан со полимераза ферменті. Мутагендік згерісі жо екінші тізбекті матрица ретінде пайдаланып зілген фрагментті синтезін асырады. Соы кезде лигаза ферментті жаадан сипатталатын тізбекті бастапы тізбекпен жаластырады.

3) Пострепликациялы реперация бл жадайда ДНК- алпына келуі репликациядан кейін іске асады. Полимераза ферменті згерісі бар блікке комлементарлы жаа тізбекті синтездемей ткізіп жібереді. Нтижесінде жаа тізбекте тесік пайда болады. Дрыс генетикалы апарат бастапы 2–ші тізбекте болады. Осы тізбекке комплементарлы здіні полимераза ферменті синтезделеді. Содан со тесікті жасырады.

 

Лекция № 14