Home Blog Page 13

Сигналдық молекулаларға жалпы сипаттама. Гормондар

0

 

Гормондар — бізді ерекше етеді және басқалардан ерекшеленеді. Олар физикалық және психикалық сипаттамаларын алдын ала анықтайды. Біз биік немесе жоқ, толық немесе жұқа.Біздің гормондар өміріміздің барлық қырларына — тұжырымдамадан өлімге дейін әсер етеді. Олар тіпті біздің ұйқы, біздің өсуі, жыныстық дамуы, біздің қалауымызбен қалыптастыру, дене метаболизмі, ақыл анық бекініс бұлшық, мінез-құлқын әсер етеді.

«Гормон» сөзі жиі немқұрайлы қауымдастықтарға әкеледі: кейбір адамдар артық болмайды, тіпті бір жерде ойнайды. Бірақ гормондардың қалай ойнайтынын туралы тағы бір әңгімелесеміз. Енді олар қалай жұмыс істейді.

Бұл таңғажайып басқару жүйесі эволюция барысында туындаған, бәлкім, көп клеткалық және қан айналымы жүйесімен бір мезетте біраз уақыт өткеннен кейін пайда болды. Шын мәнінде, тіпті ұялы жасушалар тіпті басқа камералардан сырттан келген химиялық сигналдарға бей-жай қарамайды. Бірақ тек мультицеллюлоза тек эндокриндік жүйе деп аталатын күрделі көп деңгейлі реттеу болуы мүмкін.

Ол қоректік қайта өңдеу баланың тууын оның иелерінің көптеген ішкі органдардың, жұмбақ қызметіне, көңіл ауытқуы биіктігі, аяғы, торс қолынан, ғашық үшін, көбінесе ерік және сана тыс болып органның дәл сол функцияларды, жұмыс істейді, және атаулары олар белгісіз. Керісінше, керісінше: бұл функцияларды ерікке жатпайды, себебі олар жүйке емес, эндокриндік жүйе арқылы бақыланады. Протеиндер мен тіндердегі арнайы жасушалар гормондарды шығарады (грек гормамасынан — қозғалу үшін, индуцирлеуге). Бұл заттар жасушадан тыс кеңістікке, қанға және лимфаға шығарылады, ал олардың токтарына «нысаналар» — органдар мен жасушалар кіреді және қажетті әсерлерді шығарады. Айта кету керек, олар өте төмен концентрацияда жұмыс істейді — 10-11 моль / л дейін.

(Грек hormao бастап. — қозғалысы ниет) — гормондар Эндокринді бездердің өндірілген және қан, лимфа немесе жұлын сұйықтығы тікелей құпияларды жатыр биологиялық белсенді заттар. (Кононский). Олар ағзаның өмірлік белсенділігінің деңгейін көтеруге немесе төмендетуге қабілетті нақты және селективті әрекетке ие.

Эндокриндік бездерден босатылған гормондар бірқатар қасиеттерге ие басқа биологиялық белсенді заттардан ерекшеленеді:

  1. Гормондардың әрекеті алыстағы сипатқа ие, яғни гормондар әрекет ететін органдар безден алыс орналасады.
  2. Гормондардың әсері қатаң. Кейбір гормондар белгілі бір мақсатты жасушаларда, ал басқалары — әр түрлі жасушаларда әрекет етеді.
  3. Гормондардың жоғары биологиялық белсенділігі бар.
  4. Гормондар тек тірі жасушаларда әрекет етеді.

НЕГІЗГІ БӨЛІМ 

  1. Химиялық табиғаты және гормондардың жіктелуі

Гормондар үш негізгі сипаттамаға сәйкес жіктеледі.

  1. Химиялық сипаттағы
  2. әсер (әрекет белгісі) — Активтендіру және ингибиторлық.
  3. Мақсатты органдарда немесе басқа бездерде қолданылатын жерде: 1)эффекторлық; 2) тропикалық.

Қазіргі уақытта әртүрлі көп жасушалық ағзалардан тұратын жүз елуден астам гормондар сипатталған және оқшауланған.

Химиялық табиғаты бойынша гормондар келесі топтарға бөлінеді: ақуыз-пептид, аминқышқыл туындылары және стероидтық гормондар. Бірінші топ — ол гипоталамустың гормондары және гипофиз, ұйқы безі және қалқанша маңы бездері және қалқанша безінің гормонының кальцитонин,ТТГ, ФСГ, ЛГ жатады. Екінші топ- пептидтік гормондар. Оларға АКТГ, СТГ,МСГ,пролактин, инсулин, глюкагон жатады. \Бұлар гидрофильді гормондар.

Стероидтық гормондор холестериннің туындылары болып табылады.Альдостерон, кортизол, кортикостерон, тестостерон т.б. Бұлардың бәрі гидрофобты. Сондықтан жасуша мембранасына бөгетсіз өтеді.

Амин қышқылы туындылары – гормондар тобы келіседей гормондардаг, адреналин, норадреналин, дофамин т.б. Тек тиреоидты гормондар жасуша мембранасынан өте алады қалғандары өте алмайды.

  1. Гормондардың әсер ету механизмі.

Іс-әрекет механизмі бойынша гормондар екі негізгі түрге бөлінеді. Біріншісі протеин және пептидті гормондар, катехоламиндер және гормоноидтар. ақуыз рецепторлардың молекулаларының сыртқы плазмалық мембрана байланыстырады kletke- нысанаға жақындап олардың молекуласы, содан кейін медиаторлардың (циклдік AMP, GMP Q, простагландиндер, Са2 +) арқылы онда фермент жүйелерінде әсер және мақсатты kletki метаболизмі бар. Екінші типтегі гормондарға стероид және қалқанша безінің гормондарының бөлігі жатады. Олардың молекуласы мембрананың тесіктері арқылы мақсатты жасушаның тереңдігіне оңай енеді; Ол бүкіл ұялы метаболизмі, және транскрипциясын әсіресе процесін әсер ететін, цитозоле жерсіндірілген гликопротеиннің рецепторлардың молекулалары бар ядролық мембраналар митохондрия өзара іс-қимыл.

Мақсатты жасушалардағы гормондардың әсер ету механизмдері.

Гормонның құрылымына байланысты өзара әрекеттесудің екі түрі бар. липофильных молекуласы гормондар, (мысалы, стероидты гормондар) болса, онда ол мақсатты жасушаларының липидтік сыртқы қабаты мембраналар арқылы еніп мүмкін. Егер молекула үлкен немесе полярлы болса, оның жасушаға енуі мүмкін емес. Сондықтан липофильных рецепторлардың Гормондардың мақсатты жасушаларының ішіндегі және гидрофильді арналған — рецепторларға сыртқы мембрана табылды.

Жасушаішілік дабылдың түрленуін механизмін м.а. гидрофильді молекулалардың жағдайда гормондық сигналдарына ұялы жауап. Бұл екінші медиаторлар деп аталатын заттардың қатысуымен орын алады. Гормондардың молекулалары әртүрлі және әртүрлі «екінші медиаторлар» — жоқ.

Сигналдарды берудің сенімділігі гормонның рецепторлық ақуызға өте жоғары жақындығын қамтамасыз етеді.

Гуморальды сигналдардың ішінде жасушааралық өтуге қатысатын делдалдар қандай?

Бұл циклдік нуклеотидтер (цАМФ және цГМФ), инозит трифосфат, кальций-түптеу ақуыз — calmodulin, кальций иондары, циклдік нуклеотидтер синтезіне қатысатын ферменттер, сондай-ақ ақуыз — ақуыз фосфорлану ферменттер. Бұл заттардың барлығы мақсатты жасушалардағы жекелеген фермент жүйелерінің қызметін реттеуге қатысады.

Гормондардың және жасушааралық медиаторлардың әрекет ету механизмдерін егжей-тегжейлі талқылайтын боламыз.

 

Сигнал молекулаларынан мақсатты жасушаларға сигнал берудің екі негізгі жолы бар: мембраналық әрекет механизмі:

аденилат циклида (немесе гуанлат циклаза) жүйесі;

фосфоинозит тетігі.

Циклдің рөлін гормондардың әсер ету механизмінде анықтамас бұрын, осы жүйенің анықтамасын қарастырайық. белсенді гуанилатциклазы жүйесі — жасуша мембранасының өткізгіштігінің реттейтін проарретировано adenozintsiklofosfata тұратын жүйе, adenylate белсенді гуанилатциклазы және фосфодиэстеразы, тірі жасушалардың көптеген метаболикалық процестерін реттеу қатысады, белгілі бір гормондардың әрекет байланыстырушы қызметін атқарады. Яғни, циклдің рөлі гормондардың әсер ету механизмінде екінші медиаторлар болып табылады.

«Аденилат циклаза-камп» жүйесі. Аденилат циклді мембраналық фермент екі нысанда болуы мүмкін — белсендірілген және активтендірілмеген. adenylate белсенді гуанилатциклазы белсендіру GS-ақуыз магний және оның adenylate белсенді гуанилатциклазы жандандыру сақтауды тудырады, содан кейін нақты нормативтік ынталандырушы ақуыздың (МБҚ-ақуыз), міндетті гуанин нуклеотида (GTP) әкеледі гормондар-рецепторлық кешенді қалыптастыру арқылы әсер етеді. Сондықтан гормондар глюкагон, thyrotropin, parathyrin, вазопрессин, гонадотропин және басқаларды белсендіру adenylate белсенді гуанилатциклазы әрекет. Кейбір гормондар, керісінше, adenylyl белсенді гуанилатциклазы тежейді (соматостатин, Ангиотензин II, және т.б.).

Жасушаішілік белоктар көптеген фосфорлану қамтамасыз ету, ұялы цитоплазмасында ақуыз киназы іске қосады АТФ синтезделетін adenylyl белсенді гуанилатциклазы цАМФ, әсерінен. Бұл мембраналық өткізгіштігін өзгертеді, яғни. гормондардың метаболизмі және, тиісінше, функционалдық ауысулар үшін тән. цАМФ жасушаішілік әсерлер, мембраналық ақуыз молекуласының рецепторлардың гормондардың болуын саралау тарату процестерін әсер, сондай-ақ көрсетілген.

«Гуанилат циклис — cGMP» жүйесі. мембраналық guanylate белсенді гуанилатциклазы белсендіру гормон-рецепторлық кешенінің тікелей әсерінен емес, және жанама иондалған кальций және қышқылдану мембраналық жүйесі арқылы. Сондықтан олардың әсерлері Жүрекшелер natriuretic гормонын жүзеге асыруға — atriopeptid, ткань гормондарын тамыр қабырғасын. Көптеген маталардағы cAMP және cGMP-ның биохимиялық және физиологиялық әсері керісінше. Мысалдары цАМФ және ішек тегіс бұлшық және лагерь цГМФ тежеу ​​цГМФ ынталандыру тежелудің әсерінен жүрек бағамы ынталандыру жатады.

adenylyl белсенді гуанилатциклазы немесе guanylate белсенді гуанилатциклазы жүйелері Сонымен қатар инозит трифосфат және кальций иондары мақсатты жасушаларының ішіндегі ақпарат беру механизмі, сондай-ақ бар.

Инозит трифосфат — күрделі липидті алынған зат — инозит. фосфолипазы «С», мембраналық ақуыз рецепторлық жасушаішілік доменіндегі конформациялық өзгерістер нәтижесінде іске қосылған — бұл арнайы ферменттер нәтижесінде қалыптасады.

Бұл фермент молекуласының phosphatidyl-инозит-4,5-biphosphate және нәтижесінде қалыптасады diacylglycerol және инозит үшфосфаты жылы phosphoester облигацияны гидролиздеу.

Ол diacylglycerol және инозит үшфосфаты қалыптастыру жасушасындағы иондалған кальций концентрациясын арттырады екені белгілі. Бұл түрлі белсендірілген ақуыз киназе оның ішінде жасушаларының ішінде көптеген кальций тәуелді ақуыздар, жандандыру әкеледі. Мұнда, adenylate белсенді гуанилатциклазы жүйесін жандандыру сияқты, сигнал беру, сахналық гормонының әрекетке ұяшықтың физиологиялық жауап әкеледі жасушаішілік ақуыз фосфорлану, болып табылады.

calmodulin — мақсатты ұяшыққа phosphoinositide дабыл тетігі арнайы кальций байланыстыратын протеинді қатысады. Бұл төмен молекулалық салмағы ақуыз (17 кДа), 30% теріс зарядталған амин қышқылдарының (Glu, ASP) тұратын, және белсенді Ca + 2 байлап сондықтан қабілетті. Calmodulin бір молекуласы 4 кальций байланыстыратын учаскелерге ие. Ca + 2 есебімен реакция кейін конформациялық өзгерістер calmodulin молекуласы және «Ca + 2-calmodulin» кешені өтеді қызметін реттейтін қабілетті болып (allosterically кедергі немесе белсендіру) Көптеген ферменттер — adenylyl белсенді гуанилатциклазы фосфодиэстеразы, Ca + 2, Mg + 2-ATPase және әртүрлі протеинкиназы.

сол ферментінің изо  кешені «Ca + 2-calmodulin» атты экспозиция бойынша әр түрлі жасушаларда (мысалы, adenylate белсенді гуанилатциклазы түрлі типті) кейбір жағдайларда белсендіру бар, және т.б. — лагері қалыптастыру реакция тежелу. аллостерическим орталықтары изоферментов түрлі амин радикалдар және + 2-calmodulin әр түрлі болады Ca кешенін әрекетке олардың реакциясын қамтуы мүмкін, өйткені бұл түрлі құбылыстардың пайда.

Осылайша, мақсатты жасушалардағы гормондардың сигналдарын беру үшін «екінші медиаторлар» рөлінде:

циклдық нуклеотидтер (c-AMP және c-GMP);

Ca иондары;

«Са-калмодулин» кешені;

диацилглицерол;

инозит трипосфат.

Осы делдалдардың көмегі арқылы мақсатты ұяшықтарда гормондардан ақпаратты беру тетіктері жалпы сипаттамаларға ие:

сигнал беру кезеңдерінің бірі белоктардың фосфорлануы;

активацияның тоқтатылуы процестердің өздері қатысатын арнайы механизмдердің нәтижесі болып табылады — теріс кері байланыс механизмдері бар.

Гормондар дененің физиологиялық функцияларының негізгі гуморальдық реттегіштері болып табылады, олардың қасиеттері, биосинтетикалық үрдістер және әрекет ету механизмдері енді жақсы белгілі. Гормондар мақсатты жасушаларға қатысты өте ерекше заттар болып табылады және өте биологиялық белсенділігі жоғары. 

  1. Простагландиндердің және тромбоксандардың құрылымы, биологиялық рөлі 

Простагландиндер — молекулада 20 көміртек атомы бар полиқанықпаған май қышқылдарының туындылары болып табылатын биологиялық белсенді заттар. Простагландиннің биологиялық әсері әртүрлі; простагландиннің негізгі биологиялық әсерлерінің бірі әртүрлі органдардың тегіс бұлшықетінің тонусына әсер етеді. Простагландиндердің асқазан қышқылы секрециясын азайту және оның қышқылдығын төмендететін, қабынудың медиаторлар болып табылады және аллергиялық реакциялар репродуктивті жүйесінің әр түрлі бөліктеріндегі тартылған, бүйрек қызметін реттейтін маңызды рөл түрлі эндокриндік бездердің әсер атқарады. Простагландин биосинтезін бұзу ауыр патологиялық жағдайлардың дамуына себеп болады. Синтетикалық және жартылай синтетикалық простагландиндер дәрілік заттар ретінде қолданылады.

30-шы жылдардың ортасында. Қуық асты безінің обыры (простата) ол олар тек простата өндіріледі деп болжанса, простагландиндердің деп аталатын биологиялық белсенді зат, сығындысы табылған швед ғалымы Эйлер (V. Эйлер). Кейінірек простагландин барлық органдар мен тіндерде қалыптасады. 1962 жылы простагландиндердің химиялық құрылымы анықталды. Простагландин молекуласының көміртекті қаңқасы бес мүшелі сақина мен екі бүйір тізбектің формасына ие екендігі анықталды. Простагландинді пропановой қышқылының туындылары ретінде қарастыруға болады — табиғатта жоқ, бірақ синтетикалық түрде алынған қосылыс.

20 жуық түрлі простагландиндер белгілі. Құрылымға қарай, олар латын алфавитінің әріптерімен белгіленетін бірнеше түрге бөлінеді: A, B, C, D, E, F және т.б. Әрбір типтегі простагландиндер молекуланың бүйір тізбектеріндегі қос байланыстар санына байланысты 1, 2 және 3 серияларға бөлінеді. түріне қатысты және т.б. сериясы простагландиндер PGE2 (PGE2), PGD1 (PGD1), PGN2 (PGH2), жәйттерді

70-ші жылдары ол адамдар мен жануарлардың қалыптасады деп табылған және тромбоциттер полиқанықпаған май қышқылдарының басқа да биологиялық белсенді туынды болды — тромбоксаны (TX). Тромбоксандарды Б. Самуэлсон бастаған швед биохимиктері тобы анықтады. тромбоксанов бастап простагландиндер А және тромбоксаны (Txa және TXB) ажырата онда құрылымдар байланысты, алты-мүшесі сақина oksanovogo бес-мүшелі цикл орнына молекулада бар сипатталады. Екі түрдегі тромбоксандар, өз кезегінде, простагландиндермен бірдей қағида бойынша 1, 2 және 3 серияларға бөлінеді.

Адам мен жануарлардың простагландиндердің және тромбоксаны ортақ Прекурсорлар қалыптасады — көміртек атомдары мен молекулаларының қос облигациялар тиісті санымен маңызды полиқанықпаған май қышқылдары, оның ішінде линолеум және арахидон қышқылдары. биосинтезінің жылдамдығын шектейтін фактор бос май қышқылдарының prostagladina жалпы саны (бассейн) болып табылады, алайда полиқанықпаған май қышқылдарының құрамында триглицеридтер, фосфолипидтер мен холестерин эфирі гидролиттік бөлшектемей әсер зат, простагландин қалыптастыру қарқынын бақылауға алады. Сондықтан, катехоламинов, брадикинин, ағзадағы май қышқылы шығару ангиотензин II себептері арттыру, осылайша жанама простагландиндердің қалыптастыруды ынталандыру. Шамасы, простагландиндердің биосинтезін, ишемиялардағы тромбоксандарды немесе жасушадағы механикалық әсерді ынталандырудың бірдей механизмі. Кортикостероидтық гормондар, керісінше, простагландин мен тромбоксандардың биосинтезін басады, себебі олар май қышқылдарының босатылуын тежейді. тромбоксан А2 қалыптастыру — белгілі бір қосылыстар сияқты, май қышқылдарының асқын ретінде простагландиндердің және тромбоксанов жекелеген түрлерін қалыптастыру нақты простагландин I2- (простагландин немесе простациклин I2) және имидазол биосинтез кедергі әсер етеді. есірткі бірқатар олардың жалпы санын, сонымен қатар жекелеген түрлерін және сериясы арасындағы қарым-қатынасты ғана емес, өзгерту простагландиндердің және тромбоксанов қалыптастыру бойынша айқын әсері бар. мысалы, қабынуға қарсы әсері бар препараттар, — салицилатов, индометацин (индометацин), Brufen т.б. -. алғашқы қадам prostglandina катализдейді. Бұл простагландиндердің және тромбоксандардың қалыптасуының төмендеуіне әкеледі.

Простагландиндер мен тромбоксандар қысқа мерзімді қосылыстар болып табылады. Олардың кейбірінің жартысы бірнеше секундта есептеледі. простагландиндердің жылдам жою, олардың әсерлерін оқшаулау туғызады — простагландин олардың синтез сайтында ең алдымен жұмыс істейді. олардың тез залалсыздандыру үшін жетекші Простагландин зат алмасу барлық ұлпаларында, бірақ әсіресе өкпе, бауыр мен бүйрек жүзеге асырылады.

Овуляция процесі үшін простагландиндер қажет; олар аналық қызметі туралы, жұмыртқа және сперматозоидтар ілгерілетуде оңтайлы ықпалын, және қалыпты еңбек үшін қажетті болып табылады: әлсіз еңбек қызметі және perenashivanie жүктілік AP өндіру түсік тастауға және шала туған балалардың тудыруы мүмкін БП болмауына байланысты, және артты. Туған П. кіндік тамырларының жабу және проток артериялық реттейді.

Простагландиндер ерекше рецепторларға әсер етуімен қатар, жасушаның функционалдық құрылымына тікелей әсер етеді. Есірткі ретінде простагландиндер еңбекке ынталандыру, еңбекке ынталандыру және ынталандыру үшін қолданылады және жүктілікті тоқтатады. Терапиялық дозада простагландиндер ана мен ұрыққа теріс әсер етпейді. Жатырдың простагландиннің енгізілуіне сезімталдығы әр түрлі жүктілік кезеңдерінде әр түрлі болады; өте ерте және ынталандырушы әсерін одан кейінгі кезеңдері оңай туындаған, және есірткі миометрий простагландина енгізу арасындағы нашар әрекеттеседі отыр. аборт индуцирующего мақсатында простагландин пайдалану Қарсы, еңбек қызметінің толқулар мен ынталандыру ауыр соматикалық аурулар, простагландиндердің есірткі, аллергиялық реакция, демікпе, эпилепсия, жатырдың туралы тыртық болып табылады. 

  1. ІСБ

Қалқанша безі.

Қалқанша безі дәнекер тінінің жұқа қабаттарымен қоршалған

фолликулалардан тұрады.

Фолликула жанындағы жасушаларда тиреокальцитонин(синонимі

каьцитонин)  түзiледi.  Фолликуланың iшiндегi коллоидта екi гормон – трийодтиронин (Т3) және тетрайодтиронин (Т4) немесе тироксин синтезделедi .

Тиреоидты гормондар. Химиялық табиғаты: тироидты гормондар  бос

күйіндегі тирозиннен немесе 10 полипептидтік тізбектен тұратын белок тиреоглобулиннің құрамындағы тирозиннен түзіледі. Гормондардың түзілуі  тиреоциттерде немесе фолликуллалардың iшiндегi коллоидта жүреді. Ион түрінде түскен иод қалқанша безінде молекулалық формаға (J2) айналады. Тирозиннің  йодталуы С-3 және С-5 орында өтедi.

Әсер ету механизмі: екі  гормонда екіншілік және үшіншілік механизм бойынша әсер етеді.

Гипофиз – Бассүйектің гипофиз ойығында орналасқан маңызды без. Ол ағзадағы барлық бездердің жұмысын бақылайды

 

ТТГ, СТГ, ЛГ, ФСГ; АКТГ, МСГ гормондары аденогипофизде синтезделеді.Нейрогипофизде гипоталламустан түзілетін вазопрессин мен окситоцин пісіп- жетіліп ағзаға таралады.

Бүйрек үсті безі.

Химиялық табиғаты:  Олар холестериннің туындысы.

Гормондардың құрылыстарындағы  ортақ ерекшелігі:

  1. Циклопентанпергидрофенантреннiң сақинасы бар.
  2. А — сақинасында С4 пен С5 арасында қос байланыс , С3-те кето-тобы С=О, С10 мен С13  — метил тобы  бар.

          Әсер ету механизмi: барлық кортикостероидтар 2-лік механизммен әсер етеді, олардың рецепторлары жасуша ішінде орналасады.

Зат алмасуына әсер етуiне және түзілетін орнына байланысты  КС –тарды үшке бөледi:1-ші қабаатта (шоғырлы аймақта ) глюкокортикостероидтар (ГКС), 2-ші қабатта (шумақты аймақта) минералокортикостероидтар (МКС),   3-ші қабатта  (торлы қабатта) андрокортикостероидтар (АКС).

ГКС бүйрек үсті безінің қыртыс қабатының шоғырлы аймағында синтезделедi. Биологиялық активтілігі кортизол(гидрокортизон)>кортикостерон>кортизон реті бойынша төмендеп отырады.

         Нысана жасушалары: терi, көк бауыр, тимустың жасушалары, бауыр, май, лимфоидты, дәнекер және бұлшық ет тіндерi.

         Физиологиялық әсерi. ГКС жалпы әсері катаболикалық , ал бауырда анаболикалық әсер көрсетеді.

Ұйқы безі

Ұйқы безі–экзокринді және эндокринді аралас секрециялық без. Оның сыртқы секреторлық қызметi – ұйқы безі сөлі мен ас қорыту ферменттерiн , ал iшкi секреторлық қызметi 4 гормонды: инсулина, глюкагон, соматостатин және панкреатидтiк полипептид бөлiнуiмен сипатталады: α (А) жасушаларда (оның үлесіне -25% келеді) — глюкагон, β (В) жасушаларда (70%)  — инсулин, Д- жасушаларда (5%)  соматостатин, Ғ — жасушаларда (аз мөлшерде,ізі ) панкреатидтiк полипептид түзіледі.

Инсулин  Лангерганс аралшықтарының бетта жасушаларында  түзіледі. Инсулин жәй құнсыз белок ,  молекуласында метионин мен триптофан жоқ. 51 АҚ-ның қалдығынан тұратын  екi  тiзбектен құралған полипептид .Бiреуі А тізбек 21 АҚ калдығынан, 2-шiсi В-тізбек 30 АҚ қалдығынан тұрады. Олар бiр-бiрiмен  екі дисульфидтік көпiршелерi арқылы байланысқан, ал А тізбекте бір тізбек ішілік дисульфидтік көпірше бар.

 

  1. Гормондардың бөлінуінің реттелуі 

Гормональдық реттелуі, жануарлардың өмірі реттеу және адам денесі, қанға шығарды гормондар қатысуымен жүзеге асырылады; тығыз реттеу және үйлестіру функцияларын жүйке және гуморальді жүйелерге байланысты өзін-өзі реттеу функцияларын жүйелерінің бірі.

Ең маңызды биологиялық процестердің бірі оларға жасушаларының және метаболизмі мен тіндер мен органдардың басқа да функцияларды қамтамасыз ету үшін қажетті мөлшерде айналымға енгеннен білім, оқшаулауды қамтамасыз ететін, гормонын бездер реттеу болып табылады. нормативтік жүйесінің құрамдас бөліктері, ол метаболизм және гормондардың өнімдері қамтиды үшін қажетті болып табылатын гуморальдық факторлардың, нейро-гормоналды және жүйке факторлар болып табылады.

Гормондардың секрециясын реттеу бірнеше өзара байланысты тетіктермен жүзеге асырылады. Оларды бүйрек үсті бездерінің басты глюкокортикоидтық гормоны кортизолдың мысалынан көруге болады. Оның өнімдері гипоталамус деңгейінде әрекет ететін кері байланыс механизмі арқылы реттеледі. Гипофиз кортикотропин (АКТГ) ынталандыру факторы секрециясын — кортизола деңгейін төмендеген кезде, гипоталамус кортикотропин қан құпиясын. АКТГ деңгейін арттыру, өз кезегінде, қан кортизола артады, нәтижесінде бүйрек үсті бездері кортизола секрециясын ынталандырады. Кортизол деңгейінің жоғарылауы кері әсер механизмі арқылы кортиколибиннің босатылуын тоқтатады, ал қандағы кортизолды азайтады. Кортизолдың секрециясы тек кері байланыс механизмі арқылы ғана реттеледі. Мысалы, стресс кортиколибиннің босатылуын тудырады, сондықтан кортизол секрециясын арттыратын реакциялардың барлық сериясы. Сонымен қатар, кортизолдың секрециясы күнделікті ритмге ұшырайды; ояту кезінде өте жоғары, бірақ ұйқы кезінде бірте-бірте ең төменгі деңгейге дейін төмендейді. Басқару тетіктері гормондардың метаболизмі мен белсенділігін жоғалту жылдамдығын қамтиды. Мұндай реттеу жүйесі басқа гормондар үшін жарамды.

Ең бастысы, орталық жүйке жүйесі гормондардың бөлінуін реттеуде. One vazhneyschih орталық жүйке жүйесінің бағыттары, координаттары мен эндокриндік бездерінің функциясын бақылайды, neurosecretory ядролар және аденогипофиздің гормондардың синтезін және секрециясын реттеу мәселелерімен айналысатын орталықтар жерсіндірілген гипоталамус, болып табылады. Гипоталамус-гипофиз реттеу анық өзара іс-қимыл әр түрлі деңгейлерін бөлінген кері байланыс принципі бойынша жұмыс істейді тетіктерін жүзеге асырылады (1-сур.).

«Ұзын» бойынша айналым қандағы гормондардың концентрациясы түрлі деді орталықтары әсер (ол supragipotalamicheskimi және орталық жүйке жүйесінің басқа да салаларда бар болуы мүмкін) перифериялық эндокриндік гипофиздің және гипоталамус орталықтармен кері байланыс контуры өзара іс-қимылды білдіреді.

тропикалық Гипофиз гормондары арттыру кезінде кері байланыс тізбегі осы өзара іс-қимылды түсіну «қысқа» бойынша (мысалы, АКТГ) өзгертеді және модуляция секрециясын және gipofizotropnogo гормонын (бұл жағдайда ОАА) босатыңыз.

«Сверхкороткие» кері байланыс ілгек — гипоталамус арасындағы өзара іс-қимыл түрі, бір гормон gipofizotropnogo босату секреция және басқа gipofizotropnogo гормонының шығару процестерін әсер онда. Мұндай кері байланыс кез-келген эндокринді безде кездеседі. Осылайша, (ұяшықтан ұяшыққа) осы нейрондардың Аксонов арқылы және ұялы ұялы өзара арқылы окситоцина немесе вазопрессин босату осы гормондар шығарады нейрондардың белсенділігін өзгертеді. Тағы бір мысал, пролактин босату және mezhvaskulyarnye кеңістігіне оның диффузиялық laktotrofy секреция пролактина тежеу ​​кейін көрші әсері әкеледі.

«Ұзақ» және «қысқа» кері байланыс тізбектері «тұйық» түрдегі жүйе ретінде жұмыс істейді, яғни, өзін-өзі реттейтін жүйелер болып табылады. Дегенмен, олар ішкі және сыртқы сигналдарға жауап береді, өзін-өзі реттеу қағидатын (мысалы, стресс жағдайында және т.б.) қысқа уақытқа өзгереді. Сонымен қатар, бұл жүйелерге күн мен түннің өзгеруіне байланысты биологиялық цирагандық ырғақты қолдайтын механизмдер ықпал етеді. Циркадий ырғағы органның гомеостазын реттейтін жүйенің құрамдас бөлігі болып табылады және қоршаған ортаның өзгеретін жағдайларына бейімделуге мүмкіндік береді. «Биологиялық сағат» — күн-түні ырғағы орталық тәуліктік механизмін қалыптастыру үшін, ол бірге эпифиза безінің отырып, suprachiasmatic ядросы үшін көз торының орталық жүйке жүйесіне беріледі туралы ақпарат. Күндізгі және түнгі механизмдермен қатар осы «сағат» уақытында басқа реттегіштер (дене температурасының өзгеруі, демалу, ұйықтау және т.б.) қатысады.

 

Қорыта келе,  гормондардың биологиялық белсенділігі өте жоғары екенін айтқым келеді. Олар өте күрделі химиялық құрылымға, әрекеттесу механизміне және метаболизмде үлкен мәнге ие. Кейбір эндокриндік бездердің функциясының бұзылуы басқа бездердің және жүйке жүйесінде де әсер етуі мүмкін. Осыған байланысты медицинада гормондардың терапиялық қолданылуы бар. Гормондар туындаған гормонының тапшылығы ауыстыру немесе толықтыру үшін эндокриндік бездердің кез келген істен жағдайларда, ең алдымен, пайдаланылады. Алғашқы эффективті гормональды препарат 1891 жылы ағылшын дәрігері Г Марридің микседемияны емдеуі үшін қолданылған қойдың ауруынан болатын сығындысы болды. Қазіргі таңда гормоналды терапия кез-келген эндокринді бездің жеткіліксіз секрециясын жасай алады; жақсы нәтижелерді алмастыру терапиясы, белгілі бір безді алып тастағаннан кейін жүзеге асырылады. Гормондарды бездерді ынталандыру үшін де қолдануға болады. Гонадотропиндер, мысалы, гонадаларды ынталандыру үшін қолданылады, атап айтқанда, овуляцияны ынталандырады.

Қазіргі уақытта гормоналды препараттар медицина барлық салаларында қолданыла бастады. Гастроэнтерологтар аймақтық энтеритке немесе шырышты колитке кортизон тәрізді гормондарды қолданады. Дерматологтар эстрогенді безеулермен және кейбір тері ауруларымен — глюкокортикоидтермен емдейді; аллергияның көмегімен АСТЖ және глюкокортикоидтер демікпе, зәр шығару және басқа да аллергиялық ауруларды емдеуде қолданылады. Эпифиз (сүйектің өсіп бөлігі) жабу және, осылайша, шамадан тыс өсуіне жол бермеу үшін тәбетті жақсарту және баланың өсуіне, сондай-ақ эстроген жоғары дозасын жеделдету қажет болған анаболический заттардың жүгінбей педиатрлар.

Органдарды трансплантациялау кезінде трансплантациядан бас тарту мүмкіндігін азайтатын глюкокортикоидтер қолданылады. Эстрогендердің менопауза кейін сүт безінің метастатикалық қатерлі ісігімен ауыратын таралуын шектеуге болады, және Андрогены менопауза бұрын сол мақсат үшін пайдаланылады. Урологтар протеин қатерлі ісігінің таралуын бәсеңдету үшін эстрогендерді пайдаланады.

 

Экогенетика

0

 

Экогенетика.

 

Экология мәселесіндегі қоғамдық назар кенеттен пайда болады, Ю. Одумның қозғалысты «қоршаған ортаның мәселесіне жалпылық қамқорлық» деп атағаны 60-жылдардың ортасында атала бастады.

Ғылыми техникалық революция көрінісінде адамзат бірінші рет өзінің ұзақ эволюциясында барлық планета масштабында үлкен қысыммен барлық тіршілікке, сонымен қатар адамдармен қақтығысты, химиялық, физикалық, биологиялық табиғатымен зиян тигізеді.

Барлық жерге тараған (атмосфера, су, топырақ) адамдардың денсаулығына әсер етеді.

Факторлар жиынтығымен және факторлар зияндығымен дәлелдейтін жүйені құрастыруын қажет етеді.

ЭКОГЕНЕТИКА ecogenetics

Экогенетика – адам организмінің сыртқы ортадағы әртүрлі агентеріне реакциясындағы генетикалық факторлар ролін зерттейтін адам генетикасының бөлігі (көбінесе химиялық заттарға).

Экогенетика объектісінің классикалық мысалы болып – глюкоза-6-фосфатдегидрогеназа жетіспеушілігімен сипатталатын патологияның дамуына бұршақтардың (бобы) әсері болып табылады (азық-түлік ретінде).

Экогенетика бөлігі болып факмакогенетика саналады. Экогенетика концепциясын Г. Брюэр 1971 жылы ұзынған.

Экогенетика – детоксикацияға жауап беретін ген (ағзадан зиянды заттардың шығарылуы құрамында темекі түтіні, т.б.), екі формада болады – белсенді және белсенді емес. 48% жуық адамдарда ол белсенді емес – оларға темекі шегу өте зиян. Бірақ бұл адамдар антиоксиданттарды жақсы сіңіреді – витамин С, А, Е т.б., олар геннің белсенді еместігін орнын басады. Детоксикация геннің максималды белсенділігі, тәжірибеде антиоксидантты қажет етпейді: оларда сыртқы факторлардан қатерлі ісіктің пайда болу мүмкіндігі минималды.

Экогенетика ғылымының мақсаты – экология болып табылады.

«Экология» термині (гректің «ойкос» — үй, «логос» — ілім, ғылым), 1866 жылы неміс биологы Эрнст Геккельмен ұсынылды. Гипократ, Аристотель және басқа ежелгі грек философтарының және «биологиялық жаңа туу ХVIII – XIX ғғ» ұлы ғалымдардың еңбектерінде экологиялық сипат жатыр. Сонымен қатар ұмытылған ғалым В.М.Флоренский жұмысы «Усовершенствование и вырождение человеческого рода» (1865), бұл жұмыста осы уақытқа дейін қоршаған орта факторларының адамның өзгеруіне, тұқым қуалаушылығына әсер етуі туралы айтылып, оқылады. Э. Геккель кезінен экология ғылым ретінде анықталғаны өзгермеген және ғылым барлық организмдердің және функционалды процестердің «табиғи үйде» тұратының қамтиды. Бұл ғылымда организм мен қоршаған орта арасындағы байланысына ерекше жауап аударылады.

Қазіргі уақыттағы (жетілген) экология өмір ұйымы деңгейінің концепциясынан анықталады, олар өзіндік биологиялық спектр құрайды. Әр деңгейде (біріккен қоғам, популяция, ағза, мүше, жасуша, ген) нәтижесінде қоршаған физикалық ортада (энергия және зат) функционалды жүйе пайда болады (генетикалық, жасушалық, мүшелік, ағзалық жүйесы, популяциялы және экожүйелі). Экология спектрдың оң бөлігіндегі жүйелердің зерттейді. Бірақ сол жақты спектр экологиялық ғылымда қай орында тұрады, гендер және генетикалық жүйе? деген сұрақ туындайды. Осы кезде Н.В.Тимофеева-Ресовскойды еске алған жөн, ол «экология» терминін жақтары қоймаған, ал Э.Геккель оны жеңіл оймен ғылымды «бәрі туралы және тағы бір зат туралы» еңгізді деп ойлады. Бірақ егер қазіргі уақыттағы экологияның барлық функционалдық процестерді қамтуының жалпы тенденциясымен жүретін болса, адам ағзасының генетикалық реакциясымен генетикалық жүйесі қоршаған орта факторларына экологияның назарында болу керек. Генетикалық салалардың зерттеуде осылар басты орын алады – экологиялық генетика (экогенетика).

ЭКОГЕНЕТИКА КОНЦЕПЦИЯСЫ

1971 жылы Брюэр дәрілік препаратарға сезімталдықтың түрлі мысалдарын анықтай отырып реакциялардың ұқсастығын, дәріден басқа орта факторларының ұқсастығын анықтады. Осылай бір терминде тұқым-қуалаушылық пен экологияның экогенетика байланысы анықталды.

Экогенетиканың жұмысшы гипотезасы биохимиялық ерекшеліктер (биохимиялық даралық) организмның кез-келген сыртқы әсерлерге реакциясының сипатын анықтайтынын тұжырымдаған.

50 жылдарда спецификалық ферменттердің белсенділігінен өзгерген патологиялық реакция факторлары жиналған.

Соғыс кезінде Кореяда (1950-1952) барлық Америка солдаттары малярияға қарсы примахин препаратымен алдын алу шара ретінде емдік курс қабылдаған. 10% қара нәсілді солдаттар және 1-2% ақ нәсілді солдаттарда 1000 ішінде тамырлы гемолитикалық реакция дамыған. Ертерек ұқсас реакциялар қара нәсілді науқастарды сульфаниламидтермен емдеген кезде байқалған.

Сонымен қатар Сардини тұрғындарының бұршаққа (конские бобы) реакция байқалған. Басында бұл айғақты иммунды механизм әсері деп түсіндірмек болды. Бірақ нәтижесінде лимитті фактор Г-6-ФДГ жетіспеушілігі және осы ферменттің жетіспеушілігімен байланысты гемолиз болып табылады.

Кейін осы дәрілер тобына реакцияның тағы бір ерекшелігі табылды. Гемолиз көбінесе еркектерде көп кездеседі, әйелдерге қарағанда. Қосымша зерттеулер қажет болды. Басында эритроциттегі глутанион деңгейін қисық бөлінуін зерттеді.

Афроамерикандықтарда айқын байқалатын бимодалды сипаты бар қисық бөлімділері табылды, бірақ популяцияның маңызды бөлігінде глутанион деңгейін төмен болды. Афроамериканды әйелдердің тобында қисық солға қарай ығысқан, ал глутанион деңгейі аз науқастарда, еркектерге қарағанда аздау. Осыдан қорытынды шығарылдыз, бұл белгі V хромасомамен байланысқан. Келесі жұмыстар туыстарының анализімен, гениологиялық берілгендермен байланысты болды. Зерттеген кезде адам популяциясында бірнеше сирек кездесетін Г-6-ФДГ типтері табылған, олар бір-бірінен ферменттің белсенділігімен, электрофоретикалық қозғалғыштығымен әртүрлі буфермен жүйеде, белсенді ферменттердің рН тәуелділігімен, термотұрақтылығымен, т.б.  ерекшеленеді.  Қазіргі  уақытта Г-6-ФДГ-ның 300 вариантын бөледі. Генетикалық анализді ДНҚ деңгейіне ауыстырғанда Г-6-ФДГ генінде мутацияның үлкен көлемі байқалды (Х хромасомасында орналасқан). Бұл мутациялар үзілмейтін фенотиптер топтарын түзеді.

Берілген мысалдың көрінісі экогенетиканың концептуалды жағдайымен түсіндіріледі.

Олардың бастысы: полиморфизм (ДНҚ деңгейіндегі биохимиялық) генетикалық субстрат болып табылады. Онда ауруға сезімталдық пен тұрақтылық, дәрілік терапияның әффектілігінен құрылады. Тек мутациялық бір бөлігі жеке локуста аурудың дамуына келесі ауру сезіледі реакциясына әкеледі.

Осыған дейін сыртқы орта реакциясына біркелкі емес реакцияның моногенді сипаты ретінде айтылады.

Осы топқа экопатологиялық реакцияның туыстарда кездесетін жағдайларға болжам бола алады. Сонымен қатар, қазіргі уақытта адам хромасомасының генетикалық картасында гендердің локусы белгіленген.

Патологиялық реакцияның моногенді сипаты экогенетикалық жауапты қадағалайтын полигенді деңгейлермен бірге болады. Бұл жағдайларда экологиялық факторларға реакциясында көптеген гендердің қатысуын дәлелдеуі сәйкестендіруде құрылады.

Экогенетика мәселесін 3 аспектіде қарастырайық: фармакогенетика, табиғи-климатты тұрмыстың факторға патологиялық реакциялар, кәсіби зияндар, мутогенездің экогенетикалық аспектісі.

ФАРМАКОГЕНЕТИКА

Фармакогенетика – бұл клиникалық фармакологияның бөлігі, генетикалық факторлардан дәрілік заттардың, токсикалық эффектісі және емдік тәуелділігін зерттейді. Дәрі қабылдағанда бірдей дозада берсе науқастарда сезімталдық байқалатыны әр дәрігерге белгілі.

Дәрілік заттардың  көп бөлігі бауырда метоболизацияланады және оларға 3-10 ретті индивидуалды өзгергіштік көрсетіледі. Осы өзгергіштікті анықтайтын себептердің бірі – фермент белсенділігіндегі генетикалық детерминация, дәрілік заттарды метализациялайды.

Дәрілік заттардың метаболизмге белсенділігі 10 шақты рет өзгерген жағдайда, 2 немесе 3 максимумы болады (би немесе тримодалды бөліну), яғни дәрі метаболизмінің полиморфизмі. Бөлінудің бимодальділігі фенотип популяциясындағы дәрілік заттарды тез және баяу метаболизмдерін дәлелдейді.

Қазіргі уақытта препараттардың стандартты дозасын еңгізгенде көптеген аномалиялы реакция байқалған. Көбінесе ацетилдеудің полиморфизмі және қышқылдататын полиморфизмі маңыздарын алады.

Ацетилдеу полиморфизмі туберкулезге қарсы изониазид препаратын зерттегенде анықталады, тез ацетиляторларда жәй ацетиляторларға қарағанда 2 есе тез. Кейін фенотиптерінде новокаинамидтің, апрессиннің, кофеиннің, сульфаниламидті препараттардың ацетилденуі бұзылғанын байқаған.

Науқас фенотипі ацетиляторы мен осы препараттары кері әсерлерінің арасындағы тікелей байланыс орнатылған.

Иониазидтің баяу метаболизмі бар науқастар арасында перифериялық жүйке жүйесінің зақымдалуы БМ-ға қарағанда 7 есе жоғары. БМ – ММ фенотипінің популяция аралық түрлері бар. Еуропалық популяцияда баяу ацетилятор бөлігі 59%, ал афроамерикандықтарда – 55% жуық, монголоидты – 10-22%.

Спортеин – дебризохинде типтің қышқылдық полиморфизмі гипотензивті препараттардың – дебрихозин және антиаритмиялық – спортииннің биотрансформациясының полиморфизмін зерттеген кезде табылды. Осы екі препараттың метаболизмі цитохром Р-450 (цитохром Р-45011Д6) отбасы изоферментінің қатысуымен жүреді. Осы изофермент 30 дәрілік заттардың метаболизмдеріне қатысады, олардың ішінде трициклды антидепрессанттар (амитриптилин, имипромин, бета-адреноблокаторлары (пропранол), антиаритмиялық дәрі-дәрмектер (пропафенон), нейролептиктер (тиоридазин), фенамин т.б.). ММ спартеин-дебризофенамин фенотипінің адам популяциясында таралуы нашар зерттелген. Алайда монголоидты және афроамерикандық популяцияда сирек кездеседі.

Науқастың метаболитті фенотипінің ақпараты емдеудің эффектілігіне, препараттарға кері әсерін болжамдауға маңызы бар.

ҚОРШАҒАН ОРТА ФАКТОРЛАРЫНА ЭКОГЕНЕТИКАНЫҢ ПАТОЛОГИЯЛЫҚ РЕАКЦИЯСЫ

Индивидтердің дәріге дифференциалды сезімталдығы экогенетикалық патологиялық реакцияның аз бөлігі ғана болады. Олардың көп бөлігі басқа қоршаған орта факторларымен анықталады: табиғи климатты шарттар, кәсіби тұрмыстық зиян, азық-түліктер.

Ерте көрсеткіштерде көрсетілгендей, геномды зерттеумен молекулярлы генетикалық технологиясы адам хромасомасында осы гендерді идентификациялайды және олардың тасымалдаушыларды анықтайтын арнайы тесттер ұсынған. Тестілеу келесі түрде болады: егер ген анық болса, онда белгілерді белгімен белгілейді; (флуоресцентті немесе радиоактивті) және лабораториялық жағдайларда зерттелінетін науқастың анологиялық ДНҚ фрагментін анықтауға қолданған. Бұл жағдайда фрагментті (ген) ДНҚ зонд деп атайды (немесе генетикалық маркер). Сонымен қатар зерттелетін индивидта кез келген мүше белгімен ДНҚ бөлінеді, осы ДНҚ-ны арнайы ферменттермен ерітеді. Содан соң әртүрлі әдістерді қолданып, белгілі генді гибридизациялайды.

МУТАГЕНЕЗДІҢ ЭКОГЕНЕТИКАЛЫҚ АСПЕКТІЛЕРІ

Барлық тірі затқа тұқым қуалайтын өзгергіштік қасиет тән. Оның екі негізгі формасы бар: рекомбинациялы, шағыстыру нәтижесінде болады және мутациялы, гибридизациямен байланыспаған, тірі ағзаның қоршаған орта факторларымен байланыс нәтижесі болып табылады.

«Мутация» термині өткен ғасырдың соңында голланд ботанигі және эволюционисті Г. де Фриз ұсынған, өсімдіктің жаңа түрлерін еңгізген. Рекомбинациялық және мутациялық процесс басты фактор болып табылады, олар эволюцияның барлық негізінде популяцияның тұқым қуалау полиморфизмін құрайды.

Өткен уақытта және осы уақытта адамзат нағыз мутогенді әсерге түседі — әсердің ионды сәулеленуі, космосты сәулелену, вирусты орта. Зиянданған орта эрасы жасанды мутогендермен зияндануы 500 мың жыл бұрын басталған, алғашқы қауым өт тапқан кезде – тағам пиролизі бірінші жасанды мутогендердің пайда болуына әкеледі. Бүгінгі уақытта қоршаған ортада жаңа химиялық байланыстардың өсуін қадағалау керек; адам тұрғылықты жеріне 4,5 млн-ға жуық жасанды синтезделген химиялық байланыстар еңген. Табиғи сәулелену цивилизация сәулеленуі көрінісінде жаңа сәулелену көзі табылған, медицинада қолданылады, ядерлі технологияда қолданылады және т.б. Осы айтылған компоненттердің мутогенді әсері бар, олардың қысымы адамдарға, тіршілікке катастрофиялық жоғарылаған.

Мутационды қысымның адамзаттық популяцияға жоғарылау қаупін шыныменде түсіне отырып, және де ол тұқым қуалаушылыққа, туа пайда болған даму ақауларының, ісіктік аурулардың жиілігінің динамикасында көрсетуі мүмкін бола тұра, тәжірибеде мутационды процестерді зерттеу барысында, сонымен қатар клиникалық бақылаулардың талдамалары кезінде анықталған кейбір маңызды факторлардың маңынан өтпей кетпеу мүмкін емес. Ең алдымен бөлек гендердің мутациясының төменгі жиіліктері анықталған; бір ағзадағы әртүрлі гендердің мутацияларының жиіліктерінің айырмашылығы; ісікті немесе тұқым қуалаушылық аурумен туылған балаларда пайда болған бірдей жағдайда әртүрлі индивидтер мутацияның түрлі жиілігін береді; Бұл бақылаулар мына гипотезаны жақтайды: соңғы патологиялық эффект тек қана мутогенді әсердің арнайылығына ғана байланысты емес, сонымен қатар ағзаның метаболизмінің генотипті ерекшелігіне де байланысты болып келеді (бөлек жасушалардың). Бөлек мутогендерге түрлі индивидуалды сезімталдылықтың механизмдерін түсіну жолында ғана мутогенездің экогенетикалық аспектілерден тұратындаға анық болған секілді.

Шындығында, мутациондық процестің нәтижесін анықтайтын көптеген факторлық ХХ ғасырдың басында зерттеу тақырыбы болып табылатын. Мутогенезд сыртқы орта факторларының ролі үш түрлі: олардың кейбіреулері мутаген болып қызмет атқара алады, сөйтіп дискретті генетикалық өзгергіштікті тудырады; ал басқалары физиологиялық және биохимиялық процестердің тұрақтылығына әсер етуі мүмкін, дисбаланс тудырып, эндогенді мутогенді фонды жоғарылатады; ортаға жағдай жасауы мүмкін, сөйтіп жасушаның функционалды жағдайын анықтайды, бір гендерді белсендіріп және басқа гендерді бәсеңдетеді, олардың табиғаты әртүрлі мутагендердің әсерінің сезімталдылығын анықтайды. Сонымен қатар біріншілікті зақымдалған ДНҚ – ны қалпына келтіретін ДНҚ репарациясының ферменттерінің бар екенін ұмытпауымыз керек. Тек қана ДНҚ репарация жүйесінің жұмысы бұзылған жағдайда ғана нағыз мутацияға айналады.

Мутационды процесті қараудың экогенетикалық ресурсы маңызды болып табылады, өйткені кейбір мутагенді ортаға жоғары сезімталдығы бар адамдарды анықтаған кезінде маңызды, зиянды өндірістік факторлардағы іс-әрекетпен байланысты индивидтердің қауіпсіздігінің биологиялық көрінісін анықтау үшін мүмкіндік береді.

ҚОРЫТЫНДЫ

Қорыта келе, жоғарыда қарастырылған, адамның денсаулығының проблемасымен байланысты экогенетиканың үш аспектісі (фармакогенетика, экопатологиялық реакция және мутагенді әсер ету) экогендік принципке сәйкес емес, бұрыннан анық, тәжірибеде қолданылатын мысалдар айтылып келеді, олар: ауруды емдеу емес, науқасты емдеу болып табылады. Ол тек қана ауырып қалған науқас үшін дұрыс шешім емес, сонымен қатар дені сау адамдардың арасында алдын алу шараларын жүргізу және ұйымдастыру үшін де өте маңызды. Популяция деңгейінде алдын алу шараларын ұйымдастыру мүмкіншілігіне байланысты, кең мағынада оны салауатты өмір салты десе де болады, сөйтіп әр индивидтің генотипінің күштілігі алдын алу шараларында ұсынылады. Осыған байланысты алдын алу медицинасы толық популяция үшін бағытталмайды, оның бағыты айналадағы ортаның спецификалық факторларының бөлек гендеріне, аномальді реакцияларына бейімділік маркерлері, маркерлі профилдер, генетикалық ансамблдері болып табылады. Осыған байланысты экогенетиканың негізгі мақсаты туындайды – осындай ұсыныстарды өндіру үшін ғылыми негіз құрылуы тиіс, ауру теориясынан денсаулықты сақтау теориясына трансформациялану жолдарын табу.

Экогенетика концепциясы алғашқы рет 1971 жылы Брюэрмен ұсынылған, ол фармакогенетиканың нәтижесінде пайда болған. Дәрілік заттар айналадағы ортаның химиялық факторының кішкене ғана бөлігін құрайды, сөйтіп олар адамзаттық қоғамға өз әсерін тигізіп отыр. Одан басқа генетикалық бейімділігі бар адамдарға потенциалды әсер ететін көптеген басқа токсикалық заттар бар екені анық. Экогенетика дәрі-дәрмектерге әртүрлі генетикалық реакцияларды тудыратын фармакогенетиканың орталық концепциясын кеңейтеді. Егіздік әдісте негізделген зерттеулер болғандықтан, дәрілік заттардың метаболизмі генетикалық бақылаудан өтеді екен, кез-келген химиялық агент генетикалық тұрғыдан бақыланады екен деген тұжырым жасауға болады екен. Адамның экогенетикасы ортаның әртүрлі агенттерінің адамзаттың ағзасына әсер ету реакциясын зерттейді. Оны міндетіне сыртқы ортаның қауіпті агенттерінің әсеріне әр адамның түрлі сезімталдығын түсіндіру болып табылады, сонымен қатар айналадағы ортаға бейімделудің индивидуалды ерекшелігін зерттеу болып табылады. Фармакогенетиканың жұмысшы гипотезасы мынадай, ағзаның биохимиялық ерекшелігі сыртқы агенттің реакциясының көрінісін анықтайды, әсіресе егер ол адамдарда әртүрлі реакция тудыратыны анық болған жағдайда. Фармакогенетиканың қарастырған құбылыстары секілді, кейбір экогенетиканың реакциялары сирек мутантты гендердің әсер етуін анықтайды, сөйтіп кенет аномалды жауапты немесе идиосинкразияны анықтайды. Реакцияеың әртүрлі болуының себебі полиморфизм де болуы мүмкін. Жиі экогенетикалық реакциялар бірнеше гендермен анықталады. Кейбір жауапты реакциялар аз адамдарда кездеседі, олар өздерінің генетикалық статустары бойынша бөліну, таратылудан айқын ауытқиды.

Дамудың туа біткен ақаулықтары

0

 

Ауруалды деп қоршаған ортаның жағдайларына организімнің икемделіп-бейімделу мүмкіншіліктерінің шектелуімен көрінетін, сәйкес сауықтыру шаралары болмауынан ауруға ауысатын адамның жағдайын айтады. Бұл кезең жасырын және аурудың басталу сатыларынан тұрады. Жасырын сатысы ауру туындататын ықпалдың әсерінен бастап аурудың алғашқы клиннкалық көріністеріне дейінгі уақытқа созылады. Ол жұқпалы аурулар кездерінде инкубациялық, химиялық заттармен уланулар, сәулелік ауру ж. б. кездерінде латенттік, өспелер дамуында — өспе алды немесе обыралды делінеді. Бұл сатының ұзақтығы бірнеше секундтан (ұланулар кездерінде) бірнеше жылдарға дейін (өспелер дамуы кездерінде) созылуы мүмкін және бұл кезде аурудың ешқандай көріністері болмайды.

Пайда болу себептеріне қарай: туа біткен және жүре пайда болған аурулар деп ажыратылады. Туа біткен аурулар: тұқым қуалайтын тектік ерекшеліктерден немесе іштегі ұрықтың даму бұзылыстарынан немесе туылу кездеріндегі кесепаттардан дамитын болулары мүмкін. Жүре пайда болған аурулар: жұқпалы және жұқпалы емес болуы ықтимал.

Даму жолдарына қарай оларды аллергиялық, қабынулық, зат алмасулық, нервтік дистрофиялық т. б. аурулар деп ажыратады.

Даму жылдамдығы мен көріну қарқынына қарай:қауырт, жіті, жедел дамитын, тез дамитын, баяу дамитын, созылмалы ауруларға ажыратылады.

Арнайы дерттік өзгерістердің денедегі деңгейіне қарай: молекулалық, хромосомалық, ағзалық, жүйелік деп бөлінеді.

Науқас адамдардың жасына қарай: жаңа туған нәрестелердің, балалардың, ересек адамдардың және қарттардың аурулары болады;

Жынысына қарай: әйелдердің және еркектердің ауруларын ажыратады.

Туа біткен даму ақаулықтары (ТБДА) деп бірден анықталған немесе туылуға дейін пайда болып туылудан кейін анықталған, мүше немесе бүкіл ағзаның тұрақты морфологиялық өзгерістерін айтамыз.

Даму аномалиялары — әдетте қызметтерінің бұзылуы болмайды. ТБА-ны зерттейтін ғылымды тератология деп атайды (грекше “тератос” – кемтар деген мағынаны білдіреді). Тератология ТБА-дың себебін, патогенезін және сыртқы белгілерін зерттейді.

Адамда эмбриогенездің 3 қауіпті кезеңдерін ажыратады:

  1. Имплатанция   —  эмбрионның жатырдың кілегей қабатына енуі (ұрықтанғаннан кейін 6-7 тәулік )
  2. Планцентация – плантецатының түзілуі (ұрықтанғаннан кейін14­15  тәулік )
  3. Туылу (39-40 апталар)

Эмбрион дамуындағы қауіпті кезеңдердің маңызы сол, сипаты бойынша әртүрлі  патогендік факторлар бірдей патологиялық өзгерістер тудыруы мүмкін, бұл олардың әсерінен уақытына байланысты болады. Тератогендік факторлардың әсері дамудың бірінші қауіпті кезеңінде имплантацияның  кеш өтуіне, ұрықтың ерте өліміне әкеледі. Екінші  тогендік факторладың әсері дамудың бірінші қауіпті кезеңінде қауіпті кезеңдегі зиянды әсерлер туа біткен кемтарлыққа алып келеді.

ТБДА жіктелуі

Туа біткен даму ақаулықтары  ( ТБДА) деп бірден анықталған немесе туылуға дейін пайда болып туылудан кейін  анықталған , мүше немесе бүкіл ағзаның тұрақты морфологиялық өзгшерістерін айтамыз.

Тұқымқуалайтын  ТБДА мутация нәтижесінде ( гендік және хромосомалық, геномдық ) пайда болады, олар ата – анасының біреуінен немесе екеуінен де берілуі мүмкін.

Этиология бойынша:

  1. Тұқым қуалаушы
  2. Экзогенді
  3. Мультифакторлы деп бөлінеді

Тұқым қуалайтын ТБДА мутация нәтижесінде (гендік, хромосомалық, геномдық) пайда болады, олар ата-анасының біреуінен немесе екеуінен де берілуі мүмкін.

Экзогенді ақаулықтар эмбриональдық кезеңде тератогенді факторлардың органогенезге әсерінің салдары болып табылады. Яғни иондаушы радиацияның, дәрілік заттардың, зиянды тұрмыстық әдеттердің, дұрыс тамақтанбау, биологиялық факторлардың  әсерлері.

Мультифакторлық ТБДА тұқым қуалайтын және экзогенді факторлардың бірігуінің әсерінен пайда болады, осы факторлардың жеке біреуі ақаулықтың себебі болмайды. Жалпы ақаулықтардың 20-30% тұқым қуалайтын ақаулықтар, 2-5% экзогенді, 30-40% мультифакторлы, 25-50% — себебі белгісіз ақаулықтар құрайды.

  1. II. Пайда болу ретіне сәйкес:
  2. Бірінші реттік ТБДА тікелей тератогенді факторлардың әсері.
  3. 2-ші реттік ТБДА бірінші реттік ТБДА-дың асқынуларының нәтижесі.

Даму аномалиялары – әдетте қызметтерінің бұзылуы болмайды. ТБА – ны зерттейтін ғылымды  тератология деп атайды (грекше “тератос” кемтар деген мағынаны білдіреді). Тератология  ТБА – дың себебін, патогенезін және  сыртқы белгілнрін зерттейді.

Ағзада таралуына байланысты

  • Бірінші реттік ақаулықтар: Оқшауланған, жүйелік, көптік. Оқшауланған және жүйелік ақаулықтар 1 жүйе шекарасында болады, ал көптік 2 және одан көп жүйелерде. Тұқым қуалайтын  ақаулықтар  20­30%
  • Экзогенді  ақаулықтар  2-5%
  • Мультифакторлы  ақаулықтар  30­40%
  • Себебі белгісіз ақаулықтар  25-50%

  Пайда болу ретіне сәйкес ТБДА  бірінші және екінші реттік болып бөлінеді.

  • Бірінші реттік тікелей тератогендік факторларының әсерінен болады.
  • Екінші реттік ақаулықтар бірінші реттік ақаулықтардың асқынуынан болады

 

Филогенездік маңыздылық бойынша:

Филогенезге  байланысты аурулардың сыртқы көрінісіне қарай хордалылар типті жануарлардың  мүшелері сияқты болып келеді. Ол екіге бөлінеді түрлі болады. Ата-тектік топтардың немесе олардың ұрықтарына ұқсас болса, ондай ақаулықтардыанцестральды (ата-текті) немесе атависттік деп атайды.Мысалы: омыртқа доғалардың бітіспеуі, мойын және бел қабырғалары, қатты таңдайдың бітіспеуі, вицеральды доғалардың бітіспеуі.

Егер ақаулықтар жануарларды қазіргі немесе ежелгі, бірақбүйір бұтақтарының мүшелерін еске түсірісе, оларды аллогенді деп атайды.

Филогенезге байланысты ақаулықтар адамның басқа омытқалылармен байланысын көрсетіп, эмбриогенез барысында ақаулықтардың пайда болу механизмдерін түсінуге мүмкіндік береді. Филогенездік емес ақаулықтар – қалыпты ата-тектерінде немесе қазіргі омыртқалы жануарларда аналогтары болмайтын ақаулықтар. Оларға қос кемтарлықтар, эмбриональды ісіктер жатады.

Адамның туа біткен ақаулықтары келесілерге бөлінеді:

  1. аплазиялар (мүшенің немесе оның бөлігінің болмауы)
  2. гипоплазиялар (мүшенің толық жетілмеуі-микроцефалия)
  3. . гиперплазиялар (мүшенің қалыптан асып дамуы)
  4. гетеротопиялар (мүшенің өз орнында емес дамуы)
  5. стеноздар (қуысты мүшенің тарылуы)
  6. атрезия (түтіктің немесе тесіктің болмауы)

БДҰ ұсынысы бойынша барлық ақаулықтар үлкен 2 топқа бөлінеді:

  1. А тобы (ОЖЖ мен сезім мүшелерінің ақаулықтары, бет, мойын, жүрек-қантамыр жүйесі, тыныс алу жүйесі, асқазан-ішек жолы, сүйек-бұлшық ет жүйесі, зәр және жыныс жүйесі, эндокринді бездер, тері, плацента ақаулықтары);
  2. В тобы (көптік даму ақаулықтары (КДА) 1-хромосомдық синдромдар, 2-гендік синдромдар, 3-экзогендік факторлардың әсерінен пайда болатын синдромдар, 4-себебі анықталмаған синдромдар, 5-анықталмаған КДА).

ТБДА себебі – тератогенді факторлар келесідей бөлінеді:

А-эндогенді (мутациялар, ананың эндокриндік аурулары, жұмыртқа жасушалардың асқын пісіп-жетілуі, ата-анасының жасы);

Б-экзогенді:

  • физикалық-радиация, механикалық қысым, температура;
  • — химиялық — өндірістік және тұрмыстық химияның өнімдері, дәрілік препараттар, ішімдік, никотин;
  • биологиялық – қызамық, қызылша, эпидемиялық паротит, ал қарапайымдылардан – токсоплазмалар.

ТБДА туралы

Гитлиннің айыршық без алимфоплазиясы(Лимфоциттер саны азайған туа біткен Аггаммаглобулинемия) — өте ауыр, тұкым куалайтын көпжақты иммунды тапшылык. Ауру организмінде антиденелер жетіспейді және торшалық иммунитет тумайды. Бұл жағдайда барлық лимфоидты ағзалардыц толық жетілмеуі (гипоплазия), лимфа фолликулаларының, ақ кан туйіршіктерінін және плазма торшаларының кемшілігі байқалады да, орталық лимфа ағзаларының дамуы бұзылады. Ауру туғаннан кейін білініп, 1—3 айдан кейін нәрестенің өлімімен аякталады.

Жүрек ақаулықтары. Жаңа туған нәрестенің жүрегі біркелкі үлкен мөлшерде болады және едәуір мүмкіншіліктерге қабілетті. Нәрестенің жүрек жиырылуының жиілігі кең көлемде тербеледі (өмірінің 1-аптасында – минутына 100-ден 170 жүрек соққысы және 2-ші аптада минутына 115-тен 190 жүрек соққысы). Нәресте өмірінің алғашқы айында ұйқы және күшену кезінде жүрек соғысының бәсеңдеуі мүмкін (минутына 100 соққы), ал бөлеу, айқайлаған  және емген кездерде жүрек соғысы жиілейді (минутына 180-200 соққы).

Әдетте, жүректің туа біткен ақауларының қалыптасуы жүктіліктің 2-8 аптасында пайда болады. Жұқпалы аурулар, кейбір дәрі-дәрмектердің әсері, сонымен қатар болашақ ананың жұмыс істейтін зиянды өндіріс орны олардың түзілуінің жиі себебі болып табылады. Жүректің туа біткен ақауларының қалыптасуында тұқымқуалаушылық белгілі рөлді атқарады. Жүректің туа біткен ақауларының клиникалық көрсетілімі әр түрлі болады. Шамаммен 30%-ға жуық жаңа туған нәрестелердің жағдайы алғашқы күндерінен бастап нашарлайды.

Туа біткен жүрек-тамыр ақауларының негізгі белгілері: терінің сыртқы қабығы мен сілемейлі қабығының көгеруі (цианоз), жүрек жетіспеушілігінің кейбір тұрақты немесе пайда болушы ұстамалы белгілері. Цианоз бен сілемейлі қабығының бар болуы – ауыр жүрек ақауының белгісі. Әдетте, бала енжар, тынымсыз, емшекті емуден бас тартады, емген кезде тез шаршайды. Жүрек қағысының ырғағы жиілейді, тершеңдік пайда болады.

Галактоземия

Бұл аурудың негізгі екі формасы бар. Біреуі галактокиназдардың жеткіліксіздігімен мінезделеді, яғни  галактозалардың ыдырауына қажет (лактозалар элементі) энзимді белгі.Егер мұндай аурумен ауыратын балаларды сүтпен немесе құрамында лактозасы бар алмасқан затпен емізсе, олардың қан құрамындағы галактозалар көбейеді, кіші дәретте қант құрамы ұлғаяды, катаракта пайда болады. Бұл аурудың басқа формасы одан аса күрделі. Бұл басқа эгзимнің жеткіліксіздігімен ерекшеленеді – галактоза-1-фосфатауридилтрансфераздар, яғни галактозалардың метаболизм кезінен кеш қажет. Ақыр соңында, қан құрамына жиналған метаболит одан да үлкен бұзылушылыққа алып келеді.Нәрестеде болатын симптомдар: диарея, құсу, бауыр және талақ ұлғаюы, сарыауру. Тамақтану құрамынан лактозаны алып тастамаса, катаракта, бауыр циррозы және ақыл-ой дамуының тоқтауына алып келеді. Кәдімгі омырау сүтін алмастырушыны қоса отырып, мұндай нәрестелерді әйелдің де, басқа да сүттермен емізуге болмайды. Лактозаларсыз арнайы жасалған сүт негізді құрам немесе соя негізді қоспалар қажет. Бағымызға орай, бұл ауру сирек кездеседі: индустриялды дамыған мемлекеттер бойынша ғана берілгендер бар, ол 1 ден 20 000 дейіннен бастап 1 ден 200 000 дейін балаларда оынң жиілігі өзгереді.

Фенилкетонурия

Бұл ауытқушылық аминоқышқылды фенилаланиннің метаболизмі бұзылуымен мінезделеді. Ол фенилаланинді гидроксилазалар энзимнің бауырда жоқтығымен көрінеді және оның аса қауіпті ақыры ақыл-ой дамуына орта және ауыр түрдегі тежелуге әкеледі.Барлық жас туған балаларға міндетті зертханалық зерттеудің нәтижесінен кейін туғаннан соң аз уақыттан кейін диагноз қойылады. Клиникалық көрсеткіштердің дамуы фенилаланин құрамын төмендетіп тамақтандыру арқылы тоқтатылуы мүмкін. Бағымызға орай, омырау сүті құрамында бұл аминоқышқылдар құнарлылығы төмен, яғни сиыр сүтінің құрамынан да өте төмен. Сондықтан бұл аурумен ауыратын балаларды қан құрамындағы фенилаланин деңгейін байқай отырып, омыраумен емізуге болады. Егер, құнарлылығы критикалық деңгейге жетсе, онда омырау сүтін алмастыру керек немесе сонымен қатар фенилаланин құрамы төмен арнайы қоспа қолдану керек. Индустриалды мемлекеттерде 1 ден 5000 дейіннен бастап 1 ден 100 000 дейін балалар ауырады.

«Кленды сироп» ауруы

Бұл барлық табиғи ақуыздардың қарапайым компоненттері болып табылатын изолейцин, лейцин, валин аминоқышқылдар метаболизмін бұзылушылығымен туындаған ауру. Ауру кіші дәреттің өзіндік иісімен мінезделеді, яғни ақыл-ой  және неврологиялық кемістігімен қарқындалатын және метаболикалық ацидозбен, құсу, тамақтан бас тарту түріндегі кленды сироп сияқты. Мұндай балаларға аминоқышқылды көтере алмайтындарғы арналған құрамы төмен арнайы синтетикалық қоспа жасап шығарылған, бірақ нәтижесі жиі болмайды. Фенилкетонурия жағдайындағыдай омырау сүтін арнайы қоспамен араластырып қолануға болады. Өмірге қауіпті болғандықтан, бұл ауру алғашқы айлар уақытында емдеу қажет,  өте сирек кездеседі: шамамен 1 ден 200 000 балаға дейін.

Әр заманға сай аурулардың өз белгісі болады. Біздің заманымызда ТБДА көп таралған. Туа біткен даму ақаулықтары (ТБДА) деп бірден анықталған немесе туылуға дейін пайда болып туылудан кейін анықталған, мүше немесе бүкіл ағзаның тұрақты морфологиялық өзгерістерін айтамыз.

Даму аномалиялары — әдетте қызметтерінің бұзылуы болмайды. ТБА-ны зерттейтін ғылымды тератология деп атайды (грекше “тератос” – кемтар деген мағынаны білдіреді). Тератология ТБА-дың себебін, патогенезін және сыртқы белгілерін зерттейді.

Туа біткен даму ақаулықтары  ( ТБДА) деп бірден анықталған немесе туылуға дейін пайда болып туылудан кейін  анықталған , мүше немесе бүкіл ағзаның тұрақты морфологиялық өзгшерістерін айтамыз.

Тұқымқуалайтын  ТБДА мутация нәтижесінде ( гендік және хромосомалық, геномдық ) пайда болады, олар ата – анасының біреуінен немесе екеуінен де берілуі мүмкін.

Қазақстанда осы аурулар үлкен жиілікпен тарала бастады. Жалпы ақаулықтардың 20-30% тұқым қуалайтын ақаулықтар, 2-5% экзогенді, 30-40% мультифакторлы, 25-50% — себебі белгісіз ақаулықтар құрайды. Қазіргі заманғы медицина осы ТБДА-ның алдын-алу және емдеу жолдарын игеруге бағытталып отыр.

 

Везикулярлық тасымалдау

0

Жасуша цитоплазмасының маңызды қызметтерінің бірі- заттар ағынын қамтамасыз ету болып табылады. Заттар ағыны дегеніміз: біріншіден- жасуша ішінде, кедір- бүдір эндоплазмалық торда синтезделген ақуыздардың органеллалар арасында әрлі- берлі тасымалдануы; екіншіден- көптеген жасушалар мен ұлпаларда синтезделген пептидтік гормондардың, асқорыту ферменттерінің, антиденелердің, өсу факторлардың және басқа да секреторлық молекулалардың жасуша сыртына шығарылуы; үшіншіден- сыртқы ортадан жасушаға үнемі әртүрлі заттардың өткізілуі.

Заттардың жасушаішілік- везикулярлық тасымалдануының әмбебап және тиімді құралы болып тасымалдану (мембрана) көпіршіктері (липосомалар, мицелийлер) арқылы секреторлық механизм негізінде тасымалдануы болып табылады.

Везикулярлық тасымалдануда тасымалданатын ақуыздар мен липидтер көпіршік қабырғасын құрастырады, ал оның қуысында басқа органеллаларға арналған не жасуша сыртына шығарылатын «жүк» молекуласы болады.

Жасушаішілік везикулярлық тасымалдау эндоплазмалық ретикулум (ЭПТ) мембранасынан басталады. Бұл жерде ақуыз молекуласының гликолизденуінің алғашқы кезеңдері өтеді. Содан кейін ақуыз молекулалары тасымалдау көпіршіктеріне іріктелініп, Гольджи кешенінің цис- полюсіне өтеді. Гольджи цистерналарында ақуыздың гликолизденуі әрі қарай жалғасады, ал Гольджидің транс- полюстері мен транс- торларында ақуыздың гликолизденуі толығымен аяқталады. Сонымен қатар олар фосфорланады және сульфаттанады. Гольджи цистерналарынан ақуыздар жиекті көпіршіктер арқылы өтеді. Гольджидің транс- торларында толық модификацияланған ақуыздар нақтылы органеллаларға тасымалдану ушін тасымал көпіршіктеріне іріктелінеді. Гольджи кешенін тастап шыққаннан кейін, ақуыздар алғашқы лизосомаларға, конститутивтік көпіршіктерге және секреторлық гранулаларға іріктелінеді.

Заттардың цитоплазмалық мембрана (плазмолемма) арқылы сыртқа шығарылуын (экзоцитоз) не жасуша ішіне өткізілуін (эндоцитоз) трансмембраналық тасымалдану деп атайды. Ол өте күрделі құбылыс және әртүрлі жасушаларда түрліше жолдармен жүзеге асады, сол сияқты, әртүрлі заттарда түрліше әдістер арқылы өткізіледі.

Мембрана арқылы ұсақ молекулалы заттардың өткізілуі

         Биомембраналардың ең басты қызметтері мен қасиеттеріне: заттарды таңдамалы өткізуі, ақпараттың жасуша аралық және жасуша ішілік берілуін жеңілдетеді және қамтамасыз етеді, жасушааралық байланысу арқылы ұлпалардың түзілуін қамтамасыз етеді.

Биомембраналар арқылы ұсақ және ірі заттар тасымалдана береді.

Ұсақ молекулалы заттардың биомембрана арқылы өткізілуінің 2 жолы белгілі:

  1. Енжар (пассивті) тасымалдану
  2. Белсенді тасымалдану

Енжар тасымалдану. Жасушаның екі жағындағы зат таралымының өзгерісі енжар зат тасымалдануыныі негізгі механизмі болады да, ол диффузия құбылысымен түсіндіріледі. Енжар тасымалдануда АТФ-тің эенргиясы шығындалмайды, ол зат таралымының өзгерісіне байланысты өздігінен жүреді.

Диффузия деп молекулалардың хаостық жылулық  қозғалысының әсерінен заттың таралымы көп орыннан таралымы аз орынға қарай өздігінен өтуін айтады. Диффузияның бірнеше түрлері бар:

а)Жай диффузия- өздігінен, ешбір көмексіз, заттардың концентрация градиенті (жоғары концентрациядан төменгі концентрация) бағытында мембрана арқылы өтуі.

Мұндай әдіс арқылы кіші молекулалы гидрофобтық органикалық қосылыстар (май қышқылдары, зәр қышқылдары) және ұсақ, бейтарап молекулалар.

Мембрана арқылы шектелген қуыстардың (органеллалар) концентрация айырмашылығы көбейген сайын диффузия жылдамдығы да пропорционал өседі, ал олардың концентрациясы теңессе диффузия тоқталады.

ә)Жеңілдетілген диффузия — бұл  әдісте де заттар өздерінің концентрация градиенті бағытында мембрана арқылы өтеді, яғни жоғары концентрациядан төменгі концентрация бағытында, бірақ бұл құбылыс өздігінен жүзеге аспайды, ал ерекше тасымалдау ақуызы- транслоказаның көмегімен жүреді.

Транслоказалар- өздері өткізетін заттарға азды- көпті сай болып келетін интегралдық ақуыздар. Мысалы, эритроцит мембранасындағы аниондық каналдар (арналар), қозғыш жасушалар плазмолеммасындағы калий ионы арналары, саркоплазмалық ретикулум мембранасындағы кальций ионы арналары.

Траслоказалар арқылы жай диффузия жолымен өте алмайтын заттар ғана өткізіледі, бірақ кейде, кейбір заттар, жай диффузия және жеңілдетілген диффузия арқылы да өтеді, мысалы судың бүйрек арнашықтары және секреторлық эпителий жасушалар мембранасы арқылы өтуі. Аталған мембраналарда су молекулаларының диффузиялану қарқынын арттыратын транслоказа- аквапорин деп аталынатын ақуыз болады.

Транслоказалар бірнеше бөлшектерден (субъединицалардан) тұрады, олардың әрекет ету тетіктерінің (механизмінің) бірнеше түрлері болуы мүмкін:

  1. Транслоказа бөлшектері (субъединицалары) арасында белгілі бір өлшемді заттарды ғана өткізетін және барлық уақытта ашық болатын гидрофильдік арна болады.;
  2. Транслоказа арнасы барлық уақытта ашық болмайды, оның ашылуы үшін транслоказа бөлшектері бетімен арнайы лиганданың байланысуы қажет;
  3. Транслоказаларда ешқандай арна болмайды, олар лигандамен (өткізілетін зат) байланысып, мембрана жазықтығында айналады да мембрананың екінші бетінде лиганданы босатып шығарады.

Белсенді тасымалдау— мембрана арқылы заттардың өткізілуі транслоказалар көмегімен жүзеге асады, бірақ бұл кезде заттар олардың концентрация градиентіне қарама- қарсы бағытта, яғни концентрациясы аз ортадан концентрациясы жоғары ортаға өткізіледі.

Заттардың бұлайша өткізілуі белгілі бір мөлшерде энергия жұмсауды қажет етеді. Ал энергия көзі болып АТФ гидролизі, немесе тотығу- тотықсыздану үдерісі —  ионы сорғышы саналады.

Белсенді тасымалдауды энергиямен қамтамасыз етудің тағы бір тетігі- концентрация градиентіне қарама- қарсы бағытта өткізілетін бір заттың- У концентрация градиентіне қарама- қарсы бағытта өткізілетін екінші бір затпен- Х, қабаттасып өткізілуі. Бұл жағдайда, У өткізілуінде бөлінетін энергия мөлшері Х- өткізуге жұмсалынатын энергиядан артық болуы қажет.

Бұл құбылыстың 2 нұсқасы белгілі: симпорт және атипорт.

Симпорт кезінде транслоказа екі затты (Х, У) бір бағытта өткізеді, оның біреуі- У концентрация градиенті бағытында диффузияның екінші заты- Х, өзімен бірге іргелестіріп өткізеді. Мысалы, бүйрек арнашықтарынан глюкозаның  реабсорбциялануы (кері сорылуы) осындай тетік арқылы  ионымен бірге симпортталынады. Егер симпортқа қатысатын заттардың екеуі де иондар болатын болса, олар түрліше зарядталған болуы қажет.

Антипорт- транслоказа арқылы заттардың (У,Х) қарама- қарсы бағыттарға өткізілуі, яғни У молекуласы Х- молекуласымен алмастырылады.

Эукриоттарда антипорт өте сирек кездеседі.

Мембрана арқылы ірі молекулалы заттардың тасымалдануы

Биомембраналар арқылы тек ұсақ молекулалы заттар ғана өткізіліп қоймай, сол сияқты ірі молекулалы қосылыстар және ұсақ түйіршіктер де өтеді мысалы, жаңадан синтезделген митохондриялық ақуыздар митохондрия мембранасын созылған тізбек күйінде кесіп өтсе, ядролық ақуыздар ядродағы поралар арқылы өтеді.

Заттардың плазмолемма арқылы өтуі мембраналық көпіршіктер арқылы, секреторлық тетіктер негізінде жүзеге асады.

Заттардың тасымалдану бағыттарына және тасымалданатын заттар сипатына қарай трансмембраналық тасымалдану үдерісінің бірнеше түрлері белгілі:

1.Эндоцитоз— везикулалы мембрананың тасымалы арқылы заттардың сыртқы ортадан жасушаға енгізілуі. Эндоцитоздың нәтижесінде клеткалық мембрананың биқабатты липиді арқылы өтпейтін өз тіршілігіне қажетті гидрофилді материалдарды алады. Эндоцитоздың үш түрі белгілі: пиноцитоз, фагоцитоз және рецептор арқылы жүзеге асатын эндоцитоз. Терминді ғылымға алғаш рет 1963 ж. Бельгиялық цитолог Кристиан де Дюв енгізді.

Эндоцитоздың түрлері

А) Пиноцитоз- еріген макромолекулалық қосылыстардың жасушаға енгізілуі. 1931 ж.американдық ғалым У. Льуис енгізді.

Пиноцитоз- конститутивтік үдеріс, яғни ол кез- келген жасушада үнемі кездесетін құбылыс. Жасуша цитоплазмасында,  әсіресе плазмолемма айналасында, үнемі ұсақ мембраналық көпіршіктер, яғни инвагинациялар, пайда болып отырады. Олар плазмолемма бетіне жақын орналасқан басқа көпіршіктермен қосылып алғашқы эндосомаларға айналады. Олардың қызметі сыртқы ортадан ішкі молекулаларды, су және еріген ақуыздарды өздеріне қосып алып жасушаға енгізу болып табылады. Көпіршіктер өте ұсақ болады, диаметрі 4нм, бірақ олардың санының өте көп болуы нәтижесінде көп мөлшерде заттарды тасымалдайды.

Пиноцитоздық канал.

Каналдардан көпіршіктердің бөлінуі

Пиноцитоздық көпіршік

Б) Фагоцитоз- қатты түйіршік заттардың жасушаға енгізілуі;

Фагоцитоз- ірі түйіршіктердің плазмолемма бетіндегі көптеген рецепторлармен байланысуынан басталады. Осыдан кейін рецептор- лиганд кешені плазмолемманың инвагинациялануы (ішке қарай қайырылып ісінуі) нәтижесінде фагосомаға айналып жасуша ішіне енеді.

«Фагоцитоз» терминін 1882ж. И. И. Мечников ұсынды.

Фагоцитоз құбылысы

В) Рецептор арқылы жүзеге астын эндоцитоз- бұл кезде жасушаға енгізілетін заттар алдын ала плазмолемма бетіндегі рецепторлармен байланысап, содан кейін жасушаға енгізіледі. Бұл үдеріс әсіресе иммундық реакцияларда жиі кездеседі.

Рецепторлар арқылы жүзеге асатын эндоцитозда алғаш плазмолемма бетіндегі рецептор лигандамен байланысып, жиекті шұқыр пайда етеді. Содан ейін ол жиекті көпіршікке айналады. Жиекті көпіршік цитоплазмаға еніп, эндосомамен қосылады.

  1. Экзоцитоз— түйіршіктердің және ірі молекулалы қосылыстардың жасушадан шығарылуы. Мысалы, инсулин секрециясының жүзеге асуы үшін клеткада гормон дайындалып, оны жасушаішілік көпіршіктермен қаптайды. Осыдан кейін көпіршіктер мембрананың шығу каналдаына ығысып, инсулин жасушадан шығарылады.

Эукариоткалық клеткаларда макромолекулалардың секрециясы барлық уақытта экзоцитоз арқылы жүзеге асады. Кейбіреулері , яғни секрецияланатын молекулалар клетканың жоғарғы бетінде адсорбцияланады, ол клетка қабығына айналса, екіншілері клеткааралық матрикс, кейбіреуі қанға немесе басқа ағза сұйықтықтарына түседі.

Оның 2 түрі белгілі:

А) Секреция

Б) Экскреция

Экзоцтиоздың ең жиі кездесетін әдісі- секреция, яғни еріген заттардың секреторлық көпіршіктер арқылы сыртқа шығарылуы. Жсаушалардың секреторлық қасиеті туралы көптеген деректер жинақталған.

Құрылысы және атқаратын қызметтерінің ерекшеліктеріне қарай көптеген жасушалар түрліше заттарды пептидтік гормондарды, асқорыту

ферменттерін, антиденелерді, сарысу ақуыздарын, өсу факторларын және секреторлық молекулаларды өндіреді. Фибробласттар базальдық мембрананың негізгі компоненттері каллоген, ламинин және фибронектин сияқты заттарды секрециялайды. Сондықтан да кез- келген жасушаларда констутивтік секреция кездеседі. Мысалы ақуыз молекулалары мембраналық көпіршіктер арқылы Гольджидің трансторларынан плазмолеммаға жеткізіледі және онымен қосылып құрамындағы заттарды экзоцитоз арқылы сыртқа шығарады.

Констутивтік секреция жасушада үнемі жүзеге асатын және ешқандай сыртқы сигналды,  ионының болуын қажет етпейтін үдеріс.

Ал, эндокриндік және экзокриндік жасушаларда және нейрондарда реттелуші секреция кездеседі. Бұл жасушаларда секреторлық ақуыздар біршама уақыт ірі секреторлық гранулалар құрамында, экзоцитозға арналған сыртқы сигналдар арқылы жасушаның активтенуіне дейін жинақталады. Сыртқы сигналдар әсерінен цитоплазиаға мембрана арқылы   көптеп өтеді және оның концентрациясы 1мкм- ге дейін көбейеді. Ал, бұл бірнеше жасушаішілік эффекторлық молекулалардың активтенуіне ұласады да, нәтижесінде секреторлық гранулалардың плазмолеммамен қосылуына және гранула ішіндегі заттар заттардың сыртқа шығарылуына алып келеді.

Экскреция – дегеніміз қатты түйіршіктердің жасушадан шығарылуы. Мысалы, эритропоэз аяғында торлы субстанциялардың ретикулоциттерден сыртқа шығарылуы. 

Рекреция қатты заттардың клеткадан шығарылуы.

 

Тасымалдаушы ақуыздар

  • Аниондық арна пайда етуші ақуыз массасы 95000 Да, гликофорин сияқты 2 бөлшектен тұратын интегралдық гликопротеин.

Арна дегеніміз ақуыздың екі бөлшектері арасында болатын те жіңішке пора, оның «қабырғалары» гидрофильді радикалдары бар аминқышқылдармен қапталған. Осы арна арқылы екі бағытта аниондар, кейде глюкоза өре алады.

Аниондық арналар өте маңызды рөл атқарады. Біріншіден олардың арқасында Гиббс- Доннан эффекті жүзеге асады, яғни теріс зарядталған аниондар эритроциттерден сыртқа шығарылады, сондықтан да олардың конценртрациясы эритроциттерде, қан плазмасымен салыстарғанда, әлдеқайда төмен болады.

Екіншіден аниондық арналар қан плазмасындағы биокарбонат ионынының жиынтығын эритроциттердегі карбоангидразамен байланыстырады. Нәтижесінде — нің ұлпалардан өкпеге өткізілуінің бірегей жүйесі түзіледі.

Ұлпа қылтамырында көмірқышқыл газы-  карбоангидразаның көмегімен бикарбонат ионына айналады, олар эритроциттерден аниондық арналар арқылы қан плазмасына өтеді. Кіші қанайналым шеңберлерінің қылтамырларында бикарбонат иондар, керісінше, плазмадан эритроциттерге диффузияланады, ал эритроциттерде олар карбоангидразаның қатынасуымен — ға айналады.

Осындай маңызды қызмет атқаруына байланысты эритроцит плазмолеммасындағы аниондық арналардың жалпы саны өте көп 600000  дай, осының үлесіне мембрана бетінің 10%, плазмолемма ақуыздарының массасының 15% тиесілі.

  • , сорғышы аниондық арналар ақуызына қарағанда өте аз мөлшерде, бірнеше жүз молекула күйінде кездеседі.

,  тәуелді АТФ- аза 4 бөлшектен тұрады.

β құрылымдар мембрананың сыртқы жағында орналасқан және олармен олигосахаридтік тізбектер байланысқан. ,  сорғыш АТФ энергиясын пайдаланып эритроциттерден  ионын сыртқа айдап, ,  иондарын эритроциттерге енгізеді.

Қорыта келгенде, жасушааралық зат алмасу үрдісінің тетігі өте күрделі болып табылады. Ұсақ молекулалы заттар мен ірі молекулалы заттардың өткізілуі әртүрлі жолмен жүзеге асады. Бірақ бұл процесстер ақуыздар көмегімен жүзеге асады.

Мысалы, тасымалдаушы ақуыздар. Мембрананың өткізгіштік қасиеті негізінен липидтік қосқабатқа байланысты, ал липидтік қосқабат тек кейбір ұсақ гидрофобтық молекулаларды және өте ұсақ молекулаларды ғана өткізеді.

Қалған заттардың мембрана арқылы өткізілуі тек тиесілі ақуыздың тасымалдау жүйенің, болған жағдайларында ғана жүзеге асады. Бұл жүйе өздерінің лигандаларының кейбіреулерін қарама- қарсы бағыттарға өткізсе, екінші біреулерін тек бір бағытта өткізеді.

Осы жүйелер қызметінің нәтижесінде:

А) мембрана арқылы заттардың тұрақты тасымалдану ағыны қалыптасады;

Б) Иондар тасымалы барлық жасушаларда трансмембраналық потенциалдың түзілуіне және өзгеріп отыруына алып келеді.

Сонымен қатар жасушааралық әрекеттесулерді қамтамасыз ететін ақуыздар.

Бұл топтың көптеген ақуыздарын екіге бөлуге болады:

А) жасушалардың бір- бірімен жасушалық емес құрылымдарымен байланысуы үшін қажет адгезивтік ақуыздар.

Б) арнайы жасушааралық түйісулердің пайда болуына қатысатын ақуыздар.

Цитоскелет

0

 

Цитақанқа (цитоскелет)

Цитоскелет  (жасуша  қанқасы )  (гр.  kytos — жасуша ;  гр. skeleton — қаңқа) — жасушаның пішінін анықтап, оның қозғалысын қамтамасыз ететін құрылым .

Цитоскелет 3 негізгі құрылымдардан тұрады: микротүтікшелер , актин филменттері (жіпшелері) және аралық филаменттерден құралған. Олардың әрқайсысы мыңдаған ақуыздардан тұрады. Микротүтікшелер центриольдердің, базальды денешіктің, кірпікшелер мен талшықтардың құрамына кіреді. Олар тубулин протеинінен құралған.

Жасуша қаңқасы плазмолемма астындағы цитоплазманың шеткі кортикальды қабатында орналасады. Микрофиламенттерді жиырылғыш протеиндер: актин, миозин, тропомиозин құрайды. Сондықтан микрофиламенттер жасушадағы жиырылу аппараты қызметін атқарады. Жасуша қаңқасы торшаның пішінін анықтап, тіректік қызмет атқарады.    Цитоскелет элементтерінің үшеуі де полимеризацияланады және өздігінен полимерлік құрылымдарға кірігіп , мыңдаған біркелкі актин бөлшектеріне  , әжептеуір ұзын , 10 – 15 мкм , жасушаны тесіп өтетін сызықты массивтерге жинақталады. Бұл өте ұзын  , жіпше тәрізді құрылымдар. Олар органеллаларды ұстап тұрушы , жасушаішілік қанқа  және органеллалар қозғалатын «рельстер» қызметтерін атқарады.

Цитоскелет құрылымының қалыптасуына және қызметтік бірігуінде (инеграция) оның негізгі компанеттерімен бірге қосымша ақуыздар да маңызды рөл атқарады. Олар:

  • Органеллалардың цитоскелетке жабысуына;
  • Органеллалардың бағытты қозғалуын қалыптастыруға;
  • Цитоскелет байланыстарының және қызметтерінің үйлестірілуіне жауап береді.

II Негізгі бөлім

Микротүтікшелер

Микротүтікшелер – ұзын және түзу , бір ұшымен центромераға (микротүтікшелерді ұйымдастырушы орталыққа) байланысқан, Гольджи  кешенінің жанында орналасқан құрылымдар болып табылады. Олардың диамерті 25нм олардың қабырғасы тубулин ақуыз малекулаларынан тұрады. Электрондық микроскоп арқылы қарағанда микротүтікшелердің сақиналы байланысқан 13 суббірліктен тұратынын көруге болады. Микротүтікшелердің қызметінің бірі –жасуша ішінде каркас түзу. Сонымен  қатар микротүтікшелермен ұсақ везикулаларда араласады. Микротүтікшелер цитоскелеттің негізгі ақуыздарының ұзын филаменттерге полимерленуі нәтижесінде түзіледі. Филаменттердің полимерленуі бір уақытта жүреді , яғни олар полярлы болады , олардың ұштары бір – бірінен ерекше. Микротүтікшелердің бір ұшы – оң ұшы үнемі полимерленеді , яғни өседі , ал екінші ұшы теріс ұшы тубулин бөлшектері тұрақтағанға дейін ыдырайды. Микротүтікшелердің тұрақтануы оның теріс ұшының , жасуша ортасында , ядроның жанында орналасқан , центромераға, жалғануы арқылы жүзеге асады.

Еркін тубулин бірліктері микротүтікшенің оң ұшына үнемі жалғана береді. Микротүтікшелер динамикалық құрылымдар – бір мезгілде кейбір микротүтікшелер өссе , екінші біреулері ыдырап , қысқарып отырады. Микротүтікшелер қатты құрылымдар , олар тек цитоплазманың «тірек сәулелері» болып қана қоймай , сол сияқты органеллалардың бағытты қозғалуының «рельстері» де болып табылады.

Органеллалардың ұйымдасқан , бағытты қозғалуы – сальтаторлық қозғалыстарға жатады. Ал сальтаторлық қозғалыс молекулалық қоғалтқыштар арқылы жүзеге асады. Бұл АТФ – тың гидролизденуі нәтижесінде бөлінетін энергия арқылы мүмкін болады. Молеклалық қозғалтқыштарға – миозин , кинозиндер , дианиндер деп аталатын ақуыздар жатады.  Аталған молекулалық қозғалтқыштардың  әрқайсысы әртүрлі «жүк» заттарын тасымалдайды.

Центросома(центромера) – ядро қабықшасына жақын орналасқан бос (аморфты) денешік болып табылады.  Олар бір – біріне перпендикуляр орналасқан жұп цилиндрлік  құрылым – ценриолядан құрылған . Интерфаза кезінде центросомада цитоплазмалық микротүтікшелер түзіледі, сондықтан – да оны микротүтікшелерді ұйымдастырушы орталық (МҰО) деп атайды. Жұп центриолиядан тұратын центросома пресинтетикалық (G1) кезеңінің аяғында екі еселенеді , бірақ центриолялар бөлінбейді. Интерфаза кезінде цитоплазмалық микротүтікшелер үнемі жаңадан түзіліп  және ыдырап отырады. Ал , жасушаның бөлінуі кезінде – профаза басында , ұзын цитоплазмалық микротүтікшелер ыдырайды. Центросома айналасында жаңадан, қысқа микротүтікшелер пайда бола бастайды. Олар өте тұрақсыз болады  , олардың түзілуі және ыдырауы интерфаза кезіндегімен салыстырғанда әлде қайда жылдам жүреді.

Центриоля айналасында түзілетін қысқа микротүтікшелерді сәулелі (астральды) микротүтікшелер деп атайды. Осы кезде әрбәр центриолядан басталатын бірнеше сәулелі  микротүтікшелер бір – бірімен жанасып айқасады, бұл олардың тұрақтануына алып келеді. Микротүтікшелердің түзілуі (жинақталуы) жалғаса бергендіктенмикротүтікшелер ұзындығы  біршама  ұзарады , ал бұл центриолялардың жасушаның қарама —  қарсы полюстеріне қарай ығыстырылуына алып келеді.

Микротүтікшелер:  клиникамен байланысы. Онкологиялық ауруларды медикаментозды емдеуде тубулиннің полдимеризациясын бұзатын митоздық ұршықты, заттармен жою болып табылады (мысалы, колхицинмен, винбластинмен немесе винкристинмен).

Осы препараттарды қолдануда, митоздық ұршық, хромосоманың ацырылуына мүмкіндік беретін, микротүтікшелерден тұрады. Антимитоздың дәрілік құрал-саймандар микротүтікшелермен байланысады және митоздық ұршықтың пайда болуын ингибирлейді, хромосоманың ажырамауынан сақтап қалады.

Көбінесе жылдам бөлінетін ісік клеткаларды жою керек болады. Сүт бездерінің ісігін емдеу үшін басқа препарат қолданылады, микротүтікшелер аппаратына әсер ететін – таксол болып саналады. Бірақ, таксол әсері механизмі, колхицин әсерінің механизміне қарама-қарсы (таксол микротүтікшелерді тұрақтандырады, оларды деполяризациядан сақтайды), бұл препараттардың фармакологиялық эффектісі бірдей: клетканың жылдам бөлінуінің кідіруі.

Жасушаның қарама – қарсы полюстерін байланыстыратын микротүтікшелерді полярлық (бөліне жіпшелері) деп атайды. Полярлық микротүтікшелер митоздың анафаза сатысында бір – бірінен ажырасқан хромасомалардың бөлінуші жасушаның полюстеріне қарай тартылуын (жылжуын) қамтамасыз ететін «рельстер» болып табылады.

Актин филаменттері

Актин филаменттерінің (микрофиламенттер) жеке микротүтікшелерден ерекшелігі – олар әр түрлі актин байланыстырушы ақуыздар (actinbinding proteins) арқылы бір – бірімен байланысып жеке талшықтарға не бумаға топтасқан. Актин филаменттері жасушада біркелкі жайылып орналасқан, бірақ кейде олар цитоплазмалық мембрана астында шоғырланып , актин қабығын да пайда етеді.

Актин филаменттерінің диаметрі 5-9 нм аралығында болады. Микротүтікшелер сияқты актин филаменттері де динамикалық құрылымдар болып саналады.

Цитоплазмалық мембрана рецепторларында келіп жеткен жасушадан тыс сигналдан актин филаменттерінің локалды (жергілікті) қайта құруларына алып келеді.

Аралық ферменттер

Бұл құрылымдардың аралық фермент деп аталу себебі олардың диаметрі актин филаменттері мен микротүтікшелер диаметрінің аралық көрсеткішіне ие , яғни 10 нм – дей болуы . Аралық филаменттер цитоплазма бойымен бір жасушадан екіншісіне өтіп ұлпалардың беріктігін қамтамасыз етеді. Аралық филаменттер мықты , талшықты , тартылысқа төзімді , полипептидер болып және цитоплазмада торланып орналасып , жасушаға мықтылық қасиет береді.

Аралық филаменттер ядрода ядро ламинасының құрамына кіреді.

Аралық филаменттердің негізгі ақуыздарына – кератин филаменттері (адамның эпителий жасушаларында кездеседі) , виментин тәрізді филаменттер (фибробласттарда, эндотелиалды жасушаларда кездесетін десмин , перферин т.с.с) , нейрофиламенттер (нейрондарда) және ламиндер (жасуша ядросында кездеседі) жатады.

Аралық филаменттер жасуша иілімділігін қалыптастырып , механикалықәсерлерге шыдамдылығын жоғарылатады.

III Қорытынды

Эукариоттық жасушалар өздерінің пішіндерін өзгертуге, қозғалып орындарын ауыстыруға (миграция) , цитоплазма органеллаларының қозғалуын және митоз кезінде хромасомалардың мақсатты ажырасуын қамтамсыз етуге қабілетті. Жасушаның бұл қасиеттері оның негізгі цитоархитектарасын қалыптастыратын цитоскелет ( цитоқанқа ) ақуыздары жиынтығы арқылы жүзеге асады. Цитоскелет жасушаның белгілі бір құрылымдық деңгейінің ұйымдастрылуын бірқалыпты ұстап тұратын , ерімейтін ақуыздар кешені болып табылады.

Сонымен қорыта айтқанда , цитоқаңқа қызметі – бұл жасушаның тірек-қоғалыс жүйесі, ақуыздық қосылыстарды қосады (фибрилді, жасушаның қозғалыс қызметін атқарады. Цитоқаңқаның құрылымы динамикалық, олар пайда болады және ыдырайды.

Жеке даму заңдылықтары

0

 

Жеке организмнің өмір сүру ұзақтығы сол түрдің тіршілік ету ұзақтығынан әлдеқайда аз. Түрдің тіршілік ету оны құрайтын жеке даралардың тіршілігімен сипатталады.Табиғатта түрдің сақталуы, дамуы оның дараларының көбеюіне байланысты. Көбеюдің арқасында ұрпақтар жалғасады, түр сақталады. Әрбір түр өкілдерінің жеке дамуында осы түрдің тарихи дамуына тән ерекшеліктері қалыптасады. Жеке даму мен тарихи дамудың, онтогенз бен филогенздің арасындағы байланысты 20 ғ.Ч. Дарвин, Ф.Мюллер,Э. Геккель биогенетикалық заңында көрсеткен.

Ғылыми жаңалықтар бірікен соң бірі ашыла берді. Енді даму кезіндегі адамның туа біткен ақаулықтары анықтала бастады. Қазіргі таңда ғылыми жетістіктердің арқасында туа біткен ақаулықтарды тудырушы факторларды, анаманияның алдын алуды, оларды емдеуді қолға алды. Сол үшін ұсынылып отырған өзіндік жұмыста осы даму кезіндегі пайда болған ақаулықтар жайлы сөз болмақ.

Жеке дамудың заңдылықтары. Эмбрионалдық даму.

Онтогенез деп генетикалық информацияның іске асырылуы негізінде әрбір организмнің зигота түзілуден басталып,оның өлуіне дейінгі жеке даму процестерінің толық жиынтығын айтады.

Онтогенездің негізгі типтері:

Түрленіп даму(личинкалық )-организмнің есейіп жетілуі бір немесе бірнеше лечинкалықстадиялардың пацда болуы прқылы жүреді. Мысалы, қосиекенділердің, кейбір омыртқасыздардың дамуы.

Тікелей даму-личинкасыз және ұрықтың жатырда дамуы арқылы жүреді. Личинкасыз даму типі құстарда,жорғалаушылардан балықтарда байқалады, олардың жұмыртқалары сарыуызға бай келеді, сондықтан ьолық дамып жетіледі. Ұрықтарында қоректік , тыныс алу, зәр шығару қызметтерін уақытша аиқаратын провизорлық мүшелер қалыптасады. Тікелей дамудың жатырда жетілу типі тек жоғары сатыдағы сүтқоректілерге тән.Адам онтогенезі 3 кезеңге бөлінеді:

Проэмбриональдық кезең-жыныс клеткаларының пісіп жетілуі.

Эмбриональдық кезең- ұрықтың жатырда даму кезеңі.

Постэмбриональдық кезең-сперматозоид пен жұмыртқа клетканың қосылып, ұрықтану нәтижесінде зиготаның түзілуінен басталады. Зиготалардың хромосомаларының жиынтығы –диплоидты.

Эмбриональдық кезең 4 сатыдан тұрады:

  1. Ұрықтану
  2. Бөлшектену және бластула
  3. Гаструляция
  4. Гистогенез және органогенез.

        Ұрықтану –сперматозоидтың жұмыртқа клеткасына енісімен аналық клеткасының цитоплазмасында қарқынды түрде сегрегация процессі жүреді. Сперматозоид жұмыртқа клеткасының қабықшасында акросомалық реакция жүреді;Бөлшектену сатысында зигота митоздық жолмен бластомерге бөлінеді. Бластомерлер өспей, тек ұдайы бөлінеді, олардың саны көбейгенімен ұрықтың көлемі бастапқы зиготаның көлеміндей ғана болады.Бастапқы сатыдағы бластомерлердің бәрінен тұтас организмді дамытуға қабілеттілігі тең болады. Ұрықтың бөлшектенуі омыртқалылардың жұмыртқаларының типіне байланысты түрліше жүреді. Бөлшектенудің толық біркелкі және әркелкі, толық емес дискоидальдық және беткейлік типтері белгілі. Бөлшектену бластуланың қалыптасуымен аяқталады. Көптеген клеткалардан тұратын тұт  ағашының жемісіне ұқсайтын морула , немесе ішінде қуысы бар, көпіршік тәріздес ұрық бластула қалыптасады. Бластуланың қабырғасы бластодерма, бір қабат орналасқан клеткалардан құралады, ішіндегі қуысы- бластоцель бластомерлерден бөлінетін сұйықтықпен толтырылған.Гаструляция сатысының бастапқы кезеңінде сыртқы және ішкі ұрық жапырақшалары, содан соң үшінші –хода мезодермальдық-жапырақша пайда болады. Ұрықтың жапырақшалары қабат –қабатпен орналасады: сыртқы эктодерма, ішкі эндодерма, екеуінің арасында –мезодерма. Гаструляцияның жүру жолдары: инвагинация, иммиграция,эпиболия және деламинация.

Инвагинация кезінде бластуланың бір бөлігі ішінде қарай кіреді.

Иммиграция кезінде бластуланың қабырғасындағы бластомерлердің бір қатары ұрықтың ішкі қуысына қарай көшіп, ауысады, эндодерманы құрайды.

Эпиболияда  бластуланың тез бөлінетін  бөлігінің клеткаларымен баяу бөлінетін бөлігі көмкерілік жабылады.

Деламинацияда блстуланың қабырғасындағы бластомерлер 2- ге бөлініп ажырайды, сыртқы клеткалар қабатынан –эктодерма, ішкі клеткалар қабатынан – энтодерма жетіледі.

Гистогенез-жіктелген клеткалардан ұлпалардың пайда болу процессі.

Органогенез- мүшелердің қалыптасуы.

 Дамудың қатерлі кезеңдері.

Онтогенездің кейбір кезеңдерінде ұрықта өте жоғары сезімталдық болатынын австриялық дәрігер Норман Грегг 1944 жылы және Кеңес эмбриологы П.Г. Светлов 1960 жылы анықтады.Ұрықтық дамудың кезеңінде және оның мүшелерінің қалыптасуында күрделі сапалық қайта құрулар жүреді. Клеткалардың пролиферациясы және дифференциациясы кезінде ұрық зиянды әсерлерге өте сезімтал болады. Ұрықтың дамуына зиянды әсер ететін факторлар тератогендік ( лат, teres-ақаулар) факторлар деп аталады. Оларға рентген сәулесі, алкогель, никотин,дәрі-дәрмектер, вирустар, бактериялар, қарапайымдылар, құрттар және т.б. жатады.Дамудың қатерлі кезеңдеріне прогенезде жыныс клеткаларының пісіп жетілуі (мейоз);эмбриогенезде –ұрықтану,имплантация, плацентация,гаструляция жатады.

Организмнің даму ақауларын және кемістіктер зерттейтін ғылым бөлімі тератология деп аталады.Кемістіктер, сыртқы және ішкі әр түрлі физикалық факторлар мен химиялық заттардың (тератогендердің) әсерінен генетикалық немесе генетикалық емес өзгеріс нәтижесінде пайда болады. Тератогендердің әсер ету сипаты мен олардың ортамен арақатынасына байланысты кемістер- 3үш топқа бөлінеді:

  1. Генетикалық
  2. Ортаға байланысты генетикалық
  3. Тұқым қуаламайтын не экзогенді

Бұлардың ішінен бізді ең алдымен қызықтыратын –генетикалық анаманияларнемесе кемістер.

Генетикалық кемістерді жіктеудің критерийлеріне геннің пенетранттылығы алынады. Осыған орай мутантты гендер 1.летальды , 2. сублетальды ,3.Субвилетальды болып үшке бөлінеді.

Летальды гендерге толық пенетрантты яғни дамудың кез- келген стадиясына организмді өлімге душар еткізетін гендер жатады.Жартылай летальды –гендер 50-90% жағдайда организмнің өліміне әкеледі. Организмнің тіршілік қабілеттілігін 10-50% төмендететін гендер субвитальды деп аталады. Адамның эмбриональдық дамуында П.Г. Светлов 3 қатерлі кезеңді көрсетеді:

  1. имплантация –ұрықтанудан кейінгі 6-7 тәулік.
  2. Плацентация 2-3 апталар.
  3. Перинатальдық –ананың босануы, нәрестенің дүниеге келу уақыты.

Ұрықтың сезімталдығы тіршілік ету жағдайларының өзгеруіне байланысты және организмдегі барлық мүшелер жүйесіндегі қайта құруларға сәйкес келеді. Имплантацияда ұрық жатыр қабырғасына енеді. Ұрықтың айналасында қан құйылған имплантациялық шұңқыр пайда болады.

Екіқабаттылықтың алғашқы 2 аптасында ұрық осы шұңқырдағы қоректік материалды пайдаланады. Плацентацияда ұрық пен анасы арасында тығыс байланыс қалыптасады, ұрықтың қоректенуі, тыныс алуы анасының қаны арқылы жүреді. Перинтальдық туылу кезінде нәресте анасының жатырынан сыртқы ортаға шығады, өздігінен тыныс алады,қоректенеді,зәр шығарады және т.б. автаномдық тіршілік ету процестері басталады.

Адамның туа біткен ақаулықтары.

Даму сатысына тәуелді эмбриогенез кезінде бірнеше тератогенді факторлардың әсерінен көптеген ақаулықтар пайда болуы мүмкін. Осы барлық ақаулықтарды 4-ке бөліп қарастырайық.

  1. Гамметапатия – эмбриогенез кезіндегі ұрықтануға дейінгі гамметалардағы патологиялық өзгерістер,ол спонтанды түсікке, нәрестенің тұқым қуалайтын түрлі ақаулықтармен дүниеге келуіне әкеліп соқтыруы мүкін.
  2. Бластопатия – эмбриональдық дамудың эмбриогенез кезіндегі ұрықтанумен байланысты процестен кейінгі, алғашқы екінші аптасындағы ана жатырының жарылып, нәрестенің дене мүшелерінің шектен тыс ісіп кетуі байқалады.
  3. Эмбриопатия –ұрықтың жатыр қабырғасына бекінгененен, плацентаның түзілуіне дейінгі аралықтағы ұрықтың зақымдану. Бұл жағдайда ана мен нәресте арасындағы зат алмасу үзіліп, спонтанды түсікке әкеп соқтырады. 

Эмбриопатияның түрлері:

  1. Вирустық эмбриопатия – «Embryopathia viralis» жүктіліктің алғашқы айында анасының вирустық аурумен науқастануынан туады.
  2. Диабеттік эмбриопатия-– «Embryopathia diabetika» анасының қант диабетімен сырқаттануынан туатын эмбриопатия.
  3. Қызанық эмбриопатиясы -«Embryopathia rubeolaris» жүктіліктің 3-ші айындағы ұрықтың, анасының қызанықпен зақымдануымен ауру пайда болуы.
  4. Сәулелік эмбрипатия—«Embryopathia radialis» қағанақ немесе ұрықтың иондаушы сәулелердің әсерінен , даму кезінді өзгеріске ұшырауы.

    Фетопатия— жүктіліктің 12 аптасынан бастап, туылуға дейінгі   аурулардың жалпы атауы. 

   Даму сатысында адамның туа біткен ақаулықтары байқалады.

Гиперплазия— қандайда бір ұлпаның немесе мүшенің клеткасының шамадан тыс үлкен болуы. Нәтижесінде белгілі бір мүше қалыптан асып дамиды.

Қазіргі таңда гиперплазия көптеген ауру анамалиясы болып кездеседі. Олардың ішіндегі ең кең тарағаны – гиперплазия эндометрия.

Гиперплазия- эндометрия-бұл жатырдың ішкі кілегейлі қабықшасының өз көлемінен үлкеюі. Өз уақытында ем қабылдамаған жағдайда эндометриялық рак туындайды. Бұл ауруды емдеу үшін фитотерапия , гирудотерапия әдістерімен емдейді. 

 2 . Аплазия-анамальдық ауру , белгілі бір мүшенің немесе мүше бөлігін болма.3.Гипоплазия- ұлпаның, мүшенің, дене бөлігінің , тіпті бүкіл дененің толық жетілмеуі. Бүкіл дененің гипоплазиясы микросомия немесе

нанизма деген атау алады.Гипоплазияның кең тараған түрі жеке мүшелердің толық жетілмеуі.

Эмальдық гипоплазия – тіс ұлпасының құрылымын , минералдануының толық жетілмеуі. Көбіне эмаль өзі зақымданады, асқынған жағдайларда дентиннің зақымдануы байқалады. Эмальдық гипоплазия тіс бетінде ақ-сары нүкте , қара сызық ретінде көрінеді. Кейбір кезде тістің жартылай түзілісі байқалады.

         Дерма-фокольдық гипоплазия (Гольтқа –Горлика синдромы)-тұқым қуалайтын ауру. Мұндай гипоплазияның белгілері: гиперпигменттік тері,тырнақтың дистрофиясы, гипотрихоз, көздің анамалиялық дамуы.

Жыныс мүшелерінің гипоплазиясы –жыныс гормондарының бөлінуі төмендейді, овуляция және сперматогенез процестерінің бұзылуы байқалады. Нәтижесінде бір емі- гормондық  балансты  қалыпқа келтіру.Бүйрек гипоплазиясы –бұйрек бөліктерінің өз көлемінен өзгеріске ұшырап, толық жетілмеуі. Егерде өз уақытында емдемесе пиелонефрит ауруы туындауы мүмкін.

  1. Гидроцефалия— макроцефолия ми сұйықтығының көбеюіне байланысты.

5.Миксодема-мойынның зоб тәрізді дүмпеюі, әсіресе желке жағы ісінген.

  1. 6. Полидактимия-саусақтардың еселенуі, кейде омыртқа және жілік сүйектерінің қысқаруы.

7.Атрезия –Atresia-тума кемістік немесе қандай да бір түтіктің немесе тесіктің болмауы. Көбіне кең тараған түрі, тік ішектің төменгі бөлігінің тесігінің болмауы. Клапандық атрезия – жүрек клапандарының жолы дұрыс болмайды, жүрекше мен қарынша арасындағы хабар алмасу үзіледі. Бұл ауру тума жүрек порогында көптеп кездеседі. Бір қарыншаның қызметінің бұзылып, ауырлық екінші қарыншаға түсуі байқалады.

Даму кезіндегі организмнің бөліктерінің өзара әсері.

Оқшауланған бластомерлердің тотипотенттіліктің негізінде сапалы организм дамуы мүмкін.Бірақ бластомерлердің бірін жойса, жанындағы екінші бластомерден ақау-кемтарлықтары бар организм дамитыны тәжірибеде байқалған. Себебі,екі бластомердің дұрыс дамып жетілуі бір-біріне тәуелді. Ұрық бөліктерінің дамуы кезінде бұл заңдылық Г. Шпеманның көздің қалыптасуы мысалынан өте жақсы байқалады. Аралық ми ұлпасының бөлігі болып табылатын көз көпіршігі тері эктодемасына қарай бағытталып өсіп, онымен жанасқан жерде алдымен көз бұршағы қалыптасады.

Егер ұрықтың бір жағындағы көз көпіршігінің бастамасын алып тастаса , ол жерде көз бұршағы түзілмейді. Керісінше , егер көз көпіршігінің бастамасын бөліп алып, бастың немесе дененің басқа жеріне орналастырса, сол эктодермамен байланысқан жерде көз бұршағы жетіледі.        Ал көз бұршағы көз тостағаншаларының қалыптасуына әсер етеді. Олай болса, бір мүшенің дамып жетілуі, келесі мүшенің қалыптасуына себеп болады.

Биотехнологияның дамуы

0

Жоғары дамыған елдерде экономиканың төрт деңгейлi салалық бөлуi қалыптасқан, атап айтқанда:
— шикiзатты өндiру және бастапқы қайта өңдеу салалары;
— дәстүрлi   өнеркәсiп   салалары;
— материалды және еңбектi салыстырмалы төмен қажетсiнетiндiгiмен, бiрақ қосымша құндағы ғылыми-зерттеулер және тәжiрибелiк-конструкторлық әзiрлемелерге (бұдан әрi — ҒЗТКӘ) арналған шығындардың өте жоғары үлесiмен сипатталатын жоғары технологиялық салалар (high tесh);
— бағдарламалық қамтамасыз етудi әзiрлеу, жүйелiк ықпалдасу, консалтинг, бiлiм беру және т.б. сол сияқты «жұмсақ» (soft) технологиялар (қызметтер)саласы.
Экономиканың дәстүрлi салаларындағы қосымша құнның негiзгi бөлiгi шикiзатты өндiру және бастапқы қайта өңдеу процесiнде не өнiмдi өндiру процесiнде (салалардың екiншi тобы) құралады.
Инновациялық процесс тұтастай алғанда экономика мен қоғамды жаңғырту процесiнiң негiзгi мазмұны болып табылады, ең алдымен зияткерлiк еңбек нәтижелерiн кеңiнен пайдалануға негiзделедi.
Қазiргi уақытта әлемнiң жетекшi елдерiнiң экономикасының дәстүрлi индустриялықтан ұлттық индустриядан кейiнгi, яғни бiлiм мен жоғары технологияларға негiзделген экономикаға ауысу тенденциясы айқын байқалады.
Қазақстан экономикасының салалық құрылымын жоғары технологиялық, ғылыми салалардың үлесiнiң елеулi ұлғаю жағына өзгерту қажеттiлiгi туралы айғақтайды. Бұл республикада жүргiзiлген жүйелi реформалардың, сондай-ақ әлемдiк рыноктағы қалыптасқан мұнайдың жоғары конъюнктурасының алғашқы тиiмдiлiгi екенiн есте ұстауымыз керек. Экономиканың шикiзаттық бағыты республиканың тұрақты өсу аймағына шығуына мүмкiндiк бермейдi. Тұрақтандырылған экономиканы құру үшiн оны индустрияландыру қажет, ал тұрақты өсу аймағын қалыптастыру және тиiмдi экономиканы құру үшiн жоғары технологияларды қолданатын ғылыми инновация енгiзiлуi тиiс.

Қазақстан Республикасының Ұлттық биотехнология орталығын дамытудың 2006-2008 жылдарға арналған тұжырымдамасы (бұдан әрi — Тұжырымдама) «Қазақстан Республикасының Ұлттық биотехнология орталығының» дамуы негiзiнде (бұдан әрi — ҰБО) Қазақстандағы биотехнология саласының дамуына бағытталған.

Биотехнологияның осы заманғы жай-күйiн талдау

Биотехнология ғылыми-техникалық прогрестiң маңызды бағыттарының бiрi болып табылады. Биологиялық және техникалық ғылымдар саласындағы генетикалық және клеткалық инженериядағы осы заманғы жетiстiктерiнiң негiзiнде адамдардың өмiр сүру деңгейiн көтеру үшiн мақсатты түрде жасалған тiрi жүйелердiң (ең алдымен микроорганизмдер) әлеуеттi мүмкiндiктерiн пайдалануға болады. Биотехнологиялық өнiмнiң көмегiмен жақын перспективада да және стратегиялық тұрғыда да өндiрiстiк-технологиялық, экологиялық және әлеуметтiк-экономикалық проблемалар шешiлуде.
Әр елдер, соның iшiнде Қазақстан үшiн де ұлттың салауаттылығы, экономикалық ауқаттылық немесе қорғаныс қабiлеттiлiгi болса да болашағының даму мәселелерi маңызды болып табылады. Бұл мәселелердi шешуде биотехнология маңызды роль атқарады, ол ғылымды барынша қажетсiнетiн салалардың жетiстiктерiн жинақтайды, сол арқылы олардың дамуын ынталандыра отырып, жеткен нәтиженi барлық қалған салаларға таратып, оларға мүлдем басқаша сапалық деңгейге серпiндi көтерiлуiне мүмкiндiк бередi.
Бiрiккен Ұлттар Ұйымының сарапшыларының қорытындысы бойынша ХХI ғасырда биотехнология оның барлық қызмет салаларында және ең бiрiншi кезекте азық-түлiк өнiмдерiн, медициналық препараттарды алуда, ауыл шаруашылығында, экология, энергетика салаларында адамзаттың дамуын анықтайтын болады.
Соңғы онжылдықта биологияда болған өзгерiстер биотехнологияның дамуында қағидалы жаңа перспективаларды ашты, өндiрiсте биологиялық процестердi қолдану шектерiн кеңейттi және «осы заманғы биотехнология» деген жалпы атауымен бiрiктiрiлген жаңа бағыттардың пайда болуына әкелiп соқты.

Әлемдiк биотехнологияның жай-күйi және даму беталысы.

Осы заманғы биотехнологияның әдiстерiн дамыту биотехнологиялық өнiмдердiң тауар рыногының өз бетiнше қалыптасуына әкелдi. Биотехнология макроэкономикалық маңызы бар өнеркәсiп пен ауыл шаруашылығын дамыту бағыттарының бiрi болып табылады. Сондықтан, экономика үшiн тиiмдiлiк жағынан елеулi маңызы ескерiле отырып, биотехнология бойынша әлемнiң барлық жетекшi елдерiнде мемлекеттiк және жеке капиталмен қаржыландырылатын ұлттық және халықаралық бағдарламалар әзiрленген және қолданылуда.
Осылайша, әлемдегi биотехнологиялық өнеркәсiп рыногының жыл сайынғы өсiмi шамамен 7% құрайды.
Әлемде биотехнологиялық препараттарды сатудың жылдық көлемi:
-тамақ өнеркәсiбi мен ауыл шаруашылығында — $46 млрд.;
-гендiк-модификацияланған өсiмдiктердiң тұқымдық материалы — $30 млрд.;
-фармацевтикалық препараттар — $27 млрд.;
-жуу құралдарын өндiру үшiн ферменттер — $21 млрд.;
-өсiмдiк және жануарлар шикiзатынан алынған емдеу-косметикалық құралдары — шамамен $40 млрд. құрайды.
2010 жылға биотехнологиялар рыногының жалпы көлемiнiң өсуi $2 трлн. Болжанып отыр.
Осы заманғы әлемдiк биоиндустрия айналымының жартысынан көбi АҚШ үлесiне тиедi. Салыстыру үшiн, биотехнологияны қаржыландыру көлемi бiр жылда АҚШ-та — $100 млрд., Қытайда — $1 млрд., Ресейде — $0,04 млрд. құрайды, ал сол уақытта Қазақстанда республиканың 2005 жылға арналған бюджетiнде биотехнология саласында мақсатты зерттемелер мен әзiрлемелерге $1 млн. (0,001 млрд.) сома жоспарланған.
Жапония биотехнология дамуының деңгейi бойынша АҚШ-тан кейiн екiншi орын алып отыр. Бұл саланың дәстүрлi салаларында, атап айтқанда ферменттер, антибиотиктер және аминоқышқылдар өндiруде күштi ұстанымдарға ие бола отырып, ең жаңа биотехнологияның әдiстерiн қолдануда АҚШ-тан едәуiр артта қалып отыр. Қазiргi уақытта Жапонияның фармацевтикалық өнеркәсiбiнiң ҒЗТКӘ-ге арналған тек 5 % жуық шығындар гендiк инженериясы саласындағы зерттемелерге келедi және 120 жуық фирмалардың ең жаңа биотехнологияның әдiстерiн пайдаланумен дәрi-дәрмек құралдарын алу тәсiлдерiн әзiрлеу бойынша өз бағдарламалары бар. Жапонияда биотехнологияны дамыту үшiн мемлекеттiк және жеке секторлар арасындағы тығыз ынтымақтастықтың елеулi маңызы бар, жекелеген биотехнологиялық бағдарламаларды iске асыруға елдiң үкiметi қатысады.
Биотехнология АҚШ және Жапониямен бiрге Батыс Еуропа елдерiнде жылдам қарқынмен дамуда. Өз қызметiн үйлестiрiп алып, болашақта бұл елдер биотехнологиялық өнiмдер рыногының конъюнктурасына елеулi әсерiн тигiзуi мүмкiн. Батыс Еуропада биотехнологиялық фирмалар, негiзiнде бұрында iргелi ғылыми зерттемелер жүргiзген зертханалар базасында пайда болды. Қазiргi уақытта олардың көбiсi өнеркәсiптiк корпорациялар және қаржылық мекемелермен қаржыландырылады, немесе үкiмет тарапынан қаржылық көмектi пайдаланады.
Батыс Еуропалық елдерiнiң үкiметтерi қаржыландыратын биотехнологияны дамытудың бағдарламалары мақсатты бағдарламаларды жүзеге асыруға немесе нақты коммерциялық мақсаттарға жетуге бағытталған (АҚШ-тан айырмашылығы, мемлекеттiң күш-жiгерi көбiнесе iргелi зерттемелердi қолдауға бағытталған, ал жеке сектордың кәсіпорындары мен ұйымдары мемлекеттiң қаржылық қолдауынсыз дамиды).
Гендiк инженериясы және биотехнологиялардың халықаралық орталығы (IСGЕВ) ЮНЕСКО басшылығымен құрылған және Еуропаның, Азияның, Африканың, Латын Америкасының 45 елдерiн бiрiктiредi. Ұйым мүшелерi денсаулық сақтау, ауыл шаруашылығы, өнеркәсiп және экология салаларында биотехнологиялық өнiмдердiң ғылыми зерттеулерi және әзiрлемелерiмен айналысады.
IСGЕВ мақсаттары: бейбiт мақсатта гендiк инженериясы мен биотехнологияны қолдану және дамыту саласындағы халықаралық ынтымақтастыққа жәрдемдесу; дамушы елдерге гендiк инженериясы мен биотехнология саласында олардың ғылыми-технологиялық әлеуетiн нығайтуға көмек көрсету; мүше елдердiң ғылым мен техника саласындағы мамандар арасында ақпарат, тәжiрибе, ноу-хау алмасуды дамыту болып табылады.
Тұтастай алғанда биотехнологиялық өнеркәсiптi 3000 астам биотехнологиялық компаниялар, академиялық мекемелер, мемлекеттiк биотехнологиялық орталықтар және әлемнiң басқа да ұйымдары ұсынады.

Биотехнология және қоршаған орта.
Қазақстандағы экология мәселелерi.

Қазақстанда табиғи орта өте осал. Республиканың аумағын негiзiнен далалар, жартылай шөлдер және шөлдер құрайды. Каспий, Арал, Балқаш, Зайсан, Алакөл секiлдi бiрегей iшкi құрлықтық теңiздер мен көлдер бар.
Антропогендiк жүктемелер нәтижесiнде Қазақстанның iс жүзiнде барлық аумағында табиғи ортаның елдiң болашақ экономикалық және әлеуметтiк дамуын қамтамасыз ету қабiлеттiлiгi бұзылған.
Ауыл шаруашылығы өндiрiсiнiң экстенсивтi дамуы жер азуы мен ландшафттың азаюы түрiнде iз қалдырған, елдiң аумағының 60% артығы қатаң шөлдеуге ұшыраған, бұл топырақ құнарлығының төмендеуiне және мал шаруашылығы мен өсiмдiк шаруашылығының өнiмдiлiгiнiң азаюына әкелiп соғады. Бiр ұрпақтық көзiнше Арал теңiзiнiң көлемi екi есеге жуық азайған. Балқаш көлiн де ұқсас тағдыр күтедi. Республиканың су қажеттiлiгi бiр жылға 100 км3 кезiнде iс жүзiндегi қамтамасыз ету 34,6 км3 құрайды. Жан басына шаққанда сумен қамтамасыз ету бойынша Қазақстан ТМД елдерiнiң арасында соңғы орында.
Жыл сайын республиканың сыртқы су қоймаларына 200 млн. м3 артық ластанған сарқынды сулар төгiледi. Көлемдерi бiрнешеден жүздеген текше километрге дейiн ластанған жер асты суларының 3 мыңнан артық көзi айқындалған.
Өңдеу және энергетикалық кешендердiң көптеген кәсiпорындарында жетiлмеген технологияларының, негiзгi өндiрiстiк қорларының табиғи тозуы бұл зиянды қалдықтардың санының артуына ықпал етедi. Ауаны, суды және топырақты қарқынды ластау, жануарлар мен өсiмдiктер әлемiнiң азуы, табиғи ресурстардың азаюы экожүйелердiң құлдырауына, шөлдеуге және биологиялық және ландшафттық түрлiлiгiнiң жоғалуына, халықтың ауру және өлiм-жiтiмiнiң өсуiне әкелiп соқты. Мұндай өзгерiстердiң салдары халықтың өмiр сүру сапасының төмендеуi және республиканың дамуының тұрақсыздығы болып табылады. Сонымен бiрге қоршаған ортаны қорғауға бөлiнген мемлекеттiк шығындар Еуразия елдерi арасында ең төменгi болып отыр. Олар жылына бiр адамға шаққанда 0,5 АҚШ долл. құрайды.
Биотехнология қоршаған ортаны — бактериядан папортникке дейiн (папортниктiң күшәндық қосылыстарды жинау қабiлеттiлiгi), адамға қажет емес сияқты папортниктен жоғары өсiмдiктерге дейiн және барлығын қорғауды да адамға қызмет етуге мәжбүр етедi.
Егер қоршаған ортаны қорғау үшiн әлемдiк технологиялар рыногы қазiргi уақытта 235 миллиард долларға бағаланса, кейбiр бағалар бойынша 25-тен 40%-ға дейiн биотехнологиялар үлесiне тиедi. 

Топырақтардың, өсімдіктердің су қоймаларының, полигондардың санация, фиторемедиация, биоремедиациясы

Бүгiнгi таңда ауыр металдармен және басқа да элементтермен ластанған топырақтарды тазарту мәселесi ашық қалуда. Металдарды өсiмдiктер жинау есебiнен топырақтардан алып тастау үшiн фиторемедиация тәсiлi iс жүзiндегi әдiстердiң (экскавация, жуу) альтернативасы, атап айтқанда аз шығындар салдарынан болып табылады.
Бұл әсiресе өсiмдiктерi кедей таулы өңiрлер үшiн ерекше маңызды, яғни ол жағдайда ландшафт жақсарады. Топырақтағы Рd Zn және Cd орташа концентрациясы 4431, 4920 және 37 мг\кг кезiнде тиiсiнше өсiмдiк нұсқауларындағы  концентрация салыстырмалы жоғары болған (23-кесте). Осылайша, табиғи  жағдайларда өсетiн Сhеnopodium album L., құрғақ сабақтарында Рb 557 мг\кг дейiн жинаған. Отырғызылған Аtriplex leucoclada сәйкесiнше Zn және Сd құрғақ сабақтардың 3165 және 14 мг\кг. ең көп санын енгiзген.
Өсiмдiктер есебiнен жел  эрозиясы, нөсерлiк сулармен шығару және инфильтрация әсерiнен ауыр металдардың таралуы азаяды. Өсiрiлген өсiмдiктер әдеттегi әдiстермен өңделуi  немесе  шағын көлемдерде орналасуы мүмкiн.
Өсiмдiктермен металдарды жинау үшiн фотобарлау мен кен орындарын әзiрлеу, фитоархеология мен ризосүзу сияқты басқа да қолданулар табылды.
Адамзат алдында тұрған ең өзекті экологиялық мәселелердің бірі топырақтар санациясы, әскери полигондардың аумақтарын тазарту және химиялық қаруды жою мәселелері болып табылады.

Өсімдіктердің металдарды жинау

Өсімдіктер нұсқаулары Сабақтары Тамырлары
Pd Zn Cd Pd Zn Cd
Atriplex leucoclada 400.8 3165.0 13.9 189.4 590.0 1.4
Chenopodium album L 557.7 2186.7 9.6 194.0 680.0 3.1
Eleagnus angustifolia L 428.1 1372.5 8.5
Haloxylon articulatum 186.4 1495.0 9.4 250.2 800.0 1.6
Polygonum arenas trum 136.2 1590.0 5.6 271.8 890.0 2.9
Salsola volkenssi 223.7 1468.0 6.4 136.7 598.0 3.9
Tamarix sp. 497.6 2120.0 9.2

Химиялық қаруды жою және әскери полигондардың аумақтарын тазарту мәселелерiне қатысты АҚШ-та топырақ, су қоймалары және ауаның биоремедиациясы әдiсiмен таныстыруды енгiзетiн әскери қызметкерлердi университеттiк деңгейде даярлаудың арнайы бағдарлама бар. АҚШ Қорғаныс департаментiнiң үш үлкен полигоны 2001 жылы жарылғыш заттармен ластанған топырақтарды өңдеу үшiн W.R.Grace & Со фирмасының DARAMEND@ микробтық биоремедиация технологиясын сатып алды, өйткенi бұл технология екi алғашқы өңдеу                                             кезеңiнде                         топырақты      тазартудың 99% көрсеттi.
Ресейде ғылыми-зерттеу ұйымдары, соның iшiнде қорғаныс, топырақтар ремедиациясы және химиялық қарудың детоксикациясы кезiнде пайда болатын реакциялық массалар мен сұйық қалдықтарды өңдеудiң биотехнологиялық әдiстердiң  (микроорганизмдер мен өсiмдiктердi пайдалана отырып) әзiрлеуде. Сонымен қатар ауаны органикалық қосылыстардан тазартудың биотехнологиялық жүйесi әзiрленген және оны пайдалануға арналған лицензиялар Ұлыбритания мен Финляндия кәсiпорындары сатып алған тәжiрибе қондырғысында жасалған.
Соңғы  онжылдықтар   қоршаған ортаға  тiрi  организмдер үшiн жиi улы болатын құрылымы жағынан әртүрлi синтетикалық органикалық қосылыстардың (ксенобиотиктердiң) елеулi санының келiп түсуiмен сипатталады. Кейбiр ксенобиотиктер қоршаған ортада катаболизмге, яғни осы қосылыстардың деградациясына қабiлеттiлiктiң пайда болуына бағытталған микроорганизмдердiң эволюциялық процестердiң белгiлi бiр артта қалуынан жиналады. Қазiр әртүрлi ксенобиотиктердiң деструкция реакцияларын жүзеге асыратын ферменттердiң көптеген түрi бар микроорганизмдердiң әлеуетiн барынша пайдалану мiндетi тұр. Бұл әлеуеттi пайдалану «биоремедиация» болып табылады.
Бүгін өнеркәсіптік өндірістің 30 және одан да көп пайызын тазартушы құрылыстар салуға арналған шығыстар құрайды. Ағынды суларды тазартудың iс жүзiндегi әдiстерi үнемi жетiлдiрiлуде, бiрақ олардың тиiмдiлiгi кейде экологиялық талаптарға сай келмейдi. Ондай жағдайдан шығу жабық сұйық ағындарды пайдалану циклiмен қалдықсыз өндiрiстердi жасау мақсатында дәстүрлi өнеркәсiптiк технологияларды қайта қарау болып табылады. Осы мәселедегi қажеттi нормаларға дейiн тазартылған технологиялық циклiне қайтарумен немесе ағынды сулардан пайдалы биоөнiмдердi алумен жергiлiктi биотазарту технологиялары басты роль атқарады.
Физика-химиялық әдiстермен салыстырғанда биотехнологиялық әдiстердiң бiрнеше артықшылықтары: өңдеудiң экологиялық қауiпсiздiгi, пайдаға асырудың соңғы өнiмдерiнiң қоршаған орта үшiн зиянсыздығы, әртүрлi ластауыштарға қатысты жоғары бейiмдiлiк пен ерекшелiк, оңтайлы еңбек көлемi және жұмыстар құны, қайта өңделетiн топырақтардың табиғи қалпы мен құнарлығын сақтау.

Қазақстан өз биотехнологияларының дамыта ма, дамытпай ма, ғаламдану жағдайында республика әлемдiк биотехнология өнiмiн тұтынуға тартылады. Қазақстан дамыған елдердiң тәжiрибелiк зертханасына айналмауы керек.
Жағымсыз салдарларға жол бермеу үшiн мықты қорғаныс қою қажет, сол үшiн Қазақстанға биотехнологияның импорттық және отандық өнiмдерiн пайдалануды бақылау мен мониторингiнiң жоғары бiлiктi қызметтерiн болуы қажет.

Қазақстанға биотехнология саласында дамудың басымдылығын белгiлеген кезде экономиканың қалыптасқан ерекшелiктерi мен даму перспективаларын ескеру қажет

— агроөнеркәсiптiк кешеннiң және тау-кен өндiрiсiнiң жоғары үлесiн;
-табиғи байлықтардың болуын және табиғатта экологиялық байланысты сақтауды ескере отырып, Каспий шельфiн игеру жоспарларын;
-экономиканың өсуiнiң сақталатын жоғары қарқындарын, мұнайхимия, құрылыс, көлiктiк-телекоммуникациялық кешен, ақпараттық технологиялар, тоқыма өнеркәсiбi, туризм және спорттың даму перспективаларын;
-жылдам өсетiн және перспективтi сату рыноктарымен көршiлестiктi (Орталық Азия елдерi, Қытай, Үндiстан, Ресей);
-ядролық физика (Ядролық Физика институты, Курчатов қаласы),
-ғарышкерлiк (Байқоңыр ғарышжайы, Приозерск қаласы) саласында дамыған инфрақұрылымның болуы;
-кеңестiк ғылым мұрасының болуы (Республикалық микроорганизмдер коллекциясы, «Прогресс» ҒӨБ Технопаркi, биологиялық институттар және басқалар).
Қоршаған ортаның қалпына байланысты көптеген мәселелер табиғаты мен мәнi бойынша экологиялық болып табылады. Осыған байланысты осы заманғы биологияның мiндеттерiне табиғи экологиялық жүйелердегi жүйке жұқаруды анықтау және айқындау, оларды жандандыру және тұрақты экологиялық жүйелердiң жұмыс iстеуi үшiн жағдайлар жасау кiредi. Сондықтан соңғы он жылда ғалымдар әртүрлi экологиялық мiндеттердi шешуге мүмкiндiк беретiн жылдам дамитын биотехнология әдiстерiне назар аударуда.
Биотехнология жетiстiктерi тек қоршаған ортаны қорғау мақсатында ғана кеңiнен қолданылмай, биотехнологиямен байланысты бiрiншi кезекте адам денсаулығын қорғауға және қоршаған ортаның оң ахуалына бағытталған.

Биотехнолгия

0

Биотехнолгия

“Биотехнология” атауын ең алғаш венгр Карл Эреки 1919 жылы тірі организмдердің көмегімен өндірілетін жұмыстарды анықтау үшін қолданған. 1986 жылғы шығарылған Биологиялық энциклопедиялық сөздікті, өндірістегі биологиялық процестерді және организмдерді қолдануды айтады. Европалық биотехнология одағы (EFB) осы күнгі биотехнологияны табиғаттану ғылымдарын (биологияны, химияны, физиканы) және инженерлік ғылымдарды (мысалы электрониканы биоөнеркәсібтегі биожүйелерге қолдану деп біледі, ал Европалық (ЕС)) – биологиялық қауымдастықты қажетті өнімдермен және қызметтермен қамтамасыз ету деп толықтырады.

Биотехнология алғашқы кезеңде негізінен микробиологияның және энзимологияның жетістіктеріне сүйенсе, ал соңғы 20-25 жылда ол өзінің дамуына итеруші күшті қарқынды дамып келе жатқан биологиялық ғылымдардан алды, олар: вирусология, молекулалық және клеткалық биология, молекулалық генетика.

Бүгінгі XXI ғасырға ұмтылған биотехнология ғылыми-техникалық прогрестің алдынғы қатарынан орын алады.

Ген инженериясының әдістерінің ашылуы биотехнология деген ерекше өндіріс түрінің дүниеге келуіне ықпал жасап отыр. Биотехнология дегеніміз микроорганизмдердің және таза белоктардың (ферменттердің) жүргізетін биологиялық процестерін халық шаруашылығының әртүрлі салаларында пайдалану.

Мал шаруашылығында алдағы 10-15 жыл ішінде биотехнологияның алға басуы процесі гендік,клеткалық және эмбриогенетикалық инженерияның дамуымен анықталмақшы.

Ген инженериясы молекулалық биологияның жаңа саласы. Ол лабораториялық әдіс арқылы генетикалық жүйелер мен тұқымы өзгерген организмдерді алу жолын қарастырады.Ген инженериясының пайда болуы генетиканың ,биохимияның, микробиологияның және молекулалық биологияның жетістіктерімен байланысты.Бұл атаудың екі түрі қолданылады; «генетикалық инженерия» және «ген инженериясы».Соңғы кезде «генетикалық инженерия» жалпылама түрде қолданылып жүр,ген инженериясы да осының ішіне кіреді.

Молекулалық биология ғылыми жетістіктерінің нәтижесінде пайда болған ген инженериясы организмнің бағалы қасиетін сақтап қана қоймай оған жаңа әрі саналы қасиетте бере алады. «Инженерия» деген атау құрастыру деген мағынаны білдіреді. Яғни ген инженериясы дегенді ген құрастыру деп түсіну қажет. Ген инженериясының дәуірі басталмай тұрып 1969 жылы Г.Короана нуклиотидтерді белгіліі бір жүйемен орналасқан ДНҚ синтезінің методологиясын жасап берген. Жекелеген дербес амин қышқылы-ашытқының аланиндік тРНҚ ның бастауыш жүйесі ашылғаннан кейін  Г.Корана химиялық жолмен осы РНҚ ның көлемі 77 полинуклеотидтен тұратын кодтық бөлігін синтездеді.Кейіннен 1979 жылы осы лабораторияда ішек таяқшасының тирозиндік тРНҚ сы синтезделді және ол Т4 бактериофагының құрамына енгізіліп,бактерияның клеткасында жұмыс істеді.

Ген инженериясының дүниеге келген уақыты 1972 жыл деп есептелді. Сол жылы Т.Берг алғаш рет пробиркада үш түрлі микроорганизмнің ДНҚ-ларының фрагменттерінен жаңа гибридтік ДНҚ құрастырды. Бірақ маймылдың рак вирусының, бактериофактың және ішек бактериясының гендік ДНҚ-ларынан құрастырылған ол гибридтік ДНҚ-ның клетка ішінде ойдағыдай жұмыс істей алатындығы тексерілмеді, себебі құрамында рак вирусының нуклейн қышқылы болғандықтан тәуекелге бармады.

Клеткада жұмыс істей алатын гибридтік ДНҚ-ны 1973-74 жылдары С.Коэн мен Г.Бойер құрастыды. Олар басқа организмнен бөліп алған ДНҚ фрагментін генін бактерия плазмидасының құрамына енгізді. Ол плазмидадағы бөтен гендердің алғаш рет жаңа организм ішінде жұмыс істей алатынын көрсетті. Соның артынша-ақ дүние жүзінің көптеген лабораторияларында жұмыс істей алатын әр түрлі плазмидалар алынды. Совет елінде ондай бөтен гені бар плазмида академик А.А.Баевтың басшылығымен жасалды.

Ген инженериясы деп рекомбинантты ДНҚ-лар жасап, оларды басқа тірі клеткаларға енгізуді айтады.

Ген инжериясы шешетін мәселелер:

  • генді химиялық немесе ферментті қолдану жолымен синтездеу;
  • әр түрлі организмнен алынған ДНҚ фрагменттерін бір-бірімен жалғастыру (ДНҚ рекомбинаттарын алу);
  • бөтен генді жаңа клеткаға векторлық ДНҚ арқылы жеткізу және олардың қызмет жасауын қамтамасыз ету;
  • клеткаларға гендерді немесе генетикалық жүйелерді енгізу және олардың бөтен белокты синтездеу;
  • бөтен генге ие болған клеткаларды таңдап бөліп алу жолдарын ашу.

ГЕНДІ АЛУ ЖОЛЫ

Ген инженериясында генді мынадай әдістермен алуға болады:

  • Клеткадағы ДНҚ-дан тікелей кесіп алу;
  • химиялық жолмен синтездеу;
  • иРНК-дан кері транскриптаза арқылы синтездеу.

Бірінші әдіс ген инженериясының дамуының алғашқы кезеңінде қолданыла бастады. Белгілі организмнің ДНК-сын түгелімен әр түрлі рестриктазалармен үзіп, әр түрлі фрагменттер алады. Сонан соң оны клетка іщіне арқала кіргізе алатын сақиналы плазмидаларымен жалғайды. Ол үшін плазмиданы да рестриказалармен үзеді, оған әлгі ДНҚ фрагменттерін қосып жалғап,қайтадан бүтін плазмидалар алады. Бұл плазмидаларының әрқайсысының құрамында бір немесе бірнеше бөтен ДНҚ фрагменті болады. Одан кейін ол плазмидаларды қайтадан бактерияға енгізеді. Осының нәтижесінде бактерия клеткасының әрқайсысында басқа организм генінің бір түрі болады. Осындай әр түрлі  бөтен гендері бар бактерия клеткаларының  жиынтығын немесе  коллекциясын «гендер банкі», кейде «гендер кітапханасы» деп атайды. Зерттеушілер ол банкіден керек уақытында қажет.белоктың генін жаңадан тауып алады. Осындай гендер банкі қазір Ресейде, Батыс Еуропада және АҚШ та жасалған.

Химиялық жолмен жасанды генді 1969 жылы Г.Корона синтездегені жоғарыда айтылды. Бірақ оған жасалған промотор тізбегі мен транскрипцияны аяқтайтын кодондар болмағандықтан, ол клетка ішінде ешбір қызмет көрсете алмады. Гендерді химиялық синтездеуге нуклеин қышқылыдарындағы нуклиотидтердің орналасу тәртібін  анықтау әдісін тапқан нан кейін ғана мүмкіндік туды. Бұл әдістерді тапқан Д.Джильберт пен Ф.Сэнгер. Ғалымдар генді белоктың құрамындағы амин қышқылдарына  қарап отырып синтездеуді де үйренді, (3 нуклеотид -1 кодон -1 амин қышқылы деген заңдылық бойынша). Соның ішінде қолдан синтезделген ең ұзын ген, адамның сомототропин (өсу) гені, ол 584 нуклеотидтен тұрады. Оны бактериядағы басқа геннің промоторына жалғастырып, плазмида  арқылы бактерия клеткасына енгізді. Соның нәтижесінде бактерияның бір клеткасы 3 млн-ға дейін адам инсулині де химиялық жолмен синтезделіп, әлгі айтылған жолмен бактерияға енгізілді.

1979 жылы біздің елімізде Ю.А Овчинников пен М,Н. Колосовтың басшылығымен ферменнттердің көмегімен химиялық жолмен адам мен жануарлардың гормонының гендері – энкефалин және брадикинин синтезделді. Химиялық-ферменттік синтездеу ұсақ гендерді алу ген инженериясында кең қолданылды. 1970 жылы Г.Темин, Т.Мизутани және Д.Балтимор кері тратранскриптаза (ревертаза) ферменін ашты. 1972 жылы кейбір онкогенді (рак) вирустар кері транскриптаза ферментінің  көмегімен  РНҚ–ның үлгісінен ДНҚ синтездейтіні ашылды. Одан әрі жүргізілген зертеулер ДНҚ көшірмесінің пайда болуы үшін онкогендік вирустардың ғана РНҚ-сы емес, сондай-ақ жасанды полирибонуклеотидтердің де үлгі бола алатындығын көрсетті. Бұл кез-келген жекет гендерді (ДНҚ), олардың РНҚ көшірмелерін қолдана отырып ферменттік синтездеуге болатынына мүмкіншілік туғызды. Жасанды генді рак вирустарынан бөлініп алынған кері транскриптаза ферменті арқылы синтездеу қазір кеңінен қолданылып жүр. Кері транскриптазаның РНҚ ға қарап, оның тізбегіне сәйкес генді (ДНҚ-ны) жасауға болады. Осы әдіспен самототропиннің гені жасалынып алынды. Ол үшін гипофиздің рак клеткаларынан  бөлініп алынған самототропиннің иРНҚ-сы пайдаланылды.

ССРО-да академик Ю.А.Овчинниковтың басшылығымен интерферон гені кері транскриптаза арқылы жасалып, ақырында ең көп мөлшерде интерферон жасайтын бактерия түрі алынды.

Ферментті синтездеп пробиркада РНҚ молекуласынан ДНҚ генінің комплементарлы тізбегін жазып алуды транскрипция дейді. Синтездеу ушін қолданылатын жүйе құрамында ДНҚ-ға кіретін төрт нуклеотид, магний ионы, кері транскриптаза ферменті және генмен кодталған көшірмесін алатын иРНҚ бар. иРФНҚ-дан кері транскриптаза, оған сәйкес ДНҚ тізбегін синтездеп, сол ферменттің көмегімен ДНҚ-ның екінші тізбегі синтезделеді. Осының нәтижесінде иРНҚ-да синтезделген ген құрылымына ұқсас ген пайда болады. Осы әдіспен көптеген  елдің лабороториясында бірнеше гендер тобы алынды.

В.А. Энгельгардтың басшылығымен «ревертаза» жобасы жасалған. Осы ферменттердің көмегімен гендер синтезделеді. Бұл жобаны іске асыру үшін  көптеген институттар, сондай-ақ ЧССР және ГДР ғылым академиялары қатысты. Осының нәтижесінде 1974-1978 жылдар аралығында көгершіннің, үй қоянының  және адамның глобин гені, сонымен қатар тышқанның бауыр метохондриясының гені, иммундық белок генінің бөлшектері және т.б. гендер синтезделеді. Ревертазаның көмегімен синтездделген гендердің  реттеуші учаскесі болмайды, сондықтан олардың  қалыпты жұмыс істеуі үшін реттеуші элеметтер жалғау керек. Ол элементтер  химиялық синтез жолымен немесе бактерия клеткаларынан алынады,бұның өзі недәуір қиындыққа соғады. Жоғарыда айтылған әдістерден басқа, генді трансудукция фагтарының көмегімен алуға болады. Бұл әдіспен 1969 жылы Дж.Беквитц бірінші рет лактоза генін ішек таяқшасынан бөліп алды.Алайда бұл әдіс үнемі қолдануға жарамсыз себебі, ол фагты белгілі бір жерге орналастыруды талап етеді. Сондықтан керекті гендерді тасымалдауға жарамды ДНҚ фрагменттерін алудың басқа әдістері қолданылады. Содан кейін осы ДНҚ бөлшектерін қолайлы векторға орналастырып, көбейтіп клетка-рецепиенттер құрамына кіргізеді.

РЕСТРИКЦИЯ ФЕРМЕНТТЕРІ. Рестрикциялау – модификациялау құбылысы 50-ші жылдары байқалған болатын. Рестрикция тоқтату деген мағынаны білдіреді, ал модификация – молекуланың белгілі топтарын химиялық жолмен немесе оларға басқа топтарды жалғау арқылы өзгерту. Рестрикция мен модификациялау құпиясын В.Арбер ашты.

Бактерияның «өзінің» нуклеин қышқылын «бөтен» фагтардың нуклейн қышқылынан ажырататын арнайы ферменттері болады. Рестрикция ферменттері фагтың нуклеин қышқылын үзіп, оның клеткада көбеюіне жол бермейді. Рестриказалармен  қатар бактерияларда метилаза деген фермент бар. Ол бактрияның өзінің ДНҚ тізбегіндегі азоттық негіздерде белгілі мөлшерде әрбір репликациядан кейін метил тобын (СН3) жалғап, модификациялап отырады. Метилденген ДНҚ-ны рестриказа «өзінікі» санап оған тиіспейді. Бұл бактериялардағы өзіндік бір «иммундық жүйе» іспеттес. Дегенмен, кейде бактерия клеткасына енген фагтың кейбір нуклеин қышқылы кездейсоқ метилденіп кетеді. Осы қателігінен бактерияның өзі фагтың әсерінен қырылып қалады. Осы құбылысты О.СМИТ, Д.Натанс және В.Арбер ашты. Рестриказалар табиғаттың ген инженериясына арнап жасаған таптырмас құралы. Бактерия әр түрлі болғандықтан олардың рестриказалары ДНҚ-ны әр түрлі жолмен үзеді. Қазір 500-ден аса рестриказа түрі белгілі және олар ДНҚ-ны бір-бірінен өзгеше 120 жерінен үзе алады. Яғни зерттеуші рестриказаны таңдай отырып ДНҚ-дан  қалаған ферментті немесе генді бүлдірмей бүтін күйінде кесіп алады. Генді бөліп алу мен ген өркенін алу үшін әртүрлі объектілер (бактериялардан,сүтқоректілер клеткаларынан, құстардан т.б. алынған) және әртүрлі вирустар жұқтырылған ортада өсірілетін ерекше ферменттер құрал ретінде пайдаланылады. Негізінде олар үш түрлі ферменттер: рестриказалар,лигаза және кері транскриптаза.

Рестриказалар – дезоксирибонуклеазалардың ДНҚ молекуласын қысқа немесе ұзын бөлшектерге тіпті жеке нуклеотидтерге дейін кесетін ферменттердің бір түрі. Рестриказалардың ерекшеліктері ДНҚ молекуласын кез-келген жерден кеспей тек белгілі нуклеотидтер орналасу тәртіптері бар. Бұл әдетте 4-6 жұп нуклеотидтер, әртүрлі рестриктазалар үзетін жеріндегі нуклеотидтердің құрамында айырмашылығы болады. Мысалы Е.COLI рестриказасы ДНҚ молекуласын ГААТТЦ учаскесінде үзеді, Ват НI-ГГАТЦЦ учаскесінде. Қазір әр түрлі рестриказалардың жүзден артық өзіндік бірізділігі белгілі. ДНК тізбегінің ұзына бойында нуклеотидтер кездейсоқ орналасса, төрт белгілі нуклеотидтен тұратын жүйелілік 1\256-ға, ал алты нуклеотидтен – 1\4096 тең болады. Сондықтан рестриказалар ДНҚ-ны бірнеше жүздеген немесе мыңдаған нуклиотидтер жұптарынан тұратын бөлшектерге үзеді.

Лигаза – ДНҚ-ның бос ұштарын бір біріне жалғайтын фермент. Бұл фермент қалыпты клеткаларда ДНҚ синтезіне және репарация процестеріне қатысады, яғни ДНҚ молекуласының біраз бүлінген жерлерін қалпына келтіруге қатысады.

Кері транцкриптаза – ДНҚ-полимираза тәріздес фермент. Бірақ ДНҚ-ны ДНҚ-дан емес РНҚ-дан синтездейді. РНҚполимиразамен салыстырғанда ол кері бағытта жұмыс істейді, яғни ДНҚ синтезі РНҚ-да жүре ме? Бұл күмәнді  сұрақ әлі шешілмеген. Алайда бұл фермент эукариот клеткаларында оларға ДНҚ арқылы  көбейетін  РНҚ –сы бар вирустарды ұқтырғаннан кейін  пайда болады. Бұл вирустардың геномы кері транскриптазаны кодтайды,соның көмегімен вирустың ДНҚ-үлгісі құрылады да, кейін вирустар молекулаларының РНҚ-сы синтезделеді.

ДНҚ РЕКОМБИНАНТТАРЫ

Генетикалық рекомбинацияның мәні – екі хромосоманың өзара гендерімен алмасуында. Екі немесе одан көп  тұқым қуатын анықтауышы бар клетканың немесе организмнің пайда болуына әкеп соғатын кез келген процесті 1958 жылы Понтекорво рекомбинация деп атады. Міндетті түрде сүтқоректілердің жыныс клеткалары пайда болғанда, мейоздың барысында гомолгты хромосомалар гендерімен алмасады (кроссинговер – айқасу құбылысы). Осы алмасулар ұрпақтарға берілетін тұқым қуатын белгілердің араласуын түсіндіруге мүмкіндік береді.

Гендер алмасуын, сондай-ақ клеткаға «бөтен» генді енгізуді генетикалық рекомбинация арқылы in vitro – организмнен тыс жасауға болады.

1972 жылы П.Бергтің лабораториясында (АҚШ, Станфорд университеті) ең бірінші рекомбинантты деп аталатын будан ДНҚ молекуласы алынды. Оның құрамына лямбда(λ) бактериофагының геномы мен S V 40 вирус геномы кірді.

Организмнен тыс рекомбинация әдісі, әр түрдің ДНҚ-ларын (табиғи немесе жасанды) бөліп алып, оларды бір-бірімен қосуды, содан кейін осы рекомбинантты ДНҚ-ны тірі жасушаға енгізіп, жаңа белгінің  пайда болуын мысалы, ерекше белок синтезін жүргізуді көздейді.

Мұндай эксперименттердің мақсаты ДНҚ – дағы белгілі бір нуклеотидтер жүйелілігін «векторға» енгізіп, кейін жасушаның ішінде жұмыс істеткізу. ДНҚ фрагментін вектормен жалғастыру төмендегідей жолдармен жүргізіледі:

  • ретрикциялық эндонуклеазалардың қатысуымен пайда болған ДНҚ-ның жабысқақ ұштары арқылы;
  • ДНҚ-ның әрбір тізбегіне қосымша полинуклеотидтер фрагменттерін синтездеу;
  • Т4-лигаза ферментінің көмегімен тұқыл ұштарын жалғау.1974ж бастап рекомбинантты ДНҚ алу жұмыстары көптеп жүргізілді.

Кері трансскриптазаның көмегімен иРНҚ молекуласында ДНҚ тізбегі синтезделеді, содан кейін иРНҚ сілтінің көмегімен ДНҚ-ның екінші тізбегі құрылады. Экзонуклеаза ферментімен ДНҚ-ның екі тізбегі де қысқартыылып, ұштық трансфераза арқылы олардың ұштарына поли-Т жүйелігі тігіледі. Векторлық сақиналық плазмиданың сақина ДНҚ-сын рестриказамен кесіп желі түріне келтіреді, содан кейін экзонуклеазамен қысқарып, ұштық трансферазамен поли-А жүйесін тігеді. Ең ақырғы кезеңде осы ДНҚ молекуласының екі типін жалғап будан молекулалы синтезделген геномы бар векторлық плазмида алады. ДНҚ тізбегінің үзілген жерлерін лигазаның көмегімен жалғайды. Бұл баяндалған жағдайда векторлық плазмидаға қандай ген енгізілгені белгілі. Бірақ трансгеноз жұмыстарында көбінесе көптеген ДНҚ фрагменттері пайдаланылады,ал солардың ішінде  бірлі жарымында ғана керек ген болады. Осыған байланысты ген инженериясында қажет гені бар ДНҚ фрагменттерін  табу және оны бөліп алу әдісінің маңызы зор.Осы керек гені бар ДНҚ бөлшегін алу үшін «батырма мылтық» деп аталатын тәсіл қолданылады. Оның мәні мынада: ДНҚ ферменттер арқылы көптеген ұсақ бөлшектерге бытыратылады,содан кейін соқыр тәуекелмен оны вектордың ДНқҚ молекуласымен будандастырады. Осының алдында векторлық ДНҚ-ны желі түріне келтіру үшін рестриказамен өңдейді. Ішек таяқшасына рекомбинантты молекуланы кіргізген соң,  сұрыптайтын қоректік ортаның көмегімен қажетті гені бар ДНҚ бөлшектері түскен бактерияларды бөліп алады. Кірген генді оның шығаратын заты арқылы тауып алады. Бактериялар көбейгенде оның құрамындағы рекомбинатты ДНҚ еселенеді де ДНҚ өркендері пайда болады.

ВЕКТОРЛАР – ГЕН ТАСЫГЫШТАР. Осы уақытқа дейін бөтен генді клетка ішіне алып баратын плазмида дедік. Сондай қызмет атқаратын ДНҚ түрлерін векторлар дедік. Вектор бағыттағыш деген мағынаны білдіреді. Векторды да қолдан құрастырады және оған мынадай талаптар қойылады:

  • вектор клетка ішіне бөтен генлі алып кірген соң клеткаменн бірге немесе өз алдына бөлініп көбейе алатын болуы керек,сонда ғана ол ұрпақ клеткаларға беріледі. Немесе ол клетка хромосомасы құрамына кіру арқылы ұрпақ клеткаға беріліп отыруы керек;
  • генетикалық белгілері болуы керек,сол белгілер бойынша оның қайтадан клетка ішіне енгенін анықтайды;
  • құрамында рестриказалар тауып үзе алатын нуклеотидтер тізбегі болуы керек және рестриказамен бір рет үзіліп жалғанғаннан кейін ол репликацияланатын қабілетін жоғалтпауы тиіс;
  • Құрамына кірген геннің клетка ішінде дұрыс реттеліп жұмыс істеуін қамтамасыз ететін болуы керек;
  • оның клетка ішінднгі көшірмесі жетерліктей көп болуы қажет.

Қолымызда геннің өте аз мөлшері бар дедік. Геннің ондай мөлшерімен тәжірибе жасау өте қиын. Сондықтан әлгі генді көп мөлшерге дейін көбейтуге тура келеді. Ол үшін геннің аз мөлшерін иуктормен бірге  бактерия клеткасына ендіреді. Бактерияның тез бөлініп көбеюімен бірге оның ішіндегі  әлгі ген бар вектор да көбейеді. Ақырында көп массаға дейін өсірілген бактериядан генді қажетті мөлшерде қайта бөліп алуға болады.

Бактерия клеткасына генді енгізу үшін вектор ретінде өзінің плазмидасы, кейде олардың фагының ДНҚ-сы қолданылады. Плазмида клетка хромосомасындағы ДНҚ-ға тәуелсіз болады, өзінше бөлініп көбейе алады және оның клеткадағы көшірмесі 20-ға дейін жетеді. Ал ерекше жағдай жасап өсіргенде векторлардың көшірмесін тіптен мыңға дейін жеткізуге болады.

Лямбда фагының негізінде фагтық векторды 1974ж Эдинбург университетінде Н. Муррей және К.Муррей ашты.

ГЕНДІ ОРГАНИЗМ–РЕЦЕПИЕНТ КЛЕТКАЛАРЫНА ТАСЫМАЛДАУ

Плазмидаға енгізілгендерді рецепиент клеткасына тасымалдау трансформация немесе канюгация әдісі арқылы жүреді. Әдістер әр түрлі болғанымен кез-келген ген – инженерлік жұмысының негізі мынадай:

  • Векторлық сақиналы ДНҚ-ны (плазмиданы) рестриктаза ферментімен үзіп, оның созылған формадағы молекуласын алды.
  • Оны бактерияға енгізетін бөтен генмен (мысалы, интерферон гені) араластырып, оларды шеңбер бойымен бір-бірімен жалғап, гибридтік молекула жасалады.

Ол үшін бір-бірімен жалғасатын плахмидада, бөтен генде бір түрлі рестриказамен кесілген болуы керек. Сонда ғана олардың ұштары бір-бірімен жалғаса алады.

Олардың ұштары бір-бірімен комплементарлы, сондықтан олар бір-бірімен қайта байланыса алады. Кейбір рестриказалар ДНҚ фрагменттерін осындай жабысқыш етпей шорт кеседі. Генді бүлдірмей бүтін алу үшін кейде сондай рестриказаларды лажсыз пайдалануға тура келеді. Бұл жағдайда жабысқыш ұштарды қолдан жасайды. Нуклеотит трансфераза фермент арқылы ДНҚ фрагменттерінің екі тізбегінің біртектес ұштарына бірнеше Г-нуклео-тидтерін, ал вектордың тізбектерінің осындай ұштарына Ц-нуклео-тидтерін жалғайды. Осылай жабысқыш ұштар пайда болады, немесе төрт кесілген ДНҚ фрагментінеде вектордың ұшынада синтетикалық қос тізбек жалғайды. Ол тізбек линкер деп аталады. Сонан соң линкерді танитын, оны жабысқыш етіп кесетін рестриказаны тауып алып кеседі. Осылайша бұл жолменде жабысқыш ұштар алынады.

Бөтен ДНҚ фрагментімен вектордың ұштарының жабысуы дегеніміз – сол комплменттарлы ұштарының бір-бірімен сутегілік байланыс құруы. Бірақ ДНҚ тізбектері бір-бірімен әдеттегідей көп валенттік байланыс құруы керек. Ол үшін репликацияға қатысатын ДНҚ – гигаза деген өзімізге таныс ферментті қолданады.

  • Будан ДНҚ молекуласын клеткаға ендіру әдісі оны қабылдайтын клетканы ерекшелігімен қолданып отырған векторға байланысты. Вектормен клетка бір-біріне табиғи жақын болғаны дұрыс. Дегенмен, гибридтік плазмида бактерияның барлық клеткаларына бүтін күйінде кіре бермейді. Әдетте мыңдаған клетканың бірнешеуі ғана ойдағыдай енеді.
  • Гибридтік плазмида енгізу нәтижесінде қасиеті өзгерген клеткаларда басқа клеткалардан бөліп алу керек. Плазмидасында бөтен гені бар бактерияны көбінесе мыңдаған көп басқа клеткалардың арасынан мынадай әдіспен бөліп алады. Гибридтік плазмиданы клеткасында плазмидасы жоқ бактерия түрін енгізеді. Плазмиданың құрамында антибиотиктерді ыдырататын ферменттердің гендері бар екені айтылды. Осы плазмиданы рестриказамен үзгенде сол ферменттердіңде гені аман сақталуы керек, яғни сол гендерге тиіспейтін рестриказалармен үзеді. Гибридтік плазмиданы клеткаға енгізіп болған соң бактерияны антибиотигі бар қоректік ортада өсіреді. Сонда клеткасына ойдағыдай болып гибрибтік плазмида енген бактериялар аман қалады да, плазмидасыз бактериялар антибиотиктер қырылып қалады.
  • Аман қалған клеткаларды бөтен геннің жұмыс істей алатынын тексереді. Ол үшін алдын ала дайындалған антиденемен сол ген беретін белоктың бар-жоғын анықтайды.

Қазірдің өзінде ген инженериясы арқылы бактерия клеткасынан интерферонмен самототтропин белоктарын алуға қол жетіп отыр. Осындай орташа белоктар бактерия клеткасында ойдағыдай синтезделеді. Ал одан үлкен немесе кіші бөтен бактерия клеткаларды бактерия клеткасы жасай алмайды. Оның себебі әр түрлі. Мысалы, бөтен белоктардың кейбірі бактерия үшін – у. Бактерия клеткасының ішінде белоктардың – 3000, нуклеин мыңға жуық, углеводтың – 50 және майлардың – 40түрі бар. Ал олардың әр түрлі молекулалар саныда ондаған мыңғада жетеді. Клетка ішінде бөтен белок ойдағыдай синтезделгенімен оны әлгі мыңдаған қосылыс ішінен таза күйінде бөліп алу қиын. Бұл мәселені шешуге ашытқы микроорганизмдер көмекке келеді. Олар қарапайям қоректік ортда тез көбейе алады. Нан ашытқысы ретінде қолданылатын сахаромицед деген микрооргонизмде де плазмида табылды, яғни оған да бөтен ген өндіру қиын емес. Ашытқы бактериясы клеткада жасалған көптеген белоктарды сыртқы ортаға бөліп шығарып отырады. Бұл оның табиғи қасиеті. Егер қажетті белоктың генін ашытқы клеткасының ДНҚ-сындағы хабаршы геннің соңында дәл орналастырса, ол белок клетка сыртына жасалып шығарылып отырады. Ал қоректік сыртқы ортада клетка ішіндегідей көп қосылыс жоқ, сондықтан сыртқы ортадан белокты таза бөліп алу оңай.

Ген инженериясының аса көрнекті жетістіктерінің бірі В.Г.Дебабовтың басшылығымен треонин амин қышқылын бөліп шығаратын бактерия штаммын жасап болды. Треонинді лизин сияқты мал азаған, астық дақылдарын байыиуға қолданады, себебі бидайдың, сұлының,күріштің т.б. дақылдардың белогында осы амин қышқылы жетіспейді. Бактерия клеткаларынан қажетті белок алу әдістерін жасау ғылыми-техниканың жаңа биотехнология кезеңін бастауға себеп болды.

Молекулалық биология институтында О.Л. Поляновскийдің басшылығымен тышқан иммуноглобулиннің бір тізбегінің С-фрагментін кодтайтын ген синтезделіп, бактерия клеткасына енгізілді.АҚШ-та Палмитер және басқалары егеуқұйрықтың өсу гормонын тышқандардың жұмыртқа клеткасының ДНҚ-на енгізді. Осының нәтижесінде рецепиент-тышқандар салыстырмалы топтағы тышқандарға қарағанда көлемі 1,8 есе артық болды. Алып тышқандар көлемі тұқым қуу жағынан тұрақты болып шықты, яғни өздерінің қасиетін ұрпақтарына берді. Осындай зерттеулер ауыл шаруашылық малдарының өсу жылдамдығын басқару мүмкіншілігін тудырды.

Клетка инжинериясы. Клетка инженериясы сома клеткаларын будандастыруға, яғни жынысқа қатысы жоқ клеткалардың қосылуы толық немесе жартылай, яғни клетка-рецепиент донор-клеткасының цитоплазмасын, митохондрияларын, хлоропластарын, ядроның геномын немесе оның кесек бөлшектерін қабылдауы мүмкін.

Генетикалық информацияның азғана бөліктерін беру генетикалық инженерия әдістері арқылы жүзеге асырылады. Жыныстық шағылыстыруға қарағанда соматикалық будандастыру филогенездік жағынан бір-біріне алыс түрлерді қосуға кең мүмкіншілік береді.Осы әдіспен әр түрлі өсімдіктердің клеткасын бір-бірімен қосып қалыпты будандар, мысалы темекі мен картоптың, капуста турнепстің т.с.с. алынды.

Будан клеткалар ұзақ уақыт бойы өсіп өнеді,бірақ түраралық сиымсыздық сомалық будандастыру да кездеседі. Біраз уақыт өткеннен кейін клеткалар культурасында екінші түрдің хромосомаларын жоғалтқан өркендер пайда болады. Мысалы. адам мен тышқан клеткаларының буданы клетканың жуз рет бөлінуінен кейін адамның хромосомаларын мүлде жоғалтады.

Сомалық будандастырудың негізінде антиденелер шығаратын гибридомалық технологиясы жасалды. Бұл технология бірөркенді антиденелер алуға мүмкіндік береді.

Жануарлар ген инженериясы. Жануарларға ген таситын вектор ретінде вирустарды пайдануларға болады. Әдетте олар ауру тудыратын вирустар, әсіресе рак вирустары, Ондай вирустар кері транскриптаза ферменті арқылы өзінің РНҚ-сының көшірмен ДНҚ түрінде синтездеп, оны жануар клеткасының ДНҚ-сының құрамына енгізеді. Олардың вектор болуы осыған негізделген. Тасымалдау барысында вирустар ауру тудырмас үшін алдын ала олардың нуклеин қышқылдарының кейбір бөлігін өзгертеді., сонда олар тек ген тасушы болып қалады.  Дегенмен ондай вирусты сирек пайдаланған жөн. Бұл бағытта болашағы зор әдістер-микроинъекция мен мембрана инженериясы. Мембраналық ген инженериясы липосоманы қолданады,бұл өте жеңіл әдіс. Ішінде бөтен ген енгізілген липосоманы ұрықтанған аналық жыныс клеткасымен қосады. Сонда ұрықтанған клеткадан бөтен гені бар  организм өсіп жетіледі. Қазір бұл әдісті жетілдіру мақсатымен жан-жақты зерттеулер жүргізіліп жатыр.

Генді ұрықтанған жұмыртқа клеткасына өте жіңішке түтік арқылы енгізудің болашағы зор. Аналық клетка ұрықтанғаннан кейін тез бөлініп, жетілген организм өсіп шығады. Организмнің өсу барысында клеткалар әр түрлі қызметке маманданып, әр түрлі органдардың тканіне айналады.Алайда, оладың бәріне ДНҚ молекулаларының  құрамы сол күйінде қалады. Яғни, бастапқы ұрықтанған бір клетка кезінде оған бөтен ген енгізсе, ол өсіп жетілген организмнің барлық клеткаларында болады. Осылайша тышқанның ұрықтанған аналық клеткасына адамның самототропин генін енгізу арқылы алын тышқандар алынды. Осылай сәйкес горманыды малдардың ұрықтанған аналық клеткасына енгізіп,  олардың да ірі түрін өсіруге болады. Оның қаншалықты маңызды екені айтпаса да түсінікті. Тағы бір айта кететін нәрсе аналық елеткаға самототропин генін енгізу арқылы  өсіріп алынған тышқанның қанында гормонның өте көп мөлшері болатыны анықталып отыр. Яғни, ондай жануарлардың қаны гормон өндіруде дн қолданылады.

Аурудың тұқым қуалайтын себебі белгілі бір гендерлдің  дұрыс жұмыс істеуі немесе олардың құрылысының өзгеруі. Қазір ондай ауруларға сау генді ендіру жолы жан-жақты зерттелуде. Оның жетістіктері болашақта көптеген тұқым қуатын ауруды болдырмауға мүмкіндік береді.

Сүтқоректілердің ұрықтануын өркендету.

Сомалық ядроларды жетілген жұмыртқа клеткасына отырғызу тәжірибесі көп нәрсені аңғартты. Бұл тәжірибелер ең алғаш қосмекенділердің жұмыртқа клеткаларымен жүргізілген. Егер ұрықтың ерте кезеңдегі ядросын ядросыз клеткаға көшірсе, онда одан әрі қарай даму арқылы қалыпты бақа пайда болады. Яғни, эмбриональды кезеңнің алғашқы сатыларында ядрода барлық гендер жиынтығы болады, ал оларды жұмыртқаға отырғызса болашақ бүтін организмге бастама бере елады.

1952 ж. Р.Бриггс және Т.Кинг  жаңа пайда болған ұрықтың сомалық клеткаларының ядросын көлбақалардың энуклеиндендірген (ядросыздандырылған ) жұмырқа клеткасына көшіру әдісін тапты.ДЖ. Гердон 1962ж. көшіріп отырғызу әдісін жетілдірді. Ол бақалардың жұмыртқа клеткасының ядросын ултракүлгін сәулемен талқандады,одан кейін әрбір жұмыртқаға малтып жүрген кішкене бақаның ішек эпителиінен бөлініп алынған клетканың ядросын енгізді. Кей жағдайларда мұндай ядролар генетикалық ұқсас эмбриондар және ересек бақалардың тууына мүмкіндік берген. Алғашқы рет омыртқалы жануарлардың нағыз өркендері алынды. Содан кейін  ересек бақалардың тері клеткаларын in vitro (түтіктің ішінде) өсіру әдісі қолданды. Мұндай клеткалардың ядроларын көшіріп отырғызғанда  головастиктердің генетикалық өркендері  алынды., бірақ ересек  бақалардың  тері клеткаларының ядроларын  трансплантациялағанда нәтижесі өте нашар болады. Ересек жануарларрдың сомалық клеткаларының ядроларын қолданғанда өркендердің  дамуы головастиктер сатысымен ғана шектеледі. Ересек организмдердің  және тіпті соңғы сатыдағы  эмбриондардың ядролары белгісіз себептермен өзінің потенциясын  жоғалтады. Соңғы жылдарда анықталғандай ересек амфибиялардың эритроциттарының  ядроларында головастик  сатысына дейін эмбрионның дамуын қадағалайтын  гендер бар екендігі анықталған, мұндай ядролардың  ооциттер цитоплазмасына қосылуы репрессияланған геном бөлшектерінің реактивациялануына (белсенділігінің төмендеуіне ) жетелейді.

Соңғы 10-15 жылда ядроны қайта қондыру әдісі жасалды, мұнда микрохирургия және клеткалық фрагменттерді біріктіру тәсілі бірдей қолданылған, қойларда және ірі қара малдарда ядролар трансплантациясы бойынша зерттеулер басталды.

Сомалық клеткалардың ядроларын энуклеиндендірілген зиготаға трансплантациялау жұмыстарының күрделілігіне қарамастан бұл проблеманың қажеттігі айқын, себебі бұл әдіс жоғарғы өнімді  малдардың көшірмелерін алуға және генетикалық мүмкіншілігі  мол жануарлар тобын шығаруға жол ашады.

Клондарды эмбриондардың дамуының ерте сатысынды бөлу арқылы алуға болады.  Егер эмбриондар клеткаларының саны 16-дан аспаса, олар әлі жіктелмейтіндігі анықталған. Мұның өзі эмбриондарды  2 немесе одан да көпке бөлшектеп бірегей егіздерді  алуға қол жеткізді. Қазіргі  кезде монозиготалы бұзаулар, құлындар, қозылар және торғайлар егіздері алынған. Болашақта, болжам бойынша , эмбрионды ерте сатысында in vitro өсіріп, жағдай туғызу арқылы, жарты эмбриондарды одан әрі қарай бірнеше қайта бөлу мүмкіншілігі туады. Мұның өзі трансплантацияға жарамды ұрықтардың  санын көбейтеді, олар бір эмбрионның өркені болғандықтан, ауыл шаруашылық малдардың эмбриондардың клондарын көптеп алуға мүмкіншілік туады, ал оның  ықпалы табысты селекцияға жақсы әсер етеді. Аталған әдістердің келешегі мол, бірақ олар әлі практика жүзінде пайдалануға толық дайын емес.

Химерлік жануарлар (генетикалық мозаиктер)

Химерлік жануарларды алу әдісі көптен академиялық қызығушылық танытқан мәселе. Бұл әдістің мәні — генотиптері әртүрлі эмбриондарды біріктіру арқылы генетикалық мозаиктерді (фр. mosaique< ит. mosaico-өрнек,ала құла)(химерлер,аллофенді жануарлар (гр. аllos- бөгде, phaino-көріну) алу. Әдісті 1961 ж. поляк эмбриологы  Анджей Тарковский тапқан.

Биотехнологияның болашағы бар бағыттарының бірі жасанды химерлерді алу. Химера деген түсінік құрама жануар дегенді білдіреді. Жануарлар бір тұқымнан, сондай-ақ әртүрлі тұқымнан немесе тіпті әр түрдің өкілдері болуы мүмкін. 8-клеткалы эмбриондарды протеолиттік  ферменттері  бар ортада тәрбиелеп өсіреді, ферменттер жұмыртқа клеткасының  қабығын қорытады.  Қабығынан айрылған эмбриондар бір-бірінмен араласады. Егер әртүрлі генетикалық ұялардан алынған эмбриондарды пайдаланса, қосэмбрион-химера пайда болады. Аналыққа трансплантацияланғаннан кейін  мұндай эмбриондар жатырға орналасады. және әрі даму барысында олардың өсуі түзіледі. ХИимер жануарларда екі эмбрионның белгілері болады, яғни 4 ата-ананың ұрпағы деген сөз.

Жасанды жолмен химерлер алудың екі негізгі әдісі бар:

1 аггрегациялық- толыққанды эмбриондарды біріктіру;

2 Инъекциялық- эмбрионға басқа эмбрионның  немесе  бөгде клетканың бір немесе бірнеше клеткаларын еңгізеді,

Екі әдіс бойынша да біріккен эмбриондар клеткаларынан тұратын жануарлар пайда болады. Бірінші әдіспен лабораториялық тышқандардың химерлері алынған, агути(сұр) және қара тышқандархимерлері –шұбарала түсті болған.

Ағылшын эмбриологы Р.Гарднер 1986ж. химерлерді инъекциялық әдіспен алуды ұсынды. Бұл  әдістің көмегімен тышқанның эмбрионына адам клеткалары енгізіліп, химерлік тышқан туғаннан кейін оның тканьдарында адам гендері қызмет жасаған.

К.Маркерттің лабораториясында «үшқабат»  химера тышқндардыңш ұсының эмбриондарын біріктірудің нәтижесінде алынды. Туған тышқанның және үш түрлі болған. Теория бойынша құрамында 8және, мүмкін,16 ата-аналардың гендері болатын жануарларды жасауға болатыны айтылады.1980-1982 ж. құрамында тышқанның екі түрінің MUS musculus және MUS caroli белгілерін  біріктірген химерлік жануарлар алындды. 1983 ж.  С. Вилландсен тобы алғашқы ауылшаруашылық малдарының химерлерін алды. Қойдың (2n=54) және ешкінің (2n=60) эмбриондарының  клеткаларын біріктіріп және химерлік эмбрионды екі түрінде аналығының жатырына салу  нәтижесінде екі түрге де тән белгілері бар жануарлар (қой, ешкі)туды. Біреуінде басы, мүйізі, құйрығы  және жүні денесінің кейбір жерлерінде –ешкінікі,ал қалған бөлігінде-қойдың жүні. АҚШ-та 1987ж. қой, ешкі химері және қойлардың рамбулье, фин ландырасы тұқымдарының  химерлері алынды. Ресейде қара-ала түсті ірі қара мал тұқымдарынан  химерлі бұзау алынды. Оның фенотипінде қара-ала түскен қатар  қызыл дақтар бар.(Л.К.Эрнст, 1987)

Химерлік жануарлар –вегативтік гибридтер, олар мозаиктік белгілерін ұрпақтарына бермейді.Олардың ұрпақтарында белгілердің ажырасуынан мозаикалы емес тұлғалар туады. Химерлік жануарлар бірінші ұрпақта ғана өмір сүрген мен олардың практикалық маңызы зор:

1 Бірнеше  құнды белгілер:өнімділік, ауруға төзімділік т.с.с. бір организмде әдетте кездеспейд, ал химерлерде олардың көрінуін күшейтуге болады;

2 Әртүрлі жануарлардың эмбриондарын жергілікті тұқымның эмбриондарымен біріктіріп малдың жерсінуін тездетуге  болады;

3 Эмбриондарды біріктіру жолымен-жақын түрлермен немесе сол түрдің өзімен құнды шаруашылық малдарының немесе сиреп бара жатқан тағы жануарлардың генофондын құтқаруға болады, егер олардың эмбриондары жарақаттану немесе мутацияның кеселінен, өздігінен көбеюге жарамсыз болса.

Эмбриогенетикалық инженерия

Эмбриогенетикалық инженерия- жануарлар геномын, олардың өсіп өнуіне онтогенездің алғашқы сатыларында белсенді араласу арқылы қайта құру. Геномды қайта құру- клондау арқылы ұрықты реконструкциялау, біріктіру немесе олардың ядроларына бөгде ДНҚ-ны енгізу. Бірақ эмбрионалдық өркендерді,химерлерді, немесе трансгендік жануарларды алу, тек қана реконстукцияланған эмбрионды ұқыпты трансплантациялау  нәтижесінеде ғана мүмкін.

Трансплантация (көшіріп отырғызу) жоғарғы өнімді малдардың (донорлар) бір немесе бірнеше эмбрионын алып өнімі төмен малдарға (рецепиенттерге) салу арқылы жүргізеді. Трансплантацияны қолдану генетикалық құнды бір аналықтан ондаған есе көп ұрпақ алуға мүмкіндік береді.

Трансплантация техналогиясы жануарлар өсіп-өніу биологиясының зор табыстарына негізделген оның ішіне мынадай тәсілдер кіреді:

1 Гормондар арқылы суперовуляция туғызу;

2 Ұрпақтары бойынша бағаланған аталықтардың ұрығымен донорларды ұрықтандыру;

3 Эмбртоннды туып алу және оның сапасын анықтап, сақтау және рецепиентке көшіріп отырғызу немесе оны сұйық азотта криоконсервациялау, жібіту және отырғызу.

Ұрықты трансплантациялауды  төмендегі мақсаттар үшін пайдаланылады:

1 генетикалық құнды тұлғаларды көбейту үшін; осы әдістің көмегімен жоғарғы өнімді, ауруға төзімді аталық іздерді және ұяларды шығаруды тездету;

алғашқы эмбриондарды бөлшектеу арқылы ұқсас жануарларды алу. Бұл әдіс генотип- қоршаған орта өзара қатынасын, тұқым қуудың шаруашылыққа пайдалы белгілерге әсерін зерттеуге мүмкіндік береді. Эмбриондарды  бөлу технологиясы алынған жарты бластоцистаны терең тұздатып, ал екінші жартысынан жануар өіруге мүмкіндік береді. Егер аталық генетикалық жағынан құнды болса, онда оның көшірмесін белгілі бір уақыттан кейін екінші жартысынан өндіруге болады.

  • аз популяциялардың және тұқымның генофондының мутантьы гендерін сақтау;
  • генетикалық құнды, бірақ бедеу жануарлардан ұрпақ алу;
  • зиянды рецессивті гедерді және хромосомалық аномаляларды анықтау;
  • жануарлардың ауруларға төзімділігін арттыру;
  • ауруларды болдырмау үшін сыртқа шығарылған және ішке кіргізілетін малдардың орнына бұл мақсаттар үшін олардың криокконсервацияланған ұрытарын алу;
  • ұрықтың жынысын анықтау және белгілі жыныстағы жануарларды алу;
  • 9түраралық трансплантация;
  • әртүрлі алғашқы сатыдағы эмбриондардан,әртүрлі жануарлар блостомерлерінен құралған химерлік жануарларды алу.
  • түраралық трансплантация;
  • әртүрлі алғашқы сатыдағы эмбриондардан, әр түрлі жануарлар бластомерлерінен құралған химерлік жануарларды алу;

Жануарлар клеткасына негізделген биотехнология

Жануарлар клеткалары-биологиялық белсенді  заттар өндірушілері. Қазіргі кезде ғылыммен практикаға маңызды белоктарды кодтайтын көптеген гендер өркендері алынған. Осындай гендерді жануарлар клеткаларына тасымалдап орналастыру арқылы биологиялық белсенді белоктар алуға болады.

Иммунологияға негізделген биотехнологияның кең тарап келе жатқан тармағы. иммунобиотехнология деп аталады.  Бұл тармаққа әр түрлі індетті ауруларды жан-жақты зерттеуге  арналған тест –жүйелерді дайындау, поликлондық (көп өркенді) және моноклондық (бір өркенді) вакциналарды шығару жатады.

синтезделетін иммуноглобулиндер. Моноклондық антидене антиген молекуласындағы бір ғана антигендік анықтағышпен байланысады. Антиденелерді алу үшін ерте кезден үй қояндары, ешкілер , қойлар пайдаланылады. Қан құрамына бөгде белок антигеннің кіруіне иммундық жүйе  В-лимфоциттерді көбейту арқылы әсер етеді, ал В-лимфоциттерде  антиденелер шығарыла бастайды. Антигеннің үстінде әдеттек бірнеше белсенді учаскелер бар олар әрқайсысы қарсы антиденелердің пайда болуына итермелейді. Осы жағдайда әрбір В-клетка және оның ұрпақтары антиденелердің бір ғана түрін шығаруға мамандалады. Осының салдарынан көптеген антиденелер түзетін И-клетка детерминаттар санына тең.

Нәтижесінде  қаннан алынатын антисарудың құрамында әртүрлі  детерминанттарға қарсы антиденелер қоспасы болады. Мұндай антиденелерді полиспецификалық немесе жиірек –поликлондық деп атайды.

Дәстүрлі әдіспен моноспецификалық немесе  моноклондық деп аталатын антиденелерді алуға болмайды. Ол үшін антиденелер қоспаларын ажырату немесе И-клеткаларды жеке түрлерге бөлу керек. Бұл мәселені 1975ж. Георг Келлер және Цезарь Милштейн гибридомалар жасау әдісі арқылы шешті.

Гибридомалақ технология – ісік клеткаларымен И-лимфоциттерді қосу негізінде клеткалық будандарды немесе гибридомаларды алу әдісі. Ісік клеткалары  лимфоциттерге организмнен тыс шексіз көбею  қасиетін және олардың культуралық ортасына  антиденелерді бөліп шығаруын қадағалайды. Гибридомаларды организмнен тыс жағдайда  өсіргенде әрбір будан клеткадан ерекше өркен моноклондық антидене алуға болады.

Сонымен, гибридомалар дегеніміз өлшеусіз өсе беретін бір өркенді антиденелер өндіретін клеткалар өркендері.

Моноклондық антиденелерді алу және оларды колдану-қазіргі иммунологияның зор жетістеріктерінің бірі. Олардың көмегімен кез келген иммуногендік денені анықтауға болады. Медицинада изотоптармен немесе басқа әдістермен белгіленген моноклонды антиденелерді ракты диогностикалауға және залалды ісіктің орналасқан жерін анықтауға,миокард инфарктін диогностикалауға  қолдану болады. Әртүрлі аурулардың қоздырғыштарына: безгек, трипоносома, лейшманиоз, токсоплазмоз және т.б. моноклонды антиденелер алынған.Ғалымдардың пікірінше жуық арада ауруларды анықтауда моноклонды антиденелер  басты роль атқаруы тиіс. Емдеу жұмысында моноклонды антиденелерді ерекше қасиетін пайдалана отырып, ол заттарды тікелей рак клетакларына немесе патогенді микроорганизмдерге жеткізу арқылы емдеу нәтижелігін арттыруға болады. Моноклонды антиденені ірі қара малдың жатырға дейінгі өсіп өну деңгейінде жынысын анықтауға, сондай-ақ органдарды трансплантациялауда тканъдарды сұрыптау әдісінде вирустардың, аурулардың  қоздырғыштарының антигендік карталарын зерттеуде қолдануға болады.

ГЕН КЛОНЫН КӨБЕЙТУ ЖӘНЕ СКРИНИНГ

Белгілі концентрациялық бактериялық суспензияны қатты ет пептондық қоректік ортаға егеді,сонда Петри шыны ыдысының 1см бетіне  10-15 бактериялар келуі керек Агардың  үстіне түскен  бактериялық клеткалар бөліне бастайды,соңында олардың әрқайсысының көптеген ұрпақтары сыртқы пішіні бойынша саңырауқұлақтың қалпақшасына ұқсас кішігірім шоғыр түзейді. Әр шоғыр бастапқы бір бактериялық клеткадан түзілген және одан ешқандай айнымайтын көптеген клеткалар бар, олар клон дп аталады. Бастапқы суспензияның әрбір клеткасы да өз клонын түзейді. (позивтік шоғыр)

Вектор ретінде бактериофагты қолданғанда генді бактарияға енгізу және соңғыны қоректік ортада өсіру плазмидалық вектор қолданылғандай өтеді.Фаг ДНҚ-сы  ебеген клеткалар агарда көбейіп,көмескі тегіс газон түзейді. Ал фаг ДНҚ-сы бар бактериялар түскен орындарда мөлдір дөңгелек ойыстар түзіледі, олар негативтік шоғыр деп аталады.

Қазіргі кезде ген инженериясының практикасында ген клонын көбейтудің екі әдісі кең қолдану алады: геномныңжеке фрагментін (кДНҚ-ны қажет геннің иРНҚ молекуласынан кері транскриптаза ферменті көмегімен алу) және барлық геном клонын көбейту.

Комплементарлы ДНҚ (кДНҚ) клонын көбейту әдісін организмнің қайсы клеткаларында қажет белок синтезделенітінін білгенде ғана қолдануға болады. Оның үстіне белоктың сиетезделуі анағұрлым көп мөлшерде өтуі керек, тек сонда ғана клеткада қажет белоктың иРНҚ-сының  көшірмелері көп болады және геннің көшірмелері бар деп есептелінеді.

Бірқатар жағдайларда белок синтезделетін клеткаларды табу мүмкін болмайды, ал кейде қажет белоктың синтезделуі мардымсыз өтеді. Осыларға байланысты геномның қажет фрагментін синтездеу практикалық тұрғыдан іске аспайды, өйткені матрицалық иРНҚ-ны елеткадан бөлу өте қиынға соғады. Мұндай жағдайда ген клонын көбейтудің  екінші-геномның барлық ДНҚ-сының клонын көбейту әдісі  қолданылады.Барлық геномның клондарын көбейту.

Комплементарлы ДНҚ клонын көбейту әдісінін организмнің қайсы клнткаларында қажет белок синтезделетінін білгенде ғана қолдануға болады. Оның үстіне белоктың синтезделуі анағұрлым көп мөлшерде өтуі керек, тек сонда ғана клеткада қажет белоктың иРНҚ-ң көшірмелері көп болады және геннің көшірмелері бар деп есептелінеді.

Бірқатар жағдайларда белок синтезделетін клеткаларды табу мүмкін болмайды, ал кейде қажет белоктың синтезделуі мардымсыз өтеді. Осыларға байланысты геномның қажет фрагментін синтездеу практикалық тұрғыдан іске аспайды, өйткені матрицалық иРНҚ-ны  клеткадан бөлу өте қиынға соғады. Мұндай жағдайда ген клонын көбейтудің екінші-геномның барлық ДНҚ-ң клонын көбейту әдісі қолданылады. Барлық геномның клондарын көбейту  шотган-эксперимент деп аталады. Бұл әдістің мәні кез-келген организмнің жоғарғы малекулалы ДНҚ-н механикалық түрде немесе рестриказалармен әр түрлі фрагменттерге ұқсайды. соңғы кезде рестриказалар жиі қолданылады. Мұнда, қажет геннің құрылыйффимы белгізіз болғандықтан, алдын ала  рестриказа таңдау мүмкін емес, сондықтан тәжірибеде бірнеше ерекше рестриказалар қолданылады және олардың бірі организмнің басқа гендерімен қатар қажет генді де үзе алады деп есептелінеді.Басқаша айтқанда бұл әдіс арқылы табиғи генді бөліп алуға болады. Ары қарай бөлінген көптеген әр түрлі ДНҚ фрагменттері векторларға жалғанады. Міне, осындай организмнің барлық геномын сипаттайтын рДНҚ колекциясы гендер жинағы деп аталады. Гендерді кітапханада плазмидалық рДНҚ түрінде,әсіресе рекомбинантты лямбда фаг суспенциясытүрінде сақтау өте ыңғайлы. Басқа жағдайда рекомбинантты фагтарды бактериялар клондарында да сақтауға болады. Мұндай клондарды оқтын-оқтын жаңа коректік ортаға ауыстыруы қажет. Аталған процедуралардың көмегімен кез-келген организмнің гендер жинағын алуға болады. Бұл жұмыстың қиындықтары көп, оларды әр түрлі зерттеушілер әр қилы әдістерді қолданып жеңуде. Қазір яғни әр түрлі клондар арсынан бізге қажет генді табу керек.Бұл процесс скрининг деп аталады.Гендер жинағы аз болған сайын одан қажет генді табу оңай. Комплементарлы ДНҚ клонын көбейту әдісі гендер банкісінің молшерін азайтуға әкеледі,дегенмен мұның өзінде де қажет генді табу үшін арнайы әдістер қолданылады. Кең тараған әдістің бірі шоғырларды гибридациялау деп аталады. ол үшін Петри шынысындағы негативтік шоғырларға нитроцеллюлозаны филтірді беттестіреді, бұның нәтижесінде ДНҚ молекулалары филтрге жабысады. Филтірдің газонға сәйкес орны үлкен дәлдікпен мұқият белгіленуі қажет. мысалы, филътр мен оның астындағы газоны бар агарды бірнеше жерден инемен шаншиды.

Ген скринингісінің келесі жауапты кезеңі филтірді радиоактивті зондпен өңдеу.Зонд дегеніміз- іздеп жатқан ген бөлігінің азоттық негіздеріне комплементарлы кішігірім ДНҚ немесе РНҚ тізбегі. Зонд әр уақытта радиоактивті  изотоппен белгіленеді. Зондты синтездеу үшін геннің немесе белоктың ең болмағанда кішігірім бөлігінің нуклеотидтер тізбегі белгілі болуы керек. Олардың амин қышқылыдар тізбегі бойынша және генетикалық кодтың көмегімен геннің бөлігін коделейтін нуклеотидтер тізбегін оңай алуға болады. Табиғи зонд ретінде қажет геннің функциясы жоғарғы өтетіні белгілі клеткадан әр түрлі жолдар арқылы алынған  РНҚ-ны пайдалануға болады. Көпшілік жағдайда осындай РНҚ-дан кері транскрипция процесі арқылы алынған олигонуклеотидтік кДНҚ зонд ретінде жиі қолдану алынды.

Зонд алынғаннан кейін рекомбинантты векторды талдауға кіріседі. Генотеканы бүкіл геномдық немесе комплементарлық ДНҚ-ны ДНҚ зондпен тексерді. Зонд тек өзіне комплементарлы генмен ғана гибридизацияланады. Бұның негізінде ДНҚ-ДНҚ-зонд немесе ДНҚ-РНҚ-зонд гибридтерінің құрылуы жатады. Енді қажет ген бар ДНҚ тізбегі зондпен байланымып, радиоактивті изотоп турінде таңбаланады. Оның орнын табу салыстырмалы қарапайым:филтірді кәдімгі рентген фотопленкасының үстіне басады, қажет экспозицияны соң фотопленканы шығарады. Филтірдегі радиоактивті ДНҚ-сы бар орын фотопленкада радиоактивті изотоппен таңбаланған генді жарыққа түсірілген ізі арқылы табу радиоаутография деп аталады. Филтірдегі дақтың орнына қарай отырып, газоннан қажет рДНҚ енген негативтік колонияны табуға болады.

Гендер жинағынан бөлінген ДНҚ сегментін қайтадан әр түрлі рестриказалармен үзеді, осының нәтижесінде ұзындығы бойынша әр түрлі  рестриктер немесе ДНҚ үзінділері алынады.Алынған үзінділерді электрофорезден өткізеді,мұның нәтижесінде олар агрозалық гельде ұзындығына сәйкес таралады:үзінді қысқа болған сайын, ол электр өрісінің әсерінен агрозалық гельде жылдам қозғалады. Осындай гельде бром этидимен бояп, оның суреті бойынша рестриктердің ұзындығын анықтайды. Бұдан кейін жауапты кезең –ДНҚ-ны денатурациялау арқылы жалғыз тізбекті үзінділер алып, оларды нитроцеллюлозалы фильтрге ауыстыру басталады. Ол үшін электрофорез аяқтала салысымен агарозалық гельді тұз ерітіндісіне батырып, сүзгі қағаздың үстіне орналастырады. Гельді нитроцеллюлозамен жабады, ал олардың үстіне бірнеше құрғақ сүзгі қағаздарына сіңіріледі,бұл үшін ерітінді гельден, онан соң нитроцеллюлозалы фильтрден өтуі керек. Гельдегі ДНҚ үзінділері ерітіндімен бірге тасымалданады, бірақ олар нитроцеллюлозалы фильтрде тұтылып, сонда бекінеді.ДНҚ үзінділерінің нитроцеллюлозалы орындары электрофорез пластинкасындағы орналасу тәртібіне дәлме-дәл келеді. Сонымен электрофорездегі рестриктер таңбасы нитроцеллюлозалы фильтрде алынды. Бұл әдісті Э.Саузерн ұсынды, сондықтан ол Саузерн блотинг (қағазға сорылу) деп аталды. Саузерн бойынша блотинг әдісінің маңызы барлық геномнан жеке гендерді бөлуде арта түседі. Бұл малекулалық деңгейдегі күрделі жұмыс үлкен мұқияттылықты керек етеді. Мысалы, сүтқоректілер класының геномы 3*10‾н.ж. құралған болса, онда ұзындығы тіпті 1000 н.ж. тең жалғыз ген геномының бар болғаны 0,00003%-і фильтрдегі  ғана құрайды.

Әдісті РНҚ үшін де қолдануға болады. Мұнда гибридизацияны өткізу үшін бірқатар өзгерістер енгізеді. Мұндай әдіс Нозерн-блотинг деп аталады.

Рекомбинантты ДНҚ технологиясында шоғырларды гибридизациялау әдісінен басқа қажет генді тауып анықтаудың тағы фенотиптік және иммунологиялық екі әдісі белгілі.

Фенотиптік әдіс ізделіп отырған геннің клетканың фенотипін шұғыл өзгертуіне негізделген. Мұндай клетка ізделіп отырған ген енбеген клеткаларын қоректік ортада өсу қабілеттілігі бойынша көзге түседі. Рекомбинантты ДНҚ-ны фенотиптік сұрыптау әдісінің бір мысалын жоғарыда рBR322 плазмидасын вектор ретінде таңбалануынан байқауға болады: қажет гені бар рДНҚ тек ампицилинді ортада ғана өсе алады, ал векторға енбеген ДНҚ-ң басқа үзінділері мұндай ортада жойылып кетеді.

Иммунологиялық әдіс геннің өнімі- белок құрамы мәлім болса қолданылады. Бұл әдіс белокқа антизаттар синтездей алу мүмкіндігіне сүйенеді. Алдымен рекомбинантты малекулалар бар клетка шоғырларын агардың үстіне лизиске душар еткізеді. Онан соң поливенил пластинкасына антизаттарды бекітіп, антиген-антизат байланысу реакциясын жүргізеді. Антизаттар өзіне сәйкес белоктармен ғана байланысады. Петри шынысындағы белоктың яғни қажет геннің орнын радиоактивті элементпен белгіленген антизаттар арқылы табады. Полимерлі пластинкада радиоактивті бөліктердің орналасу тәртібі бойынша активті гендері бар бактериялардың колониясын табуға болады.

БӨТЕН ГЕННІҢ ҚЫЗМЕТІ

Белок синтезінің бірінші кезеңі-транскрипцияның инициация процесінде РНҚ-полимираза ферменті промотор деп аталатын ДНҚ-ның ерекше бөлігін тануы керек, тек сонда ғана ДНҚ-ң қос тізбегі ажырап, иРНҚ синтезделуі бастала алады. Демек, адам немесе жануар генінің бактерия клеткасында жұмыс істеп,қажет өнім түзілуі үшін, нң алдымен, оның алдында бактериялық РНҚ полимираза байланыса алатын прокариоттық күшті промотор болуы керек.

Прокариоттық иРНҚ-ң иннизациялаушы кадонының алдында Шайн-Делгарно тізбегі деп аталатын,3-9 нуклеотидтен құралған ерекше бөлігі бар. Бұл тізбек рибосомалық 16S РНҚ-ң 3′-ұшына комплементарлы болғандықтан иРНҚ-ң рибосомамен байланысуын қамтамасыз етеді. Сонымен эукариоттық геннің реттеуіш бөліктері бактериялардыкінен үлкен айырмашылықтары бар және оларды бактериялық РНҚ-полимераза мен рибосомалар тани алмайды. Осыған орай, бөтен ген өз қызметін бактерия клеткасының ішінде іске асыру үшін екі жағдайды керек етеді: геннің алдында бактериялық РНҚ- полимераза тани алатын күшті промоторды, иРНҚ трансляциясының  инициациясы үшін SD-тізбегін.

Эукариот клеткасында ген клонын көбейту

Эукариот клеткасында ген клонын көбейтудің басты проблемаларының бірі-векторлық малекулалар. Генді эукариоттық векторға енгізу техникасының негізгі бактериялық клеткадағыдай, алайда эукариоттық векторлардың өзі бактериялық векторлардан айырмашылықтары бар. Эукариоттық ген инженериясында қарапайым эукариот ашытқының елеулі маңызы зор. Ашытқылар бір клеткалы болғанымен оларда эукариоттарды сипаттайтын барлық қасиеттер бар.

Ашытқылар ішінен Saccharomyce cerevisiae штамы кең қолдану алды. Рекомбинатты молекулалар құрастыру үшін бұл штамның ұзындығы 2мкм тең SepI плазмидасы жиі қолданылады. Осы плазмиданың негізінде көптеген векторлар алынды. Вектор ретінде осы плазмиданың Е.coli бактериясының гибриді қолданылады.Мұндай ген тасығыштар өтпелі векторлар деп аталады,өйткені олар эукариоттық клеткада да, прокариоттық клеткада да реплиациялана алады.

Жануарлар үшін эукариоттық векторы дайындаудың негізгі көзі- SV40 вирусы. Рекомбинантты генетикалық материялды сүтқоректілер клеткасына енгізудің бірнеше тәсілдері белгілі. Ең қарапайым тәсіл-трансфекция немесе ДНҚ-ны клетка мембранасынан өтуін жеңілдететін күйде енгізу. Бұл үшін кальции фосфаты ерітіндісінде ген орналасқан ДНҚ фрагментін тұнбаға түсіреді. Мұндай тұнба кейбір клеткаларға еніп, өз активтілігін көрсете алады. Басқа жағдайда клеткаларды электрофорез немесе электропорация арқылы және арнайы химиялық затпен әкеледі.

Генді сүтқоректілер клеткасына енгізудің екінші тәсілі- клетканың жиналған ДНҚ-н қосылуы. Мысалы, ДНҚ-ны липосомаға түсірсе, онда ДНҚ-ның су ерітіндісіндегі микротамшысыфосфолипидті мембрананың ішіне жиналады. Сүтқоректілер клеткасының мембранасы да фосфолипидті қабаттан құралған, сондықтан липосомалар клеткамен қосылып кетеді, яғни ген клетканың ішіне енеді.

Микроинъекция әдісі кейін кең қолданылуда. Мұнда,ДНҚ ерітіндісін шприцпен байланысқан өте жіңішке микротүтікшелер арқылы клетканың ядросына тікелей енгізеді.

Рекомбинантты ДНҚ-ны вирустардың өзін қолдану арқылы эукариоттық клеткаларға тасымалдауға болады. Бұл үшін рДНҚ-ға вирустық ДНҚ-ны енгізу керек. Мұндай гендердің экспрессиясы ДНҚ-лы вирустарды қолданғанда жоғары деңгейде өтеді.Әрине, мұндай вектор лизистік  немесе лизистік емес жолмен клондарын көбейте алады. Соңғы жағдайда вектор эписома сияқты репликацияланады.

Жануарлар векторларына қойылатын негізгі талап- геннің клеткадағы дұрыс және тиімді активтілігін қамтамасыз ету.

Ген инженериясы негізінде биотехнологиялық өнімдер алу

Қазіргі кезде тек ген инженериясы ғана адамға қажетті биологиялық активті заттарды химиялық таза күйде алуды қамтамасыз ете алады. Ген инженериясының қарқынды дамуы арқасында адамның және малдың бірқатар ауруларын емдеу және мал мен өсімдіктің өнімділігін жоғарылату мүмкін болды. Биологиялық активті заттардың ішінен ген-инженерлік гормондарды өндірудің үлкен маңызы бар.

Алғаш рет медицина практикасында қолдану алған ген иннженериясының өнімі-инсулин.Инсулин ұйқы безінде түзіледі, оның әсерінен қандағы глюкозаның артық мөлшері жануар текті крахмал гликогенге айналады. Ұйқы безінде инсулиннің түзілуі бұзылатынн болса адам диабет ауруына шалдығады. люкоза гликоген түрінде бөгеліп қалмағандықтан,қанда жүзім қантының мөлшері артады. Диабетпен ауыратын адам тәулігіне гормонның орта есеппен 40 бірлігін қабылдау керек. Осы уақытқа дейін инсулиннің негізі шығу көзі етке өткізілген сиыр мен шошқаның ұйқы безі болатын .

Қазіргі кезде ген-инженерлік әдіс арқылы ірі қараның, қойдың, шошқаның және тауықтың самототропин гені алынды және оның Е.coli клеткасындағы клонын алу және экспрессиясы іске асты.Мұқият жүргізілген зерттеулер ірі қараның бактериялардан алынған сомототропині сауын сиыр сүттілігінің артуына ықпал ететінін дәлелдеді. Малға тәулігіне 13,5-тен 40,5 мг дейін самототропинді енгізгенде, сиырдан алынған сүт мөлшері препараттың дозады мен малдың күтіміне байланысты 10-нан 50% дейін көтерілді. Осы биотехнологиялық өнімді ірі қара сүт шаруашылығында жаппай қолдану кейбір ғалымдардың пікірі бойынша сиыр сүттілігін орта есеппен 23-31%-ке көтерді. П.Баттери өз қызметкерлерімен ұзақ уақыт бойы сомототропин қабылдаған сиыр сүтінің сапасы бақылау тобынан ешқандай айырмашылығы жоқ екенін дәлелдеді. Бұдан басқа физиологиялық белгілеріне зиянды әсер бермеді.

Қазіргі кезде Монсанто компаниясы организмге ұзақ уақыт әсер ететін гормондық препараттарды алу жұмыстарын жүргізуде. Мұндай сомототропинді өндірістік жағдайда қолдану өте ыңғайлы.  Алайда, генетикалық инженерияға негізделген биотехнологиялық өнімдер сауда объектісіне айналғандықтан, мұндай жаңа коммерциялық зерттеулердің технологиясын фирма әдетте құпия  ұстап, оның нәтижесін баспадан шығармайды. Жаңа зерттеулер самототропинді  организмнің өсуіне әсер ететін басқа гормондармен қабыстырып қолданылуы мал өсіуін өте тиімді жеделдетті.Биоген фирмасы бұқаның соматомедин С генінің клонын көбейтіп, оның өнімін бактериялық клеткадан өндірді.

Алдыңғы қатардағы биотехнологиялық фирмалар рекомбинантты ДНҚ технологиясы арқылы малдың өсуін реттейтін белоктың препараттарды шығаруды бастаған.

Ген инженериясының әдістері адам және жануар үшін интерферон мен интерлейкинді алуда кеңінен қолданылды. Интерфрон адам және жануар клеткаларында инфекциялық вирустарға қарсы синтезделеді. Олардың антивирустық активтілігі бар, сонымен қатерлі  ісіктердің көбейуін тоқтата алады. Интерферонның үш түрін ажыратады: А-интерферон,ликоциттерде вирустарға қарсы түзіледі; В-интерферон, фибробластарға вирустар әсер еткенде түзіледі және иммундық деп аталатын у-интерферон, Т-лимфоциттерде вирустық немесе бактериялық антигендерге және қатерлі ісіктерге қарсы синтезделеді. Зерттеу жұмысының басында интерферон генін алу қиын болды, өйткені белоктың құрылымы белгісіз болатын. Бұл синтетикалық генді және клонды табу үшін қажет синтетикалық  олигонуклеотидтік сұңгіні құрастыру мүмкіндігін қиындатты. Осы себепке байланысты ген клонын алу үшін интерферон иРНҚ-ң кері транскрипция әдісі қолданылды.

Лейкоциттік а-интерферонды алғаш рет 1980 ж. Биоген компаниясының зерттеушілері Гилберт пен Вейссман және фин ғалымы Кантелл генетикалық құрастырылған ішек таяқшасы бактериясынан алды. Лейкоциттік интерферонның геннін алу үшін Сендей вирусымен жұқтырылған лейкоцит клеткаларынан иРНҚ фракцияларын бөледі. Ревертаза арқылы синтезделген қтДНҚ үзілген олиго-dГ жалғайды, ал PstI рестриказасы арқылы үзілген  рBR322 плазмидасының ұшына олиго-dЦ жалғайды. Ендірме плазмиданың tet генін инактивациялайды, сондықтан рДНҚ енген гибридті клеткаларды сұрыптау тетрациклинге төзімділік бойынша өтеді. Лейкоциттік а- интерферонның геномында интрон бөліктері жоқ және де глюкозаланған. Осыған байланысты а-интерферонның рекомбинантты геннің экспрессиясын Е.coli клеткасында іске асыру қиын емес. Ал, геннің өзін кері транскрипция арқылы синтездеу өте күрделі, өйткені интерферон иРНҚ-ң мөлшері тіпті лейкоциттердің өзінде жетімсіз,

Цетус биотехнологиялық фирмасы рикомбинантты В-интерферон синтезін сүтқоректілердің клеткалар культурасында іске асыра алады. Мұнда эукариоттық клеткада глюкозалау өткендіктен интерферонның синтезделуі 300-500  есе көбейеді. Адамның y- интерферонның гені 12-хромосомада орналасқан және үш нитрон мен төрт экзоннан құралған. Осыған қарамастан 1983 ж. Жапонияның Сантори компаниясының зерттеушілері у- интерферонның рекомбинантты геннің клонын Е.coli клеткасында көбейте алады. Иммундық интерферонды ген-инженерлік әдіс арқылы синтездеу қатерлі ісік пен лейкоз ауруына қарсы күресті жеңілдетеді деген үміт тудырды.

Биотехнологиялық жолмен Е.coli клеткасында сәйкес геннің клонын көбейту арқылы алынатын интерлейкиндер организмнің иммундық жүйесін қалпына келтіру үшін аса қажет. Ген инженериясы негізінде әр түрлі рекомбинантты интерликейндерді рак дертіне қарсы қолдану кең қанат жаюда.

Ген инженериясы қолданылудың басқа саласы-жаңа тиімді қауіпсіз және арзан вакциналарды алуға байланысты. Организм имунитетін қалыптастыру үшін қажет вакцина өлі болуы мүмкін. Тірі вакциналар тиімді болып саналады, бірақ оны қолданудың қауіптілігі бар: кері мутация нәтижесінде активті формаға айналып кетуі мүикін. Осыған орай вирустық таза белок-антигенді ген-инженерлік жолмен Е.coli клеткаларынан алып, организмге ендіру идеясы туды. Нуклеин қышқылынсыз вирус көбейе алмайды, ал таза антиген мутацияланбайды.

Францияның «Трансжен» компаниясының зерттеушілері 1982 ж. құтырық ауруына қарсы ген-инженерлік вакцияны  Е.coli клеткасында синтездей алады. Құтырық вирусымен инфекцияланған клеткалардан бөлінген иРНҚ негізінде вирус белогын коделейтін рекомбинантты ДНҚ молекуласы құрастырылды. Оларды бактерия клеткасына енгізгеннен кейін иммуногендік активтілігі бар вирустық белок түзілді. Құтырық ауруы зооноз болып саналады. Оған қарсы вакцина егудің кедергілері вирусты эукариоттар клеткасында көбейту күрделілігіне және оны клеткадан бөлу, инактивизациялау және вакцияны тазалау қиындықтарына байланысты. Сондықтан арзан Ген инженерлік вакцияны иммуногендік қасиеті бар вирустық белок негізінде алудың медицина және ветеринария үшін маңызы зор.

Вирус бірнеше белокты қабықтан құралған, бірақ солардың ішінен бірлі-жарымның ғана антигендік активтілігі байқалады. Сондықтан иммундеу үшін вирустың толық белогының қажеті жоқ, антигендік активтілігі бар жеке белогы әбден жеткілікті. Мұндай вакциналарды субьбөлікті деп атайды. Мыс:құтырақ вирусының қабығын бес түрлі белок құрайды: нуклеокапсид, М1 және М2  матрицалық белоктар, гликопротеин G. Ал, вирустың антигендік гликопротеин ғана қамтамасыз ете алады. Қазіргі кезде ген инженерлік субьбөлікті вакциналар аусыл және гепатит вирустары үшін алынды. Аусыл вирусының өзекшесі жалғыз тізбекті РНҚ-н құралған, оның қабығы төрт түрлі белоктардан түзілген:vp1,vp2, vp3 ;және vp4. Олардың ішінен иммуногендік активтілік тек vp1 блогында ғана байқалатыны мәлім болды. Германия зерттеушілері вирустық РНҚ-ң қтДНҚ-копиясы клонын Е.coli бактериясының рBR322 плазмидасы арқылы көбейте алады. Мұнда плазмидаға vp1 белогын коделейтін нуклеотидтер енгізілді,нәтижесінде бактериялық клетка vp1 белогының 1000-н астам молекуласын синтездей алады.

Рекомбинантты ДНҚ технологиясы бактериялардың потогенді штамдарына қарсы биотехнологиялық вакциналарды қолдануға мүмкіндік береді. Голландияның Интервет интернешнл мал дәрігерлік фармацевтік компаниясы 1982 ж. шошқа мен ірі қараның инфекциялық диареясына қарсы қолданылатын вакциналарды сатылымға қойды. Ауру Е.coli бактериясының патогенді штамы арқылымы дамиды және мал ішінің өтуі бактериялық К88(шошқада) К99(сиырда) антигендеріне байланысты. Осы антигендерді коделейтін геннің клонын «Интервет» зерттеушілері синтездей алады. Е.coli клеткаларынан алынған рекомбинантты вакцинаны шошқа мен сиырларға енгізгенде антизаттар түзіледі. Жылқының ринит, тауықтың кокцидиоз, ірі қараның оба т.б. ауруларына қарсы рекомбинантты вакциналарды ген инженериясы негізінде бактериялық клеткадан алуға болады.

Рекомбинантты ДНҚ технологиясы арқылы синтетикалық вакциналар алудың маңызы зор. Мұндай вакциналар бөтен антигендері болуына байланысты зиянды әсері бар бактериялық және вирустық вакциналардың орнына тиімді қолданыла алады. Ірі қараның аусыл, жануарлардың коклюш т.б. ауруларына қарсы синтетикалық полипептидтерді ген инженериясы әдісімен алуға болады.

Адамзат үшін өте қауіпті аурулардың бірі-жүре пайда болған иммунотапшылық ауруы. Бұл аурудың қоздырушысы болып HIVIII  ретровирусы саналады, олар иммундық жүйенің басты элементі-Т-лимфоциттерді зақымдап, организмге енген антигендерге қарсы түзілетін антизаттар синтезделуін жетімсіз етеді. Мұндай жұмыстардың негізі HIVIII вирусы сыртқы қабығының құрамына енетін белок-гликопротеид бөлігінің рекомбинантты генін құрастыру арқылы іске асады.

Ген инженериясының әдістері дәрігерлік диагностикада жаңа мүмкіндіктер береді. Мыс: вирустың немесе бактерияның ДНҚ-н немесе РНҚ-н аз мөлшерде бөліп алып, олардың нуклеотидтік құрамын анықтауға болады. Осындай жолмен алынған мәліметтер ауру қоздырушыларын анықтауға мүмкіндік береді.

Неврологиядағы функционалды зерттеу әдістері

0

СӨЖ

Тақырыбы: Неврологиядағы функционалды зерттеу әдістері.

Жоспар: 

  1. Кіріcпе
  2. Негізгі бөлім
  3. Функционалды зерттеу әдістеріне жалпы шолу.
  4. Функционалды зерттеу әдістерінің маңызы.
  5. Функционалды зерттеу көрсеткіштері және қарсы көрсеткіштері.
  • Қорытынды

Компьютерлік томография  — неврологиядағы ең қарапайым,  рентген сәулесімен негізделген диагностика әдісі. Оның көмегімен ағза тығыздығының өзгерісін, ісік, инсульт, гематома, киста, абсцесс, атрофия т.б. анықтауға болады, Рентгендік түтікше қозғалысы зерттелетін обьектіні қоршалай қозғалады. Сызықтық емес томографиядан айырмашығы, рентгендік сәуле барлық обьектіні қамтамасыз етеді. Коллимирлі шоғыр тек қана жіңішке қабаттан өтеді. Бас миының көлденең қиылыстарының көрінісі цифр түрінде көрінеді. Компьютерлік томография кезінде детекторлар дененің зерттелуші бөлігінің әрбір бөлшекті көлемімен жұтылған рентгендік кванттардың сандарын тіркейді. Ерекшеленген кесінді тіннің кішкентай тікше пішіндері  (вокселдер) түрінде қарастырылады.Әрбір детектор осы жағдайдағы тікше пішіндегі сәуленің жұтылуын бағалайды. Компьютер жұтылған  энергияның орташа көлемін санап,былайша айтқанда,барлық тікше пішіндердегі сәуленің жұтылу  коэффициенттерінің  картасын жасайды.+ Жұтылудың салыстырмалы көлемдерін бағалау үшін Хаунсфилд шкаласы қолданылады. Хаунсфилд шкаласы бойынша  0-ге тазартылған су тығыздығы, +1000-ға – тұтас сүйек тіні тығыздығы,-1000-ға – ауа тығыздығы тең деп саналады.

Тамырлардың экстракраниальды ультрадыбыстық допплерография — қан айналымын зерттеудің инвазивті емес әдісі. Бұл әдістің мүлдем ауыртпалығы, қарсы көрсетілімдері жоқ — осының бәрі, тіпті кішкентай балаларға қолдануға мүмкіндік береді. Ол Допплер әсері пайдалана отырып, толық қауіпсіз тәртіппен жұмыс істейді. қозғалмалы қан бөлшектерінен бастап, ультрадыбыстық толқындар жиілігі өзгерістеріне дейін көрсетеді.Ұйқы және омыртқа артерияларының жағдайын зерттеу. Ми қан айналым жеткіліксіздігін зерттеу және емдеу үшін қажет.

Эхоэнцефалография – миды ультрадыбыс көмегімен зерттеу нәтижесінде бас сүйек қуысындағы құрылымдардың патологиялық процесс әсерінен қалыпты орындарынан ауытқуы мөлшерін анықтайтын диагностикалық тәсіл (әдіс). Зерттеу кезінде ми қарыншаларының кеңеюін, бас сүйек гипертониясын анықтау үшін қолданады.  Ми қарыншалары жүйесі жағдайына баға беру үшін III қарынша енінің ұлғаю мөлшері мен бүйір қарыншаларының кеңею деңгейіне ерекше көңіл аударылады. Қалыпты жағдайда мидың III қарыншасының бүйір кабырғаларына сәйкес эхоэнцефалография-лық ені әр түрлі жастағы адамдарда әрқиялы скеңдігі белгілі. Мы-салы, ересек адамдарда 5-6 мм, қарттарда 7 мм-ге дейін, сәбилерде 1,4-4,2 мм, бір жасқа дейінгі емшектегі балаларда 2,3-5,1 мм.Жақсы жағы: толық қауіпсіздік, инвазивтілігі жоқ, информация жеткілікті, зерттеуге ыңғайлы, эффективті терапияны таңдауға қолайлы.

Электроэнцефалография (ЭЭГ) – мидың биопотенциалдарын жазу. Мидың биотогын тіркеу құралы. мидың электрлік қуатын басының зақымданбаған сыртқы қабаты арқылы жазып зерттеу (тіркеу). Жалаңаштанылған мидың биопотенциалдарын жазып тіркеуді электрокортикография деп атайды. Электроэнцефалография ми клеткаларының басым көпшілігінің электрлік белсенділігін жазып көрсетеді. ЭЭГ ми құрылымдарындағы патологиялық өзгерістердің мөлшерін, оның қызметі бұзылуының қаншалықты асқынғандығын, сондай-ақ мидың әр бөлігінде және тұтас алғанда электрлік белсенділігінің сипатын анықтауға көмектеседі. Эпилепсия және басқа да эпилепсиялық талмалар, мидағы ісіктер, қан-айналым бұзылуы, түрлі жарақаттар мен қабыну процесі кезінде ЭЭГ әдісі арқылы алынған деректер ми ауруларын анықтау барысында ерекше орын алады. Зерттеулер Ресейде  жасалған «НЕЙРОСОФТ» фирмасының 24 каналды электроэнцефалографында, АҚШ-та жасалған «NIKOLET» фирмасының 30 каналды электроэнцефалографында жүргізіледі.   Электроэнцефалографтық зерттеулер мидың функционалдық белсенділігінің деңгейін бағалау үшін жасалады. Зерттеулердің залалсыздығы, қауіпсіздігі және жоғары сезгіштігі секілді маңызды ерекшеліктері –– емдеу тиімділігіне динамикалық бақылау жүргізуге мүмкіндік береді. Электрофизиологиялық мониторда мида және талшықтарында болатын биоэлектрлік қозғалыстар мен өзгерістерді жазып алу, тіркеу әдіснамасы. Бұл әдіснама «қара сандық» деп аталатын мидағы биоэлектрлік құбылыстарды оны бүлдірмей тұрып зерттеуге мүмкіндік береді, әсіресе мидағы әлеуетті түсіндіруде белгілі бір нақты деректермен қамдайды. Аталған зерттеулер түрлі неврологиялық аурулар: эпилепсия, энцефалопатияның әртүрлі түрлері, мидың көлемді зақымданулары, сонымен қатар қабыршық құрылымдарының функциялық   кемелдену сұрақтарын шешуде қолданылатын диагностика кезінде қажет. Біздің Орталықта Жапонияда өндірілген  «Nihon Kohden» фирмасының 19 каналды аппараты қолданылады. Процедура ауырсындырмайды және зияны жоқ. Бас терісі мен шаш таза болуы керек. Зерттеу пациенттің жалпы ағзасының еркін босаңсуы қалпында немесе ұйықтап жатқан кезінде (көрсетімдері бойынша балаларда) жүргізіледі. Емшара барысында маман пациенттің 1-3 минут аралығында жиі дем алуын сұрауы мүмкін, сәулелі жарықтар беріледі.  Әдетте емшара бір сағаттай уақытты алады, алынған деректер одан әрі қарай талдау жүргізу үшін компьютерге жазылады.

ЭЭГ картированиясы. Ми қызметін көрсететін динамикалық күштің графикалық қойылған көрінісі.  ЭЭГ картированиясы неврологқа жекеленген ми структурасының патологиялық процессін оның бұзылыстарын, координациясын тексеруге көмектеседі.

Транскраниальды магнитті стимуляция — әр түрлі деңгейдегі жүйке жүйесін, қозғалысқа жауап беретін ми қыртысынан бұлшықетке дейінгі нерв жасушаларының қозғыштығын бағалайды.

Магнитті- резонансты томография — ядролы  магнитті- резонанс арқылы электромагниттік толқын арқылы атом ядроларының қозғыштығын өлшеу мақсатына негізделген ішкі органдар мен тіндерді зерттеудегі тоиографиялық әдіс.

Қызметтік магнитті- резонансты томография — бас миындағы әр түрлі жердегі нерв жасушаларының белсенділігін, қызметін зерттеуге, бағалауға арналған әдіс. Қызметтік магнитті- резонансты томография негізінен сөйлеу, көру, есте сақтау , координацияны бағалайды

Позитронды эмиссионды томография организм тіндерінің қызметтік белсенділігін, метоболизмін білуге арналған әдіс. Әр түрлі органдарға радиофармпрепараттарды енгізу арқылы жасалады.Неврологияда бас миының метоболизмін зерттеуде қолданылады.

Электрофизиологиялық зерттеу әдістері.

Жүйке бұлшықетті электротітіркенуін аппарат көмегімен  тексеру:

Бұл гальвани және фарадиялық тоқ арқылы электротітіркендіріп анықтайды. Тітіркендіргенде бұлшықеттің қысқаруы туындайды. Фарадиялық тітіркендіргенде бұлшықеттің тетаникалық қысқаруы туындайды. Балаларда көптеген аурулар кезінде (Миопатия)тітіркенуі төмендейді.

Хронаксиметрия – нервті-бұлшықеттің функционалды жағдайын тексеруде қолданылады.Қалыпты жағдайда әр түрлі бұлшықеттің хронаксиясы-0,0001- 0,001с құрайды. Перифериялық паралич кезінде хронаксия ұзаруы мүмкін.

Электромиография – нервтер мен бұлшық еттердің электрлік белсенділігінің әртүрлі түрлерінің сапалы-сандық талдауына және тіркеуге негізделген функционалдық жағдайды бағалаушы әдістемелер кешені. Бұлшықеттің потенциалдық электрлік тербелісін тіркеуде қолданылады. бұлшық еттердегі электрлік құбылыстарды тексеретін тәсіл. Қимыл-әрекеттерін реттейтін нерв жүйесі зақымдануына байланысты неврологиялық тәжірибеде кездесетін бірқатар ауруларды анықтау үшін электромиографиялық зерттеу тәсілдері кеңінен пайдаланылады..

Функционалды диагностика әдістері ретінде ЭМГ негізгі мақсаттары болып табылады:

  1. Нерв-бұлшықет аппаратының зақымдалу деңгейін анықтау.
  2. Зақымдану топикасын және процесстің жайылғандығын анықтау.
  3. Зақымдау сипатын анықтау.
  4. Патологиялық процесстің айқындылық деңгейін анықтау.

Функционалды диагностика кабинетінде  электромиография жүргізу үшін  Nihon Kohden фирмасының EMG MEB-9400K электромиографы қолданылады.

Ультрадыбыс арқылы зерттеу – ультрадыбыстық зерттеу тіңдердің тығыздығын,сондай-ақ шекараларын анықтауда диагностикалық мақсатта қолданылады.

Балалар неврологиясындағы қосымша әдістер:

Медико-генетикалық әдістер – тұқым қуалайтын неврологиялық

ауруларды тексеру.

Биохимиялық тексеру әдістері –   нерв жүйесі аурулар кезіндегі

белокты алмасу,аминқышқылдары, липидтердің құрамы мен сапасын

зерттеу үшін жүргізіледі.

КТ мен МРТ қолданылуы:

Бас сүйек ауруларында:

  1. Бас сүйек-ми жарақаты
  2. Бет бөлігіндегі сүйектерге метастаз берген жағдайда
  3. Бас миының даму ақаулары мен ауытқулары
  4. Бас миының қан тамырлық аурулары
  5. Бас миының ісіктері
  6. Бас миының демиелинизациялаушы аурулары
  7. Бас миының жұқпалы-қабыну аурулары
  8. Гипертензиялық- гидроцефальды синдром
  9. Көру мүшесінің және ЛОР мүшелерінің аурулары
  10. Бас сүйектерін және миды операция алдында және операциядан кейін зерттеу

Омыртқа мен жұлын ауруларында:

  1. Омыртқа мен жұлынның жарақаттары
  2. Омыртқа мен жұлынның даму ақаулары мен ауытқулары
  3. Жұлынның қан тамырлық аурулары
  4. Омыртқа мен жұлын ісіктері
  5. Омыртқа ауруларының дегенеративті – дистрофиялық өзгерістері
  6. Жұлын мен омыртқаның қабыну аурулары
  7. Омыртқа мен жұлын аурулары мен зақымдануларының консервативті және оперативті ем нәтижелерін бағалағанда.

КТ жасауға көрсеткіштер:

  • бас сүйек миының жарақатының мумкін болу салдары: бас сүйек ішілік, субарохноидальды, субдуральды қан құюлар кезінде
  • — операция эффективтілігін бағалауда;
  • — ісікке күдіктенгенде және екіншілікті зақымдануларда;
  • — қабынулық процесстерге күдіктенгенде (абсцесс);
  • — бас сүйек негізіндегі және сводтағы өзгерістерде;
  • -( ОНМК) жедел ми қан айналымының бұзылуында;
  • -Даму аномалияларында ;
  • — кома белгісіз генеза. 

КТ зерттеуін жасауға қарсы көрсеткіштер:

  • Жүкті және бала емізетін әйелдерге;
  • 18 жасқа дейінгі балаларға;
  • Салмағы жоғары адамдарға;
  • Гипс және металл заттар болса;
  • Адекватты емес көзқарас (неадекватные поведение);
  • Аса ауыр жағдайда
  • Паркинсон ауруында
  • Йод қа жоғары сезімталдық(с контрастным усилением )
  • Салмағы 150кг аспау
  • клаустрофобия

               КТ  контрастпен:

  • Бүйрек және бауыр жеткіліксіздігі;
  • Жағдайы ауыр науқастарға;
  • Қалқанша без ауруы бар науқастарға;
  • Йод-қа аллергиясы бар науқастарға.

МРТ жасауға негізгі көосеткіштер:

  • Мидың қан тамырлық аурулары () қан құйылу, геморрагиялық және ишемиялық инсульт
  • Ішкілік қан ағумен көрінетін бас миының жарақаты мен бас миының соғылуы
  • Бас миының ісіктері
  • тугоухость (есту мен сөйлеу бұзылыстары)
  • Бас ауруы
  • Көпір –мишықтық узел ісігі
  • Нерв жүйесінің инфекциялық аурулары (менингит, абсцесс, ВИЧ-инфекция)
  • Праксизмальды жағдайлар
  • Ми қан тамырларының аномальды дамуы(аневризмы, тромбоз)
  • эпилепсия
  • Селлярлы аймақтың патологиясы(аденомы гипофиза)
  • шашыранды склероз
  • синусит
  • Бас сүйек негізінің патологиясы
  • Нейродегенеративті аурулар

МРТ зерттеуін жасауға қарсы көрсеткіштер:

  • Науқастардан шешуге келмейтін, өмірге қажетті қызметтердің металл қондырғымен жабдықталу (кардиостимулятор,инсулинді попма, хирургиялық металл скобка, жүрек қақпақшаларында протез, бас миындағы тамырда қан тоқтатушы клипсалардың болуы, ӨЖЖ қондырғылары және т.б.);
  • Клаустрофобия (жабық кеңістіктен қорқу-тоннел аппаратының ішінде болғанда паникалық ұстамалардың болуы);
  • Декомпенсациялық жүрек жеткіліксіздігі;
  • Жүктілік және баланы емізетін әйелдерге контрасты МРТ жасауға болмайды, себебі контраст ұрыққа және жаңа туган нәрестеге әсер етеді;
  • Бүйрек патологиясы бар науқастарға, себебі контрасты зат бүйрек арқылы сыртқа шығарылуы қиындайды;
  • Басылмайтын тырысу синдромы;
  • 7 жасқа дейінгі балаларға қолданылмайды.

Зат алмасу

0

 

Тірі организм дегеніміз- белгілі құрылымы бар биологиялық система. Тірі организмде үзіліссіз зат алмасу жүріп жатады.

Зат алмасу дегеніміз – организмде жүріп жататын барлық химиялық процестердің жиынтығы.Организмдегі зат алмасу тіршіліктің негізгі белгісі болып табылады. Тірі организм зат алмасудың нәтижесінде пайда болып жарыққа шығады, тіршілік етеді, өсіп жетіледі және өледі.

Зат алмасу физиологиялық – ас қорыту, сіңіру, бөліп шығару, физикалық-химиялық-сорбция, диффузия, биопотенциалдар, биохимиялық-заттардың синтезделуі, ыдырауы, өздігінен- өзі құралуы сияқты т.б әртүрлі кейде қарама-қарсы процестерді айтамыз.

Зат алмасудың негізгі 3 кезеңі:

  1. Ас қорыту (тамақтану биохимиясы)
  2. Аралық алмасу (клетка ішілік зат алмасу)
  3. Бөліп шығару (түзілген соңғы заттар)

Ас қорыту, ыдырауы:

Полимерлердің мономерлерге дейін ақуыздың амин қышқылдарына, көмірсулардың моносахаридтерге, майлардың май қышқылына және глицеринге дейін ыдырауы.

Тамақтың негізгі компоненттері: көмірсулар, майлар, ақуыздар.
Тамақтың қосымша компоненттері: микроэлементтері, дәрумендер, Na және K тұздары.

Ас қорыту процесі асқазан жолдрында жүреді, яғни асқазанға түскен ас қорытылып, ішектің кілегейлі қабатына сіңіріледі. Аралық зат алмасу, басқа сөзбен айтқанда метоболизм – тірі клеткада жүретін барлық химиялық процестерден тұрады. Тірі клеткада көптеген биохимиялық реакциялар жүреді.

Метаболизм— көптеген мультиферменттік жүйелердің өзара тығыз байланысының арқасында іске асатын клетканың белгілі бір бағытқа бағытталған, аса мұқият ұйымдасқан белсенділігі.

Метоболизм қызметі:

  1. Клетканың ағзаға түскен тамақтың ыдырауынан түзілетін энергиямен қамтамасыз ету.
  2. Тамақты кіші молекулалы заттарға дейін ыдыратып, оларды басқа макромолекулаларды құрауға қолдануға дайындау.
  3. Ақуыз, нуклеин қышқылдары, майлар, полисахаридтер т.б сияқты макромолекулаларды, биополимерлерді олардың құрамды бөліктерінен жинау, құрастыру.
  4. Клетканың арнаулы қызметі үшін қажет биомолекулалардың синтезі мен ыдырауы (гормондар,медиаторлар, кофакторлар).

Сонымен қорыта келгенде, метаболизм энергетикалық және құрылыстық қызмет атқарады.

Метаболизм 2 түрге бөлінеді:

Катаболизм — күрделі органикалық молекулалардың қарапайым, кіші молекулалы заттарға дейін ыдырауы. Мысалы, тамақпен түскен көмірсу, май, ақуыз көптеген сатылы  биохимиялық реакциялардың нәтижесінде сүт қышқылына, СО2 және аммиакқа дейін ыдырайды.

Катаболизм— (гр.ката-төмен,баллен-тастау) күрделі органикалық қосылыстардың ыдырап, қарапайым молекулаларға айналуы.Азық-түлік, жем-шөп арқылы организмге енген және тканьдер мен органдарға барған белоктар, липидтер, көмірсулар бірқатар катаболиздік реакциялар нәтижесінде ыдырап, ақырғы өнімднрге (CO2,  H2O,  NH3) айналады да, сыртқа бөлініп шығады. Катаболиздік реакциялар кезінде органикалық молекулалардан бос энергия бөлініп шығады және олар АТФ макроэргиялық байланысында, басқа да нуклеоидтерге жиналады. Жиналған осы энергия тірі организмнің тіршілік әрекетін іске асыру үшін жұмсалады.

Анаболизм биосинтез, яғни анаболизм кезінде кіші молекулалы заттардан, “құрылыстық белоктардан “үлкен молекулалы заттар ақуыздар, полисахаридтер, липидтер т.б. Түзіледі. Биосинтез үшін эергия қажет. Энергияның көзі ретінде АТФ-тың  АДФ-қа және фосфор қышқылына дейін ыдырау реакциясы және НАДФН * Н+ қолданылады.

АТФ → АДФ + Фн
Анаболизм-(гр.ana- жоғары деген сөзі) белоктар, майлар, нуклеин қышқылдарының және жасуша мен ұлпадағы басқа да биомолекулалардың синтезі.Мұндай синтез катаболизм кезінде пайда болған заттардың есебінен іске асады. Анаболизм реакциялары кезінде АТФ макроэргиялық байланыстарынан босап шыққан энергия жұмсалады. Анаболизм процесі кезінде организмның құрам брліктері қалыптасады және жаңа бөліктері түзіліп жаңарады. Ал организмді тұтастай алып қарастыратын болсақ, ересек организмның дене құрамы біркатар уақыт бойы оншама өзгере қоймайтыны белгілі.

Катаболиз, анаболиз процестері:

Клеткадағы катаболиздік және анаболиздік реакциялар бірінен-бірі тәуелсіз болады және бір мезгілде жүреді. Бұл екеуі зат алмасудың біртұтастығын және оның мазмұнын көрсетеді. бұл реакцияларды ферменттер катализдейді және және оны эндокриндік жүйе мен орталық нерв жүйесі басқарып, реттейді. Катаболизм және анаболизм нәтижесінде түзілетін қосылыстар метаболиттер немесе- аралық өнімдер деп аталады. Катаболизм диссимиляция деп, ал анаболизм ассимиляция деп те аталады.

Негізгі қоректік заттар (белоктар, көмірсу және майлар)-күрделі де жоғары молекулалы қосылыстар. Сондықтан олар ас қорыту жолында ішек-қарын қабырғасы арқылы сорылып, организмге ене алмайды.Ол заттар организмге сіңіп,оның құрам бөлігіне айналу үшін оларды ыдырату және қарапайым молекулалы заттарға айналдыру қажет.Қоректік заттардың ыдыракп айырылуы әр-түрлі ферменттердің әсері арқылы іске асады және ол ас қорыту процесі деп аталады.

Зат алмасу қарқыны

  1. Белок алмасу
  2. Көмірсу алмасу
  3. Май алмасу
  4. Су алмасу
  5. Минерал алмасу

Клетка ішінде катаболиттік және анаболиттік реакциялар бір уақытта жүреді,бірақ олдардың жүру жылдамдықтарының реттелуі біріне-бірі тәуелсіз болады.
Клетка макромолекулалары өздерінің негізгі құраушы бөлімдеріне ыдырайды: полисахаридтер —- гексозалар, майлар —-май қышқылдарына және глицеринге, ақуыздар —- амин қышқылдарына дейін ыдырайды.

Метоболиттер. Метаболизм — катаболизм және анаболизмніңң үздіксіз бірлігі. Метоболиттердің тұрақты концентрациясы синтез бен ыдырау процестерінің динамикалық тепе-таеңдігі. Бір клеткада біріне-бірі қарама-қарсы екі процестің бірлігін қамтамсыз ету.

Биологиялық мембраналар ең алдымен клетка метаболизмінің биохимиялық, клеткалық және физиологиялық деңгейде интеграциялық және дифференциялық ( іріктеу және басқару ) жүйесі. Биохимиялық деңгейде болатыны биомембранасыз АТФ-тың синтезі,мысалы гормондардың зат алмасуға әсері жүрмейді.Клеткалық және субклеткалық деңгейде болатыны мембранасыз ядроның, митохондрийдің, лизосомалардың, цитоплазманың өз қызметтерін істеуі мүмкін емес.

Зат алмасуды зерттеу әдісінің екі түрі

  1. бүтін ағзада
  2. мүшелер мен тіндер кесінділерінде.

Метаболизм процестерін бүтін ағзада зерттеу. Бұл ескі әдіс болғандықтан изотоптарды (атомдарды) қолдану барысында жаңарып, ХIХ ғ. Басында ғалымдар көптеген мысалдар келтіре бастады. Кноп май қышқылдарының оргазмде таралуының зерттеуіне жасаған эксперименттері соған мысал бола алады. Әдетте тұрақты изотопты элементтер қолданылады, олар бір бірінен организмдегі салмағы кең таралған элементтер (ауыр изотоптар) немесе радиактивті изотобы бойынша ерекшеленеді.

Мүшелер кесінділеріндегі метаболизмге зерттеулер. Артериясы кесілген органға қандайда бір зар ертіндісін және сұйықтықтағы затты талдау, бізге мүшеде қандай айналуларға заттың ұшырауын көрсетеді. Мысалы,осындай жолмен бауырда азоттың әсерінен мочевинада амин қышқылы түзіледі. Осы әдіс арқылы бауырдын негізгі қызметі кетонды заттар мен мочевинаны түзу деп бекітілді.

Тіндер кесінділерінде зерттеу әдісі. Микротома арқылы мүше кесіндісін (тіндер) аламыз, оларды құрамында дәл сондай немесе өзге қосындылары бар, белгілі бір температурада, құрамында газы бар орталарға орналастырып, түзілген өнімдерді зерттейді. Мысалы, осы әдіс арқылы тіндердің тыныс алуын (тіндегі оттегінің жұмсалуы және көмір қышқыл газының бөлінуі) зерттеуге болады. Тұрақты изотоптар ішінде жиі қолданатын салмағы екіге тең сутек изотобы (дитериі, 2Н), массасы 15 ке тең азот(15 N), массасы 13 болатын көміртек(13С) және массасы 18 оттек(18О). Радиактивті изотоптардың ішінен қолданылатын сутек изотобы (трити, 3Н), фосфор(32Р және 33Р), көміртек (14С), күкірт (35S), йод (131I), темір (59Fe), натрий(24Na) және т.б.

Қорыта келгенде, метаболизм – катабализм мен анаболизмнің үздіксіз бірлігі. Метаболиттердің тұрақты концентрациясы (глюкоза,ақуыз, май қышқылдары), синтез бен ыдырау процестерінің динамикалық тепе теңдігі.

Биологиялық мембраналар ең алдымен, клетка метаболизімінің биохимиялық, клеткалық және физиологиялықдеңгейде интеграциялық және дифференциялық(іріктеу және басқару) жүйесі. Биохимиялық деңгейде болатын биомембранасыз АТФ- тың синтезі, гормондардың зат алмасуға әсері т.б. жүрмейді.

Ақуыз — молекулалары өте күрделі болатын аминқышқылдарынан құралған органикалық зат; тірі организмдерге тән азотты күрделі органикалық қосылыс. Аминқышқылдары қалдықтарынан құралған жоғары молекуларлық органикалық түзілістер. Ақуыз организмдер тіршілігінде олардың құрылысы дамуы мен зат алмасуына қатысуы арқылы әртүрлі және өте маңызды қызмет атқарады. Ақуызды зат — құрамында міндетті түрде азоты бар күрделі органикалық қосылыс.

1-сурет.  Көгілдір спираль — Миоглобин ақуызының 3D-құрылымы, қызыл түспен оттегі молекуласы, сұр түспен Гем тобы белгіленген.

Ақуыз тірі организмнің негізін құрайды, онсыз өмір жоқ. Карл Маркстің пікір бойынша: «Тіршілік — ақуыз заттарының өмір сүру формасы». Ақуыздар органикалық заттар дамуының ең жоғарғы сатысы және жер бетіндегі тіршіліктің негізі, организмнің тірек жүйесі, бұлшықет, жамылғы ұлпалары ақуыздардан құралған. Олар организмде әртүрлі маңызды қызмет атқарады: химиялық реакцияларды жүргізеді, дене мүшелерінің қызметтерін өзара үйлестіреді, аурулармен күреседі, т.б.

Ақуыздардың құрамы мен құрылысы өте күрделі. Молекулалық массалары жүздеген мыңнан миллионға дейін жетеді. Олардың құрылымы бұзылса, денатурацияға ұшырап, организмдегі қызметін атқара алмайды.

Ақуыздар гидролизденіп, аминқышқылдарын түзеді және өздеріне тән түсті реакциялары бар.

Ақуыз – азықтың құрамына кіретін бүкіл тірі организмнің негізгі қорегі. Ол жасуша протоплазмасын құрумен қатар, организмдегі көптеген тіршілік құбылыстарына – тамақтану, өсу, көбею, тітіркену, қозғалу, тыныс алу процестеріне тікелей қатысады. Адам тәулігіне, шамамен, 100 г ақуыз қабылдауы керек. Азықпен түскен ақуыз әуелі асқазанда, сосын ішектегі ферменттердің әсерінен гидролизденіп, аминқышқылдарына дейін ыдырайды.[1]

Ақуыз тек тірі организмдер құрамында ғана болады. Оның құрамында 50,6 – 54,5% көміртек, 21,5 – 23,5% оттек, 6,5 – 7,3% сутек, 15 – 17,6% азот, 0,3 – 2,5% күкірт бар, кейде фосфор кездеседі. Осы элементтерден түзілетін амин қышқылдарының бір-бірімен байланысып қосылуы нәтижесінде ақуыз молекуласы түзіледі. Ақуыз молекуласының массасы өте үлкен, ол бірнеше мыңнан бірнеше миллионға дейін барады.

Ақуыз туралы алғашқы мәліметтер XVIII ғасырдан белгілі. 1745 ж. италиялық ғалым Беккори бидай ұнынан лейковина деген ақуызды бөліп шығарған. 19 ғасырдың 30-жылдарында ет, жұмыртқа, сүт, өсімдік тұқымдарында ақуыздық заттар бар екені анықталды. Ғалымдардың содан бергі зерттеулері нәтижесінде барлық тірі организмдер жасушасында болатын тірі материя – протоплазма, негізінен, ақуыздан құралатыны анықталды.

Ақуыздардың барлығы екі топқа бөлінеді:

  1. қарапайым ақуыздар – протеиндер (альбуминдер, глобулиндер, гистондар, глутелиндер, проламиндер, протаминдер, протеноидтар);
  2. күрделі ақуыздар – протеидтер (гликопротеидтер, нуклеопротеидтер, липопротеидтер, фосфопротеидтер). Бұлардың құрамында амин қышқылдарынан басқа заттар да болады.

Құрылымы

Ақуыз жасуша құрамына кіретін тірі құрылымдар – ядро, митохондрия, рибосома, цитоплазма негіздерін құрайды. Сондықтан ол организмде үлкен орын алады. Мысалы, адам мен жануарлар денесінің құрғақ заттарында 45%, жасыл өсімдіктерде 9 – 16%, дақыл тұқымында 10 – 20%, бұршақ тұқымдастар дәнінде 24 – 35%, бактерия жасушаларында 50 – 93% ақуыздық заттар бар. Ақуыз барлық организмге ортақ зат болғанымен, әртүрлі организм ақуыздарының құрылымы түрліше болады. Сондай-ақ, организм түрлерінің бір-біріне ұқсамауы, олардың эволюция жолымен үздіксіз өзгеріп дамуы да ақуыз қасиеттерінің үнемі өзгеріп отыруына байланысты.

Организмнің күнделікті тіршілігі оның жасушаларында жүріп жататын көптеген биохимиялық реакцияларға негізделген. Осы реакциялар нәтижесінде өсімдіктерде, бір жағынан, тіршілікке қажетті химиялық қосылыстар – ақуыздар, нуклеин қышқылдары, көмірсулар, майлар, витаминдер синтезделетін болса, екінші жағынан, онда ферменттер арқылы күрделі заттар ыдырап, өсімдіктің қоректенуіне, тозған жасушаларын жаңартуына, организмге қуат беруге жұмсалады. Бұл құбылыстарды метаболизм [[]]деп атайды. Осы реакциялардың бәрінде де ақуыз катализаторлық қызмет атқарады. Қан құрамындағы ерекше ақуыз – гемоглобин бүкіл денеге оттек таратады. Жасушалардағы тотығу ферменттері – цитохромдар тыныс алу процесін реттеп отырады. Сондай-ақ организм тіршілігіне аса қажетті заттар гормондар да ақуыздан құралған. Ерімтал ақуыздар – гидрофильді коллоидтар – суды бойына көп тартады. Олардың ерітінділері желім сияқты: осмостық қысымы төмен, қозғалу қабілеті нашар, өсімдік пен жануарлар мембранасынан өте алмайды. Ақуыздардың тағы бір қасиеті – олар амфотерлі электролиттер. Молекулаларында бос карбоксил және амин топтары болатындықтан, олар оң немесе теріс электр зарядты болады. Химиялық табиғаты жағынан ақуыз биополимерлер тобына жатады.

Ақуыздың құрамында жиырма түрлі аминқышқылдар болады. Әртүрлі ақуыздардың аминқышқылы құрамы жағынан да, олардың тізбектегі орналасу тәртібі жағынан да бір-бірінен айырмашылығы зор. Табиғатта ақуыз түрлерінің көп болуы да осыған байланысты. Мысалы, үш аминқышқылының қосылуынан алты түрлі, төрт қышқылдан жиырма төрт түрлі ақуыз изомерлері пайда болады. Ақуыз молекуласы амин қышқылдарының өзара моншақтай тізіле байланысқан полипептидтік тізбегінен құралады. Ақуыз молекуласының сыртқы пішіні екі түрлі болады.

  1. Шар тәрізді домалақ – глобулярлы ақуыздар. Бұларға альбуминдер, глобулиндер, гемоглобин, пепсин және өсімдік жасушасының ақуыздары жатады.
  2. Фибриллярлық (талшық тәріздес) ақуыздар. Бұларға бұлшық ет ақуызы – миозин, актин, сіңір ақуызы – коллаген және малдың жүні мен піллә жібегі ақуыздары жатады.

Ақуыз молекуласының өзіне тән ерекшеліктері мен құрылымдылық дәрежелері көптеген сутектік байланыстар, электрстатикалық қуаттар, күкірттен құралатын дисульфидтік байланыстар, т.б. жағдайлар арқылы қамтамасыз етіледі. Ақуыз ерітіндісін қыздырса немесе оған күшті қышқылмен әсер етсе, ол өзінің табиғи қасиеттерін (ферменттік, гормондық) жояды, кейде ұйып та қалады. Мұндай құбылысты денатурация деп атайды. Ақуыз – адам тағамы мен жануарлар қорегінің, сондай-ақ тері, жүн, жібек сияқты табиғи талшық заттардың негізгі құраушысы болғандықтан, 20 ғасырдың екінші жартысынан бастап оны қолдан өндірудің (микробиологиялық синтез) маңызы артып отыр.[2][3]

Ақуыздың түзілуі — бұл өте күрделі жасушадағы ұсақ бөлшектер-рибосомаларда жүретін процесс. Қашан, қанша және қандай ақуыз түзілуі керектігі жайлы мәлімет жасуша ядросындағы ДНҚ, РНҚ арқылы жеткізіледі.

Ақыздардың қасиеттерін олардың құрамы мен құрылымы анықтайды. Ақуыз молекуласындағы а-аминқышқылдары қалдықтарының саны әртүрлі болады, кейде бірнеше мыңға дейін жетеді. Әр ақуызда а-аминқышқылдары тек осы ақуызға ғана тән ретімен орналасады. Олардың молекулалық массалары бірнеше мыңнан миллионға дейін жетеді. Мысалы, жұмыртқа ақуызының молекулалық массасы 36000, бұлшық ет ақуызының молекулалық массасы — 150000, адам гемоглобині 67000, ал көптеген ақуыздардікі > 300000 шамасында. Олар, негізінен, көміртек (50—55%), оттек (20—24%), азот (15—19%), сутектен (6—7%) тұрады. Кейбір ақуыздардың құрамына бұлардан басқа күкірт, фосфор, темір кіреді. Ақуыздар гидролизденгенде а-аминқышқылдарының қоспасы түзіледі. Әрбір организмнің өзіне тән ақуыздары бар. Барлық ақуыздар 20-дан астам әртүрлі а-аминқышқылынан құралады. А-аминқышқылдарының жалпы формуласы:

R—CHNH2—COOH

Ақуыз түзілетін a-аминқышқылдарының радикалды құрамында ашық тізбек те, тұйық тізбекті әртүрлі сақиналар мен функционалдық топтар да кездеседі.[1]

Полипептид тізбегінің құрылысы

Ақуыздардың құрылысы өте күрделі. Ақуыз молекуласы құрылымын: бірінші реттік, екінші реттік, үшінші реттік және төртінші реттік деп бөліп қарастырады.

Полипептидтік тізбектегі аминқышқылдары қалдықтарының қатаң тәртіппен бірінен кейін бірінің орналасуын бірініші реттік құрылым анықтайды. Ақуызды құрайтын жүздеген, мыңдаған, миллиондаған а-аминқышқылдарының қалдықтары өзара пептидтік байланыс (— CO — NH —) арқылы жалғасады (49-сурет).

Полипептид тізбегіндегі аминқышқылының бір қалдығының басқасымен ауысуы немесе оның орнының алмасуы осы ақуыздың қызметін бұзады. Мысалы, адам гемоглобиніндегі 564 аминқышқылдары қалдықтарынан құралған полипептид тізбегіндегі бір қышқылдың қалдығы екіншісіне ауысса, адам ауыр сырқатқа ұшырайды.

Аминқышқылдары қалдықтарының инсулиннің кейбір бөлігінде орналасуын мынадай тізбек түрінде көрсетуге болады: глицин—изолейцин—валин—глутамин, т.с.с. 50-суретте 2-полипептидтік тізбектен тұратын инсулиннің бірінші реттік құрылымы келтірілген.

Табиғатта ақуыздардың кейбіреуі тек созылыңқы полипептидтік тізбекте болады. Мысалы, табиғи жібек талшығы — фибрионның құрылымы осындай.

Ақуыздардың көбінің кеңістікте спираль тәрізді оратылуы екінші реттік құрылым деп аталады. Бұл құрылым, негізінен, спираль оралымдарында орналасқан — CO…HN— арасындағы сутектік байланыстар арқылы іске асады. Шиыршықтың бір орамында 3 және 5 аминқышқылдарының қалдықтары болады. Оралымдардың арақашықтықтары 0,54 нм шамасында.

Ақуыздық оралма тектес молекуласы биологиялық процестердің әсерінен, молекула арасындағы сутектік байланыс, —S—S— дисульфид көпіршесі, күрделі эфирлік көпірше және бүйір тізбектегі анион мен катиондар арасындағы иондық байланыстар арқылы өзара байланысады да, өте күрделі үшінші реттік құрылым түзіледі. Бұл кезде оралма құндақталып, шумаққа айналады (52-сурет). Үшінші реттік құрылым ақуыздың өзіне тән қасиеттері мен белсенділігіне жауап береді.

Ақуыз молекуласы тек қана бір полипептидік тізбектен тұрса, оның құрылымдары бірінші, екінші және үшінші реттік болады. Ал ақуыз молекуласы екі және одан да көп полипепидік тізбектен құралса, онда төртінші реттік құрылым түзіледі. Төртінші реттік құрылым — кейбір ақуыздарда бірнеше полипептидтік тізбектердің бір-бірімен күрделі кешенді комплекстерге бірігуі. Мысалы, гемоглобин құрамына 141 аминқышқылының қалдығы кіретін төрт полипетидтік тізбектен және құрамында темір атомы бар ақуызды емес бөлшек гемнен комплекс түзеді. Гемоглобин тек осы құрылымда ғана оттекті тасымалдай алады.

Нәруыздардың күрделілігіне қарай 4 реттік құрылымы болады: бірінші реттік, екінші реттік, үшінші реттік және төртінші реттік құрылымдар.

Нәруыздың бірінші реттік құрылымы

Полипептидтік тізбектегі әртүрлі аминқышқылдар қалдықтарының бір-бірімен кезектесіп пептидтік байланысу ретін нәруыздың бірінші реттік құрылымы деп атайды. Көптеген полипептидтер тізбегі 300-ден 500-ге дейін аминқышқылы қалдығынан тұрады. Алғаш рет 1954 жылы Ф.Сенджеру нәруыз инсулин гормонының аминқышқылы қалдығының реттілігін анықтады. Инсулин гормоны 51 аминқышқылынан тұратыны белгілі болды.

Нәруыздың екінші реттік құрылымы

Нобель сыйлығының лауреаты, атақты ғалым Лайнус Полинг нәруыздың екінші реттік құрылымын ашқан. Полипептидті тізбектің кеңістіктегі оралма тәрізді болып келген пішінін нәруыздың екінші реттік құрылымы деп атайды. Бұған нәруыздың және тырнақтың нәруызы кератин жатады. Нәруыздың екінші реттік құрылымы мутектік байланыстар арқылы орындалады. Бір орамдығы NH-топтары мен көршілес орамдығы CO-топтары арасындығы түзілетін сутектік байланыс арқылы оралым ұсталынып тұрады. Сутектік байланыстар коваленттік байланыстардан анағұрлым әлсіз. Бірақ бірнеше рет қайталанғанда, олар берік байланысады. Көптеген сутектік байланыстар арқылы «тігілген» полипептидті оралым берік құрылым болып келеді. Нәруызда оралмалы бөліктерінің бар болуы, оған жылжымалылық, мықтылық, серпімділік қасиет береді.

Нәруызда цилиндр тәрізді оралым бөліктерінен басқа аминқышқылы пролиннен түзілетін, тізе тәрізді бүгілетін бөліктері де бар.

Нәруыздың үшінші реттік құрылымы

Үшінші реттік құрылымның түзілуіне дисульфидті байланыстар үлкен үлес қосады. Олар полипептидті тізбектің әртүрлі бөліктерін байланыстырып, өзіне тән ілмектер құрайлы. Бұл кезде құрамында S атомы бар аминқышқылы – цистеиннің радикалдарының арасында байланыс түзіледі. Бұл әлсіз байланыс, бірақ молекулалардың тағы да бүктеліп шумақталуының нәтижесінде беріктігі арта түседі. Мұны нәруыз молекуласының үшінші реттік құрылымы дейді.

Нәруыздың төртінші реттік құрылымы

Кейбір нәруыздардың ерекше құрылымы болады. Олар бір-бірімен байланысқан бірнеше пептидтерден құралады. Құрылысы жағынан жақын бірнеше нәруыздың үшінші реттік құрылымының шумақ түзіп орналасуын нәруыз молекуласының төртінші реттік құрылымы дейді. Төртінші реттік құрылым- бірнеше нәруыз молекулаларының қосындысы, мысалы, гемоглобин нәруызы төрт шумақтан тұрады. Олар иондық, сутектік байланыстарме, байланысады. Осы төотінші реттік құрылыммен жаңа

қасиет нәруыз қызметінің реттелуі пайда болады. Төртінші реттік құрылыммен реттелу процестерінің құпиясын ашқан – француз ғалымы, Нобель сыйлағының лауреаты- Жак Моно (1961 ж). Төртінші реттік құрылымда субстратқа ұқсамайтын заттар – реттегіштер болады.

Ақуыздардың жіктелуі

Ақуыздардың мынадай белгілеріне қарап жіктейді:

  • күрделілік дәрежесіне (қарапайым және күрделі), қарапайым протеиндер тек қана аминқышқылдары қалдықтарынан тұрады, күрделі протеидтер құрамына ақуызды заттардан басқа қосылыстардың қалдықтары кіреді;
  • молекула пішініне (шар тәрізді және жіп тәрізді);
  • кейбір еріткіштерде еру қабілетіне қарай (суда еритіндер, әлсіз түз ерітінділерінде еритіндер — альбуминдер, спиртте еритіндер — проламиндер, сұйытылған қышқыл және сілті ерітінділерінде еритіндер глутелиндер);
  • атқаратын қызметтеріне қарай (мысалы, корға жиналатын ақуыздар, тірек қызметін атқаратын ақуыздар).[1]

Ақуыздардың денатурациясы

Ақуыздардың екінші және үшінші реттік құрылымдарына жауапты байланыстар (сутектік, дисульфид көпіршесі, т.б.) әлсіз болғандықтан, оңай үзіліп, ақуыздардың кеңістік құрылымдарының қайтымсыз бұзылуы ақуыздың денатурациясы деп аталады. Денатурацияға ұшыраған ақуыз өзінің биологиялық функциясын атқара алмайды (denatuze — табиғи қасиетінен айырылуы). Қыздыру, радиация, ортаның өзгеруі, кейбір химиялық әсерлерден, шайқап сілкуден ақуыз денатурацияланады. Жұмыртқаны пісіргенде альбумин ақуызының, сүт ашығанда казеиннің ұюынан, олардың кеңістік құрылымдары бұзылады. Шашты химиялық бұйралаудың, теріні илеудің негізінде де ақуыздардың денатурациялануы жатады.

Қыздырғанда денатурацияланатын немесе айырылып кететін болғандықтан, ақуыздардың нақты балқу температуралары болмайды. Кейбір ақуыздар, мысалы, тауық жұмыртқасының ақуызы суда ериді, кейбіреулері суда ерімейді. Ақуыздар ерігенде, басқа да ЖМҚ сияқты коллоидты ерітінділер түзеді. Ақуыздарға спиртті немесе формалинді қосқанда, ақуыздар қайтымсыз ұйиды, сондықтан бұл заттарды биологиялық препараттарды сақтауға қолданады.[1]

Химиялық қасиеттері

Құрамы мен құрылысы күрделі болғандықтан, ақуыздардың қасиеттері де алуан түрлі. Олардың құрамында әртүрлі химиялық реакцияларға түсетін функционалдық топтары бар.

  1. Ақуыздар — екідайлы электролиттер. Ортаның белгілі бір рН мәнінде олардың молекулаларындағы оң және теріс зарядтар бірдей (изоэлектрлік нүкте деп аталады) болады. Бұл — ақуыздардың маңызды қасиеттерінің бірі. Бұл нүктеде ақуыздар электрбейтарап болып, суда еруі азаяды. Ақуыздардың осы қасиеті технологияда ақуызды өнімдер алуға қолданылады.
  2. Ақуыздардың гидролизі. Сілті немесе қышқыл ерітінділерін қосып қыздырғанда, ақуыздар гидролизденіп, аминқышқылдарын түзеді:
  3. Ақуыздардың түсті реакциялары. Белоктарды сапалық анықтау үшін түсті реакциялар қолданылады.
  • а) Ксантопротеинреакциясымен (грек. ксанты — сары) құрамында бензол ядросы бар ақуыздар концентрлі азот қышқылымен сары түс береді.
  • ә) Биурет реакциясы. Мыс (II) гидроксидінің сілтідегі ерітіндісімен ақуыздарға әсер еткенде, ашық күлгін түс пайда болады. Бұл реакция ақуызтардың құрамындағы пептидтік байланыстарды анықтайды.
  • б) Құрамында күкірті бар ақуыздарға қорғасын ацетатын және сілті қосып қыздырғанда, қорғасын сульфидінің қара тұнбасы түзіледі.[1]

 Ақуыздардың организмдегі өзгерісі

Ақуыздар аса маңызды тағамдық, заттар (ет, жұмыртқа, сүт, нан, т.б.) құрамында болғандықтан, ас қорыту жолдарында ферменттер әсерінен аминқышқылдарына дейін ыдырап гидролизденеді. Аминқынщылдары ішек қабырғалары арқылы қанға өтеді. Көмірсулар мен майлардан айырмашылығы — аминқышқылдары организмде қор болып жиналмайды. Олардың біразы адам немесе жануар организмінің өзіне тән ақуызын түзеді. Ал аминқышқылдарының бір бөлігі ақуыз емес азотты қосылыстардың, нуклеин қышқылдарының синтезіне жұмсалады.[1] Кейбіреулері тотығып, ең ақырғы өнімдерге (С02, Н20, т.б.) дейін ыдырап, энергия бөледі.

Ақуыздың қызметі

Нәруыз жасуша тіршілігіне аса маңызды қызметтер атқарады.

Өршіткі қызметін атқаратын нәруыздар

Өршіткі қызметін атқаратын нәруыздар организмдегі химиялық реакцияларды жүзеге асырады. Ферменттің катализдік белсенділігі өте жоғары болады. Олар реакцияның жүруін ондаған, жүздеген мың есе тездетеді. Мысалы, қарын сөлінен бөлінетін пепсин ферменті нәруыздарды протеидтерге дейін гидролиздейді.

Тасымалдау

Нәруыздардың келесі маңызды қызметі – тасымалдау. Нәруыздардың бұл тобы әртүрлі маңызды заттарды жасуша ішінде және бүкіл организм бойынша бір жерден екінші жерге тасымалдау қызметін жүзеге асырады.Мысалы, қан нәруызы гемоглобин оттекті қосып алып, оны дененің бүкіл ұлпалары мен мүшелеріне таратады. Ал Альбумин жасушаның энергетикалық шикізаты- май қышқылын тасымалдайды.

Гемоглобин

Қозғалыс қызметін атқаратын нәруыздар

Бұлшықеттің маңызды нәруыздары – актин және миозин. Нәруыздардың бұл тобы жасуша мен организмдегі түрлі қозғалыс процестерін жүзеге асырады. Мысалы, хромосоманың, талшықтардың қозғалуы.Эмірхан Серікбай 21:20 Кай сабак истеп отсн нурлыхан

Нәруыздардың жабынды тіректік және құрылыстық қызметі

Бұл топқа көптеген нәруыздар жатады.Мысалға, тасбақа сауыты, құс тұмсығы, тырнақ, шаш, тері, ішек пен қантамырларлың қабырғасы осы нәруыздардан құралған. Құрылымдық нәруыздар – микрофибрилдер де осы топқа жатады.

Қорғаныштық қызмет атқаратын нәруыздар

Қорғаныштық қызмет атқаратын нәруыздарға, мысалы, денеге түскен бөгде заттарды зарарсыздандыратын антиденелер- Иммуноглобулиндер жатады. Фибриноген нәруызы қан ұюына қатысады. Бұл жарақаттанғанда қан кетуден сақтайды.

Қабылдағыш қызмет атқаратын нәруыздар

Қабылдағыш қызмет атқаратын нәруыздар әртүрлі сигналдарды қабылдап, оларды өңдеуде үлкен рөл атқарады. Мысалы, родопсин нәруызы жарық сигналдарын қабылдап алып таратады. Тілде болатын әртүрлі қабылдағыштар заттардың дәмін анықтайды.

Қоректік заттармен қамтамасыз ететін нәруыздар

Организмді коректік заттармен қамтамасыз ететін нәруыздар, мысалы, сүт нәруызы – казеин жасушада аминқышқылына дейін ыдырайды. 1г нәруыз толық ыдырағанда 17,6 кДЖ энергия бөлінеді.

Ақуыз синтезінің проблемасы

Ақуызды синтездеу проблемасының теориялық және практикалық маңызы бар. Ақуыз молекуласының күрделі болуына байланысты қазіргі уақытқа дейін ақуыз синтезі толық іске аспай отыр. Ақуыз молекулалары үздіксіз қозғалыста болады. Ақуыз молекулаларын синтездеуге әрекет жасаған ғалымдардың сәтсіздіктерінің себебі де осында болуы мүмкін. Ақуыз молекулаларының үздіксіз өзгеруін анықтайтын заңдылықтарды түсіну — қазіргі ғылымның ең басты міндеттерінің бірі.

Жоғары деңгейлі организмдерде ақуыз биосинтезі таңғаларлықтай тез жүреді: 350 аминқышқылынан тұратын полипептид бар болғаны 10 секундта түзіледі! Ақуыз синтезінің құпия сырын ашу көптегек вирус ауруларын жеңуге мүмкіндік береді. Жаңа химиялық талшықтар мен пластмассалар жасауға, тамақ және химия өнеркәсібінде жаңа өндіріс процестерін ойлап табуға көмектеседі.

Алғаш рет қарапайым ақуызды заттар, гипофиздің гормондары вазопрессин мен окситоцин алынды. Одан басқа ақуыз синтездеудегі зор табыстарға инсулин мен интерферон алу жатады. Полипептидтік теория ашылғаннан бері ақуыздық қасиеттері бар полипептидтер синтезделіп, жемдік қоспа, дәрі-дәрмек ретінде қолданылып жүр.

Қазіргі замандағы маңызды міндеттердің бірі — синтездік тағам жасау проблемасы. Соның ішінде ақуыздық тағам түрлерін алу бірінші кезекте түр. Бұл салада академик A. Н. Несмеянов бастаған ғалымдар тобы жұмыс істеп, біраз жетістіктерге жетті. Мысалы, сапасы жөнінен табиғи түрінен кем соқпайтын қара уылдырық синтездеп алды.

Ғалымдар биосинтез бен жасушаларда жүретін процестердің заңдылықтарын толық меңгерген кезде жасанды жолмен ақуыздар алу мәселесі де толық шешілуі мүмкін.

Ақуыз биосинтезі

Ақуыз биосинтезі тіршіліктің ең маңызды қасиеттерінің бірі, себебі тіршілік процесіңде ақуыз молекулалары әр түрлі биохимиялық реакцияларға түсіп ыдырап жойылып отырады, ал олардың орнын толтыру тек жаңа ақуыз молекулаларының синтезделуі нәтижесінде жүзеге асады.

А-РНҚ молекуласының нуклеотидтер тізбегінде жазылған ақпараттың колинеарлы полипептид молекуласының аминқьшь қылдары ретіне берілуін, яғни ақуыз синтезін, трансляция деп атаймыз.

Трансляция процесі полипептидтің N ұшынан басталып С ұшына қарай жүреді және ол метионин амин қышқылынан басталады. Яғни, кез келген а-РНҚ молекуласының бас жағында метионин амин қышқылына сәйкес келетін (колинеарлы) код-инициаторлық код болады (АУГ). Полипептид синтезінің инициялануы ерекше т-РНҚ-инициаторлық т-РНҚ-ның қатынасуымен жүзеге асады. Бұл процеске 3 инициациялаушы факторлар — ІҒр ІҒ2, ІҒ3 қатынасады. Ақуыз биосинтезінің жалғасуы, немесе элонгация сатысы, 2 фактордың қатысуымен жүреді — ЕҒ-1, ЕҒ-2, ал белок синтезінің терминациялануы кодон-терминаторларға және терминациялық факторларға — КҒ-1, КҒ-2-ге байланысты. Кодон терминаторлардың 3 түрі белгілі УАА, УАГ, УГА.

Трансляция процесіне 3 РНҚ — үшеуі де қатынасады. А-РНҚ-ақуыз синтезі үшін матрица (қалып) қызметін атқарса, рибосомалық РНҚ рибосомалардың құрамына кіреді. Рибосомалар цитоплазманың ең ұсақ субмикроскопиялық органелла-лары болып табылады. Ақуыз синтезі жүруі үшін рибосомалар а-РНҚ-мен байланысады. Рибосома 2 бөлшектен тұрады: рибосоманың кіші бөлшегі — 308, рибосоманың үлкен бөлшегі — 508. Әдетте, ақуыз синтезі жүрмеген кезде, рибосоманың екі бөлшегі бір-бірінен бөлек кездеседі, олардың бір-бірімен қосылып біртүтас органоид — рибосома түзілуі ақуыз биосинтезі басталған кезде жүзеге асады. А-РНҚ алғаш рибосоманың кіші бөлшегімен қосылады, содан кейін оларға иницияция факторлары ІҒ1, ІҒ2, ІҒ3 және т-РНҚ — аминоацилметионин қосылып инициа-торлық кешен түзіледі.

Инициаторлық кешен түзілгеннен кейін оған рибосоманың үлкен бөлшегі келіп қосылады. Рибосоманың үлкен белшегінде 2 учаске болады: пептидиддік бөлік — П бөлік, аминоацилдік болік — А бөлік. Рибосоманың үлкен бөлшегінің П бөлігіне формилденген метионинмен инициаторлық т-РНҚ орналасады, ал А учаскеге а-РНҚ-ның екінші кодонына сәйкес келетін антикодоны бар т-РНҚ өзінің амин қышқылымен орналасады.

Трансляция процесінде а-РНҚ кодондары амин қышқылдарымен тікелей әрекеттесе алмайды. Олардың арасындағы байланыс тасымалдаушы РНҚ (т-РНҚ) арқылы жүзеге асады. Әрбір амин қышқылының тек өзіне ғана сәйкес т-РНҚ-сы болады, сонымен кем дегенде т-РНҚ белгілі — 20-амин қышқылының 20 т-РНҚ-асы және инициаторлық Т-РНҚ. Т-РНҚ-лар — т-РНҚфен, т-РНҚАлан, т-РНҚСеР, т-РНҚИзол, т-РНҚАсп т.с.с деп аталынады. Барлық прокариоттардың және эукариоттардың т-РНҚ молекулалары 80-ге жуық нуклеотидтерден қүралған және олар-дың соңғы құрылысы бір-біріне ұқсас болып келеді. Олардың молекулаларының соңғы құрылысы беденің 3 құлақты жапырағына ұқсас. Т-РНҚ молекуласының 2 ерекше қасиеті белгілі: 1) т-РНҚ-ның 3′-ұшында ерекше рЦ рЦ рА-ОН-тан түратын бос нуклеотид тізбегі болады, осы ұшымен т-РНҚ-ға сәйкес келетін амин қышқылы ковалентті байланысады; 2) т-РНҚ-ның қарама-қарсы ұшында 3′ нуклеотидтен тұратын антикодон болады.Т-РНҚ-ның негізгі қызметі — өзіне сөйкес амин қышқылын «танып» 3′-ОН ұшына қондыру жөне а-РНҚ-ның антикодонға комплиментарлы кодонын «танып» өзі алып келген амин қыш-қылын полипептид тізбегіне орналастыру болып саналады Амин-қышқылының өзіне сәйкес т-РНҚ молекуласының 3’—ОН үшына ковалентті байланысуы ерекше аминоацил т-РНҚ-синтетаза ферментінің қатысуы арқылы жүреді. 20 амин қышқылына сәйкес 20 аминоацил т-РНҚ синтетаза ферменттері болады. Аминоацил т-РНҚ синтетаза ферменттері ездеріне сәйкес келетін амин қышқылдарымен т-РНҚ-ның бір-бірін «танып», амин қышқылының т-РНҚ молекуласының З1-ОН ұшына коваленттік байланысуын қамтамасыз етеді. Бұл про-цесс 2 сатыдан тұрады. Алғашқы сатыда амин қышқыддары ак-тивтенеді: Мысалы, Серилацил т-РНҚ-синтетаза+серин+АТФа (серилацил-АМФ) Серил-т-РНҚ-синтетаза+Ррі; Екінші сатыда активтенген амин қышқылы-өзіне сәйкес т-РНҚ-ның ЗЮН ұшымен байланысады. (Серилацил-АМФ) серил-т-РНҚ-синте-таза+т-РНҚ а серил-т-РНҚ Сер+серил-т-РНҚ-синтетаза-+АМФ түзіледі.

Аминоацил-т-РНҚ-синтетаза ферменттері трансляция процесінің қателіксіз жүруін, яғни а-РНҚ кодына колинеарлы (сәйкес) полипептид молеқуласының синтезделуін, қамтамасыз етеді. Демек, трансляцияның қателіксіз жүруі аминоацил-т-РНҚ-синтетаза ферменттерінің өздеріне сәйкес амин қышқыл-дарын «танып» оларды тиісті т-РНҚ-ға қондыруына байланыс-ты болады. Сонымен қатар, аминоацил-т-РНҚ — синтетаза ферменттері бақылаушылық қызметін де атқарады. Мысалы, изо-лейцил-т-РНҚ — синтетаза ферменті өзіне сәйкес т-РНҚ ор-нына басқа — «жат» т-РНҚ, айталық т-РНҚФен, «таныды» делік. Осының нәтижесінде изолейцин-т-РНҚИзол орнына изолейцил-т-РНҚфен кешені пайда болар еді.

Осы қателіктің нәтижесінде синтезделуші ақуыз молекуласында фенилаланин амин қышқылының орнына изолейцин амин қышқылы орналасар еді. Бірақ, фенилаланин-т-РНҚ-синтетаза ферменті өзінің т-РНҚФЕН-сымен жат амин қышқылының қосылғанын сезіп қалып қате кешенді — изолейцин амин қышқылына және т-РНҚфен-ге ыдыратады.

Аминоацил-т-РНҚ-синтетаза ферменттерінің екінші бақы-лаушылық қызметі амин қышқылдардың активтену сатысында байқалады. Айталық, изолейцил-т-РНҚ-синтетаза ферменті изо-лейцин амин қышқылының орнына валин амин қышқылын ак-тивтендірді делік.

(Валилацил-АМФ)изолейцил-т-РНҚ-синтетаза+т-РНҚИзол->валин,АМФ+т-РНҚИзол+изолейцил-т-РНҚ-синтетаза.

Сонымен, аминоацил-т-РНҚ-синтетаза ферменттері нақтылы амин қышқылдарын өздеріне тиісті антикодондармен байланыстырып генетикалық ақпараттың трансляциялану процесінде маңызды рөл атқарады. Сонымен қатар, бұл ферменттердің қос қабат бақылаушылық қызметі нәтижесінде трансляция процесінің қателіксіз жүру деңгейі едәуір жоғарылайды. Мысалы, амин қышқылдардың «қате» активтенуі шамамен 100 изолейцин молекуласынан 1 валинға тең болса, активтенген аминқыш-қылының «жат» т-РНҚ мен байланысуы 1/180 тең, сонда трансляцияның жалпы қателігі 1/100 х1/180=1/18000-нан аспайды.

Аминоацил -т-РНҚ кешені пайда болғаннан кейін олар рет-реттерімен тізіліп орналасып, амин қышқылдар арасында пептидтік байланыс пайда болады. Оны рибосоманың үлкен бөлшегіңце кездесетін ерекше фермент — пептидил — трансфераза ферменті қалыптастырады. Екі амин қышқылдары арасында пептидтік байланыс пайда болғаннан кейін рибосома бір кодонға солға қарай жылжиды, осының нәтижесінде инициаторлық кешен рибосомадан сыртқа шығады, А учаскедегі кешен П учаскеге өтеді, ал А учаскесіне а-РНҚ-ның үшінші кодонына сәйкес келетін т-РНҚ өзінің амин қышқылымен келіп орналасады, со-дан кейін екінші және үшінші амин қышқылдары арасыңца пептидтік байланыс пайда болады. Бұл жерде элонгация факторлары — ЕҒ-1, ЕҒ-2 қатынасады. Содан кейін рибосома тағы бір кодонға солға жылжып А учаске босайды. Осылайша ақуыз син-тезі А учаскеге а-РНҚ-ның терминаторлық кодондары келіп жеткенге дейін жалғаса береді. Терминаторлық кодондарды (УАА, УАГ, УГА) арнайы терминация факторлары — КҒ-1, КҒ-2 «таниды». Терминаторлық кодоңцарға сәйкес келетін амин қышқылдары болмағандықтан А — учаске бос қалып, пептидил-трансфераза ферменті пептидтік байланыс жасай алмайды, сондықтан рибосома 2 бөлшекке ыдырайды, синтезделген полипептид бөлініп шығады. Осылайша ақуыз синтезі аяқталады.

Яндекс.Метрика