Тұқым қуалаушылықтың материалдық негіздері

                                                         Жоспар

 

Кріспе 

Негізгі бөлім

 Клетка

 Ядро

 Хромосома

 Кариотип

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Генетика (грекше «генезис» - шыққан тегі) организмдердің тұқым қууы және өзгергіштігі туралы ғылым. Генетиканың негізгі мақсаты - тұқым қуу мен өзгергіштіктің заңдарын ашу ,оларды басқару жолдарын анықтау,организмдердің ажамға қажетті жаңа формаларын, түрлерін өсіріп шығаруды зерттеу.

Тұқым қуу дегеніміз - тірі организмдердің табиғи қасиеттері,белгілерін,өздеріне ғана тән биосинтезді және зат алмасуды ұрпақтан ұрпаққа беріп қайталап отыруы. Ал өзгергіштік дегеніміз - ұрпақтардың ата тегінің айнымайтын көшірмесі болмауы,ол бір тұқымдас ұрпақтар арасындағы, ұрпақпен ата тегінің арасында тұқым қуу арқылы немесе қоршаған ортаның әсерімен пайда болатын өзгерістер.

Тұқым қуу процесі дегеніміз - тірі организмдердің өзін өзі не болмаса өзіне ұқсас түрлерді туғызуы.

Тұқым қуалаушылыққа жауапты  негізінен клетка ядросында болатын  гендер болып есептелінеді.

Ген дегеніміз - жеке бастапқы белгінің дамуын немесе бір белок молекуласының синтезделу мүмкіндігін анықтайтын ДНҚ молекласының учаскесі болып табылады.

Бір организмдегі барлық гендер жиынтығы генотип, ал организмнің барлық белгілерінің жиынтығы фенотип деп  аталады. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Клетка деген атауды XVII ғасырдың орта кезінде физик және биолог болған Роберт Гук алғаш рет  қолданған.Роберт Гук өзі жасған микроскоп арқылы тоздың жұқа кесіндісін қарап,оның көптеген ұяшықтардан-клеткалардан тұратынын көрген.Кейін өсімдіктердің  өсіп дамуын бақылай келе Н.Грю (1671) мен Мальпиги (1671) бұл жаңалықтарды толық дәлелдеді.Антон Левенгук микроскоп арқылы бірнеше жаңалықтарды ашты:бір клеткалы организмдерді(1680),бір-бірімен  байланыспайтын қанның қүрамындағы  еркін клеткалар-эритроциттерді (1680),қозғалғыш  “ұрық жәндіктерді”ануарла (сперматозоидтарды).Клетканың  құрамындағы негізгі элемент-протоплазма  деп 1830ж Пуркинье ашты.Ал 1831ж Р.Браун  клетканың ішіндегі ең маңызды,тұрақты  элементі ядро болып мен табылады деп дәлелдеді.1832ж Вагнер ядрошықты  ашты.1839ж М.Шлейден мен Т.Шванн  бір бірінен тәуелсіз,клетка теориясын  тұжырымдады.Олар клетка жөніндегі  жинақталған білімді қорыта келіп,клетка барлық тірі организмдер құрылысының  негізгі бірлігі екенін,жануарлар  мен өсімдіктер клеткаларының бір  біріне ұқсас болатынын көрсетті.Бұл  қағидалар бүкіл тірі организмдердің шығу тегінің бір екендігіне,бүкіл  органикалық әлемінің бірлігіне  аса маңызды дәлелдеме болды.Т.Шванн  мен М.Шлейден клетканың дербес тіршілік иесі екендігі,тірі организмнің  ең ұсақ бірлігі екендігі, клеткасыз  тіршілік болмайтыны туралы ғылымға  дұрыс түсінің енгізді.Ф.Энгельс  клетка теориясын жоғары бағалап,XIX ғасырдағы ұлы жаңалықтардың  бірі деп атап кеткен.Рудольф Вирхов 1858ж клеткалардың бөлінуін анықтап  әрбір жаңа клетка дәл өзіндей  клетканың бөлінуі арқылы пайда  болатыны туралы тұжырымдады.

   Ресей Ғылым академиясының академигі Карл Бэр сүтқоректілердің жұмыртқа клеткасын ашып,көпклеткалы организмдердің бәрі де өзінің дамуын бір клеткадан бастайтынын және ол клетканың зигота болатынын анықтады.К.Бэрдің бұл жаңалығы клетканың тек құрылыс бірлігі ғана емес,барлық тірі организмдердің даму бірлігі екендігін көрсетті.

   Клетканың химиялық құрылысын зерттеуден мынадай қорытынды шығады:клетканың тіршілігі химиялық процестерге негізделеген,химиялық құрамы жағынан барлық организмдердің клеткалары бір біріне ұқсас,оларда зат алмасуының негізгі процестері бір типтес жүреді.Клетканың химиялық құрамының ұқсастығы жөніндегі мәліметтер бүкіл органикалық әлемінің бірлігін тағыда дәлелдей түсті.Клетка теориясы қазірде өзінің маңызын жойған жоқ.Ол бірнеше қайтара тексерілген және әртүрлі организмдер клеткаларының құрылысы,атқаратын қызметі,химиялық құрамы,көбеюі мен дамуы туралы көптеген материалдармен толықтырылған.

   Қазіргі кездегі клетка теориясы мынадай қағидаларға негізделген:

1)Клетка барлық тірі  организмдердің құрылысы мен  дамуының негізгі жәнне ең  кіші бірлігі;

2)барлық біклеткалы және  көпклеткалы организмдердің клеткалары  өздерінің құрыысы,химиялық құрамы,негізгі  тіршілік әрекеті мен зат алмасуы жағынан бір-біріне ұқсас (гомологты);

3)клеткалар бөліну арқылы  көбейеді және әрбір жаңа клетка  алғашқы (аналық) клетканың бөлінуі  нәтижесінде пайда болады;

4)көпклеткалы күрделі  организмдерде клеткалар өздерінің  атқаратын қызметтеріне қарай  маманданған және олар ұлпалар  түзеді;

5)ұлпалардан мүшелер құралады,олар  өзара өте тығыз байланысты және нервтік,сондай-ақ гуморальдық реттеу жүйелеріне бағынышты.

Клетканың ядросын қоршап жатқан қоймалжың затты цитоплазма деп атайды Эукариотты клеткалар  цитоплазмасының әртектілігі оның құрамында гиалоплазманың болуынан. Гиалоплазма мембраналы және мембранасыз  компоненттерден тұрады. Мембраналы ком-поненттерге митохондриялар, пластидтер, эндоплазмалық тор, Гольджи аппараты, лизосомалар, ал мембранасыз компоненттерге центрольдар, рибосомдар, микротүтікшелер, микрофиламенттер жатады. Цитоплазманың  кұрамындағы жоғарыда аталған компоненттер бір-бірімен өте тығыз байланыста болады.

Эндоплазмалық тор түйіршікті (кедір-бұдырлы) және жазық болып  келеді.

Кедір-бұдырлы эндоплазмалық  тор ұзынша келген каналдар мен қуыстардан турады. Қуыстардың ені 20 нм, кейде олардың  диаметрі бірнеше мкм-ге дейін барады, бұл құбылыс эндоплазмалық тордың қызметіне сәйкес өзгеріп отырады. Түйіршікті эндоплазмалық тор мембранасының  гиалоплазмаға қараған бетінде  тығыз түйіршіктер орналасады, оның басқалардан айырмашылығы да осында. Бұл түйіршіктерді зерттегенде  оның рибонуклеопротеидтерден тұратыны анықталды. Ал рибонуклепротеидтердің өзі рибосома деп аталады. Түйіршікті эндоплазмалық тор белок синтездейтін клеткаларда жақсы жетілген, өйткені  рибосомдар белок синтездеу процесіне  қатысады. Сонымен, түйіршікті эндоплазмалық тор белок биосинтезі жүретін орталық болып саналады.

Жазық эндоплазмалық тордың түйіршікті эпдоплазмалық торға  қарағанда бір айырмашылығы оның мембранасының бетінде рибосомдар орналаспайды. Олардың қуыстары мен  каналдарының диаметрі 50—100 нм шамасындай болады. Жазық эндоплазмалық тор  негізінде майлар мен көмірсулар синтездеуде үлкен рөл атқарады. Жазық эндоплазмалық тор синтезделген заттарды тасымалдауда, мембраналардың құрамына кіретін липидтерді синтездеуде, иондарды тасымалдауда және жинақтауда, зат алмасу процесінде пайда болған зиянды заттарды клеткадан шығаруда зор қызмет атқарады. Жазық эндоплазмалық тор стереоидты гормондарды синтездеп немесе мембраналардың құрамына кірмейтін липидтердің метаболизмін реттеп отырады.

Гольджи аппараты    эндоплазмалық   тормен   тығыз  байланысты болғандықтан, эпдоплазмалық  торда синтезделген заттар аппарат  қуыстары мен қапшықшаларына барып  түсіп, содан тығыздалып, толық синтезделіп  секрет түрінде клеткадан бөлініп  шығады. Өсімдіктер   клеткаларының   Гольджи   аппаратында клетка қабатының матриксі полисахаридтер синтезделеді (гемицеллюлозалар, пептидтер).

Лизосомалар эндоплазмалық  тор және ГА-ының активті қызметтерінен  пайда болады, ол өздігінше жаралмайды, негізгі қызметі клетка ішіндегі эндогенді және экзогенді макромолекулаларды ыдырату болып табылады.

Клетка орталығы ядроға     тақау орналасады. Ол екі ұсақ тығыз  денешіктен (центроли) және оларды қоршаған цитоплазма ақшыл аймағынан (центросфера) және олардан бөлінген жіңішке жіпшелерден  тұрады.Клетканың бөлінуі кезінде маңызды рөл атқарады.

Митохондриялар (грекше митос  — жіп және хондрион — түйіршік) — жіпше және түйіршік тәрізді  органоид. Ол автотрофты және гетеротрофты организмдердің ци-топлазмасында кездеседі. Митохондриядағы ферменттер клетканың  тыныс алуына қажетті ферменттер болып табылады. Митохондрияның матриксінде  «Кребс» цикліне қатысатын ферменттер шоғырланады. Ішкі мембранасында электрондарды  тасымалдайтын тізбек және фосфорландыру  процесіне қатысатын тасымалдау ферменттері (АДФ-тен АТФ) орналасады. Митохондрияда органикалық субстраттардың тотығуы және АДФ фосфорлануы  нәтижесінде АТФ синтезделеді, сондықтан  да митохондрияны клетканың күш  беретін станциясы деп атайды.

   Ядроның құрылысы,қызметі. Клеткада жүретін күрделі процессер белоктардың және т.б да макромолекулалардың кешендері арқасында жүзеге асады. Клеткадағы барлық синтездеу процессесі, сонымен қоса нуклеин қышқылының,ферменттердің активті қызметтері арқылы жүзеге асады. ДНҚ -ның әрбір бөлігінде келешекте синтезделетін белоктар құрылымы туралы хабар жазылады. Осы хабарды хабарлаушы белокқа Х РНҚ ғана береді. ДНҚ молекуласы өзара ширатылған екі полипептид тізбегінен тұрады. Олардың мономері дезоксирибо нуклеотидтің төрт түрі: аденин, тимин, гуанин, цитозин. Нуклеотидтің орналасуы әрбір ДНҚ молекуласында ерекше болады.

   Клеткаға қажетті белок синтезделуі үшін хабар ДНҚ молекуласынан алынады. ДНҚ молекуласында алғашқы хабар сақталады, оның көшірмесі организмде ДНҚ молекуласы клеткасының ядросында,прокариоттарда, нуклеодтерде орналасқан. Ал белок биосинтезі цитоплазмада болатын рибосомада өтеді. Белок биосинтезі жүру үшін рибосомаға ДНҚ-ға жазылып, сақталып тұрған белоктың құрылымы жөніндегі хабар хабарлаушы РНҚ ға көшіріледі. Осы процесс транскрипция деп аталатын комплементарлы принцип бойынша жүреді. Бір тізбектегі нуклеотидтен екінші тізбектегі нуклеотидтің сипатын көрсетеді. Егер бір тізбекте Аденин болса, екінші тізбекте Тимин,ал Гуанинге қарсы Цитозин орналасқан, басқаша болмайды. Комплементарлы принцип хабардың РНҚ синтезі кезінде де қызмет жасайды,бірақ РНҚ да Тимин нуклоетидтің орнына Урацил қатысады. Егер  де ДНҚ-ның тізбегі екіге бөлінсе ол сыртқы ортадан келген нуклеотидтерді комплементерлы принцип бойынша жинап жаңадан екінші тізбек түзеді. Сонымен клеткада жаңа ДНҚ синтезі бұрынғы болған ДНҚ  тізбегінен синтезделеді, бірінші тізбегі алғашқы ДНҚ нуклеотидтерінен тұрса, екінші тізбек жаңадан комплементарлы принцип бойынша құрылады. ДНҚ синтезі ДНҚ полимераза ферменті арқылы жүреді.

   Клетка ядросының  негізгі қызметі ДНҚ молекуласында жүретін Репликация:ДНҚ молекласының екі еселенуі, жәнее Транскрипция процестерімен анықталады. Сонымен ядро аппарытының қызметі ДНҚ молекуласының осы екі маңызды қасиетіне біріншіден тұқым қуалау хабарларын, екі еселену және оның клкткадан клеткаға берілуі, екіншіден ДНҚ молекуласында ДНҚ арқылы жүретін транскрипция процесіне бағынышты. Клетканың тіршілік циклі екі кезеңге бөлінеді: бөліну кезеңі. Нәтижесінде екі жас клетка пайда болады. Екі бөлінудің аралығындағы кезең,бұл интерфаза. Осы кезеңдерде де ядро құрылымында өте күрделі өзгерістер жүреді.

    Ядро терминін  алғаш Браун қолданды. ЯДРО құрамында ядро қабаты, хроматин, ядрошық, ядро матриксі кариоплазма кіреді. Негізгі құрамы хроматин,ол генетикалық қызмет атқарады, ДНҚ да бүкіл генетикалық ақпарат сақталады. Ядро қабатының қызметі жан- жақты:қорғаныштық,тасымалдаушы және т.б. Ядро матриксі хромосомдардың ядрода орналасуын және олардың қызметтерінің іске асуына әсер етеіді. Ядрошық рРНҚ синтезі және рибосомдар құратын хромосомдардың бір бөлігі болып саналады.

   Ядролық матрикс құрамында ДНҚ полимераза ДНҚ репликациясының альфа негізі ферменті бар екендігі анықталды. Ядро матриксі одан басқа ДНҚ полимераза, ДНҚ лигаза,ДНҚ топоизомераза, екінші репликативті комплекс матриксімен байланысты. ДНҚ ілмегі бекітілген репликация комплекс матриксімен бағытталатындығынан ДНҚ репликациясы бар деген болжам жасалды. ДНҚ ның әдетте ядролық матриксі бекінетін аймағының маңында ДНҚ репликациясының басталу нүктелері орналасқан.

   Ядро матриксінің құрамында бір процент шамасында РНҚ болады. Оған рРНҚ және кіші ядролық РНҚ мен гетерогенді жоғары молекулалы РНҚ кіреді. Матрикс элементтері транскрипция процесі байланыстығын көрсетілетіндігін матриксті қысқа уақытта таңбалағанда ол тез арада таңбаланған гетерогенді РНҚ-мен қанығуы нәтижесінде байқалады.Бұл бақылау нәтижесінде Ядролық матрикс синтез, процессинг ядролық РНҚ-ны тасымалдау кезінде құрылымдық рөл атқаратындығы анықталды.   

   Ядролық матрикстің құрамынан шыққан ДНҚ фрагментінің білу көптеген ғалымдардың қызығушылығын танытты. Ядрода 60000 нан 125000 дейін ДНҚ бөлімшесінен тұратын нуклеаза әсерінен қорғалған. Ядролық матрикс құрамынан ДНҚ фрагментінің екі мөлшерлі тобы табылған. Жоғарғы молекулалы фрагменттер бірінші топқа жатқызылады. Бұл фрагмент сателиті ДНҚ мен толтырылған және ламинмен байланысты. Фрагменттің екінші тобы ДНҚ-ның гетерогенді тізбегінен тұратын кішігірім бөлігі матрикспен байланысқан. Олар ДНҚ-ның бөлігі арасында кездесіп, хроматиннің ілмек тәрізді негізгі құрылымын жасайды.

   Хроматин. Хромосома құрылысы. Ядрошық - домалақ келген тығыз денешік, оның мөлшері 1-2 мкм-ден 10 мкм-ге дейін және одан да көбірек шамаға өзгеруі мүмкін. Ядрошықтың құрамына РНҚ және белок енеді, РНҚ-синтезі жүреді. Клетка бөлінген кезде ол жойылып кетеді. Ядрошықта 70% цитоплазмалық РНҚ және 30% ядролық РНҚ синтезделеді.

   Өсімдіктер мен жануарлар клеткаларын тірі қалпында зерттегенде немесе бекітіп, бояп барып тексергенде олардың ядросының құрамында ұсақ түйіршікті, тығыз орналасқан заттарды — хроматинді байқауға болады. Бұл заттар өздеріне негізгі бояуларды жақсы сіңіреді, осыған қарап хроматиннің қышқылдық қасиеттерінің бары немесе ДНҚ мен белоктардың қосындысынан тұратыны анықталды. Хроматин ядро қабатына тақау немесе кариоплазмада біркелкі орналасады. Интерфаза кезінде хромосомалар тығыз денешіктер қалпына босаңқырайды. Егер хромосомалардың барлық бөлімдері бірдей босаңқы келсе, онда бұл аймақты шашыраңқы (диффузды) хроматин деп атайды, ал хромосомалардың барлық бөлімдері тығыз келсе, онда бұл аймақты тығыз— гетерохроматин деп атайды. Хроматиндердің осылай орналасуы синтетикалык, процестерге байланысты. Шашыраңқы (диффузды) хроматиндерде синтетикалық процестердің күшті жүретіні байқалған. РНҚ синтезі азайғанда хроматиндер тығыздалып гетерохроматинге айналады. Митоз процесінде хроматиндер тығыздалып, хромосомаға айналғанда ешқандай синтетикалық процесс жүрмейді.

   Сонымен хромосомдардың құрылымына қарай екі күйін байқауға болады: біріншісі — шашыраңқы (диффузды) күй, бұл ядродағы транскрипция және редупликация процесін көрсетеді, екіншісі — хроматиндердің тығыздалған күйі, мұнда, хромосомдар тек кана генетикалық материалдарды бөлу және оларды ұрпақтан-ұрпаққа беру қызметін атқарады.