§32. «Рекомбинантты дезоксирибонуклеин қышқылы» ұғымы

Бұл тақырыптың оқу мақсаты: рекомбинантты дезоксирибонуклеин қышқылын алу әдістерін түсіндіру.

ДНҚ дегеніміз не? Оның рекомбинациясының механизмі қандай? Гомологты рекомбинация, сайт-ерекше рекомбинация және заңды емес рекомбинация деп нелерді айтамыз? Бұл үдерістер адам қатысынсыз жүруі мүмкін бе?

Тақырыпты табысты меңгеру үшін осы оқулықтағы 26-параграфты қайталау керек.

  Рекомбинантты ДНҚ ұғымын (дәстүрлі және жаңашыл) 6-бөлімде қарастырдық. Рекомбинантты деп бұрын әртүрлі тірі ағзаларға жатқан фрагменттер химиялық байланысқан ДНҚ молекулалары есептеледі.
  Бұл тақырыпта қолданылатын «рекомбинантты ДНҚ» ұғымының классикалық рекомбинация ұғымынан қандай айырмашылығы бар? Классикалық рекомбинация деп хромосоманың түзілуін түсінеді, олар өз негізінде бір түр ағзасының (немесе ағзаларының) генетикалық материалдары фрагментінің комбинациясы шыққан ДНҚ молекуласы болып табылады. Бұл бір ағза ДНҚ-сы болуы да мүмкін. Табиғаттағы тұқымқуалаушылық белгілердің ең маңызды көзі комбинациялар (нақ комбинациялар, осы тақырып атауының мәнінде рекомбинация емес), бұл, әрине, жыныстық үдеріс. Жыныстық көбею кезінде әрқашан міндетті түрде әртүрлі екі тірі ағза – әкесі мен анасының тұқымқуалаушылық материалын алатын ұрпақтары түзіледі. Сонымен, жыныстық көбею кезінде бактериялардағы конъюгациядан бастап, әртүрлі ағзаға – түрлі бактерияларға жататын әртүрлі екі ДНҚ молекуласы «тігілген» кезде түзілген бір ағзада ДНҚ молекуласы болады. Бактерияларда прокариоттық ағзалардағы сияқты бүкіл геном сақинатәрізді ДНҚ молекулалары – нуклеотидтерден тұрады. Оларда хромосома жоқ, сондықтан конъюгация нәтижесінде түзілген ДНҚ-сын рекомбинантты деп атауға әбден болады. Бұл терминді қате қолдану мүмкін емес. Бірақ рекомбинация түсінігінің өзі бірмәнді емес, «конъюгация» термині сияқты бірнеше мағынада қолданылады. Осы тақырып мәнмәтінінде «рекомбинация» терминін қолдану конъюгация нәтижесінде түзілген бактерия рекомбинантты ДНҚ-сына қарағанда басқаша мағынаға ие.
  Айқас тозаңдану барысында бір ағзада тұтас хромосомалар, бір түрге жататын, бұрын әртүрлі ағзаға жатқан тұтас ДНҚ молекуласы болады. Егер бұл кездейсоқ пайда болған қашыр (мул) немесе лигр сияқты түраралық будан болмаса. Бірақ эукариоттардың классикалық жыныстық үдерісінде «ДНҚ-ның рекомбинантты молекулалары» пайда болмайды. Ұрықтану барысында ДНҚ молекуласы фрагменттерімен алмаспайды, олар не әкесіне, не анасына жататын тұтас болады. Осы хромосомалар бөлігінде аллельді гендер доминантты болғандықтан «жұмыс істейтін» болады. Олардың басқа гомологты хромосомада болатын рецессивті аналогтары, толық доминантты жағдай болғанда «демалады». Жыныстық үдеріс кезінде ДНҚ молекуласы фрагментінің емес, тұтас хромосомалардың комбинациясы (немесе рекомбинация) жүреді. Дәл осы «комбинация» немесе рекомбинация әрбір І мейоз профазасында жүретін болады. Мейоздың аяқталуының және гаметалардың түзілуінің міндетті жағдайы конъюгация алдындағы кроссинговер болып табылатыны естеріңде болар. Ал бұл жағдайда рекомбинация терминін елемеуге болмайды. Кроссинговер нәтижесінде дәл рекомбинантты ДНҚ молекулалары түзіледі. Кроссинговерден кейін хромосомалардан тұратын фрагменттер денесінде мейоз үдерісі жүрген ата-анасының ағзасына тиесілі болады. Бірақ енді бұл хромосомалар «әкесі мен анасының әртүрлі ағзасына» жатпайды. Олар енді бір ағзаға – жыныстық жетілуге жеткен және гаметогенездің негізгі бөлігі ретінде жасушаларында мейоз жүретін ұрпақтарына тиесілі.
  Рекомбинантты ДНҚ қалыптасуының тағы бір табиғи әдісіне хромосомалық мутация – көбінесе делеция, дупликация және инверсиямен үйлестірілген транслокация жатады. Осындай мутация нәтижесінде ДНҚ-ның рекомбинантты молекулалары пайда болуы мүмкін, бірақ конъюгация кезіндегідей олар не тек бір ағзаға, не бір түрдің әртүрлі ағзасына жататын болады.
  Рекомбинацияның тағы бір жолына вирус геномының ие-жасуша геномына орналасуын жатқызуға болады. Әрине, осындай ДНҚ-ны рекомбинантты ДНҚ-сы бар ұрпақ қалдырудың орнына егер вирус зақымдап, нәтижесінде жасуша тіршілігін жойса, толыққұнды рекомбинантты деп есептеуге болмайды. Бірақ вирустар әрдайым жасушалардың жойылуына апарып соқпайды. Табиғатта ие-жасуша ДНҚ-сына вирус орналастырған геном бөлігі әрі қарай тіршілік әрекетіне кедергі келтірмейтін жағдайлар белгілі. Өлім қаупін тудырмайтын (литикалық емес, біркелкі) вирус бөлшектерінің рөлі рекомбинация көзі ретінде қазіргі кезде нашар зерттелген және көп жағдайда пікірталас тудырады.

  Рекомбинация жолымен ДНҚ-ға «геномның мобильді элементтері» немесе «қозғалғыш генетикалық элементтер» деп аталатын элементтердің ендірілуі біршама аз зерттелген, бірақ сирек кездеседі, табиғатта болатыны дәлелденген. 1951 жылы жүгеріде жүргізген осы жаңалығы үшін америкалық генетик Барбара Мак-Клинток Нобель сыйлығына (1983 ж.) ие болды.

  Рекомбинантты ДНҚ туралы заманауи ұғымдарды осы тақырыпта оқып білу барысында не кроссинговер нәтижесін, не хромосомалық мутация нәтижесін болжамайды. Бұл – адам жасаған алуан түрлі ағза гендері болатын, міндетті түрде химиялық бір молекулаға біріктірілген «ДНҚ молекуласы конструкциясы». Яғни белгілі бір бөлігі, мысалы, жануарларға, ал басқа бөлігі бактерияларға немесе алуан түр өсімдіктеріне жататын ДНҚ-ның тұтас молекуласын жасау және т.б.
  Рекомбинантты ДНҚ заманауи ұғымда бұл – гендік түрлендірілген (модификацияланған) ағза деген терминге синоним. Гендік модификация түсінігі біршама кең. Оған ДНҚ-сына еш нәрсе «тікпеген», тек «кесілген», яғни қажет емес гендер алынып тасталған ағза құру үдерісі кіреді. Бұл жағдайда «рекомбинациясы» емес, геном өзгерді, екі не одан көп ағзадан ДНҚ үйлестірілмеді. Оны «кесіп алып тастады» және осылай «модификациялады».

  Рекомбинантты ДНҚ, нуклеотидтер, геномның мобильді элементтері.

Білу және түсіну:
1. Рекомбинантты ДНҚ дегеніміз не?
2. Классикалық ұғымда (ХХ ғасырдың екінші жартысына дейін) генетикалық рекомбинация дегеніміз не? Қалай түсінесіңдер?

Қолдану:
1. Табиғи әрі адам басшылық еткен рекомбинациялық үдерістерді не үшін зерттеу қажет?
2. ДНҚ молекуласы рекомбинациясы мен ағзалардың гендік модификациясы арасындағы байланысты анықтаңдар.

Талдау:
1. Генетикалық материал рекомбинациясының алуан типтерін сызба түрінде бейнелеңдер.
2. ДНҚ-ның рекомбинантты молекулаларын жасау мүмкін болған себептер туралы пікірлеріңді айтыңдар.

Синтез:
1. Неліктен гені түрлендірілген ағзалардың барлығын «рекомбинантты» деп атауға болмайтынын талқылаңдар. Қандай ерекшелігі бар?
Генетикалық сипаттамаларына сәйкес ағзаларды Х белгісімен белгілеңдер.

2. Шынайы жағдаятты бағалаңдар: рекомбинантты ДНҚ жасау әдістемелері мен технологиясы ашылғанға дейін, дене (сома) жасушалары себінділерінен жануар ағзасын алу әдістемелері мен технологиясы пайда болуы мүмкін бе?

Бағалау:
1. Гені түрлендірілген ағзалардың қолданылуы туралы реферат жазыңдар.
2. Егер «химер жасушаларды» жасау сәтінде жасуша себінділерінен жануар ағзасын алу технологиясы жасалғанда, оның қандай маңызы болар еді? Талқылаңдар. Осындай әрекеттердің оң және теріс жақтарын бағалаңдар.

×
×

Cart