Мутация процесін зерттеу туралы қазақша

1899 жылы екі ғалымдар — орыс Сергей Иванович Коржинский мен голландиялық шығу тегі, өмірінің көп бөлігін жұмыс Германия, Гуго де Фриз — сипатталған құбылыс тұқым қуалайтын өзгергіштік табиғи жағдайында. Арасында подавляющей массасының қалыпты организмдердің әр түрлі түрлерінің олар табылған жекелеген дарақтар, күрт отличавшиеся басқа өзінің сыртқы белгілері. Бұл нысанды де Фриз деп атады мутациями, немесе мутантами. Тән ерекшелігі мутант » — деп өз өзгертілген белгілері мутанты бабаларымыз ұрпақтарына. Басқаша айтқанда, табиғат өзгергіштік болды тұқым қуалайтын.
Қысқа мерзім ішінде құбылыс туындаған тұқым қуалайтын өзгертілген дарақ болды сипатталған көптеген өсімдіктер мен жануарлар. Анық болды туындауы мутант арасында массасының қалыпты дарақ жүреді барлық түрлерін тірі жаратылыстар. Пайда болу жиілігі мутант болып шықты, шамамен бірдей барлық зерттелген түрлерінің тірі организмдердің. Орта есеппен бір мутант туындамас арасында. 100 мың немесе миллион дарақ.
Әрине, бұл зерттеушілер алғашқы күннен бастап-ақ пайда болған, осы жұмысты бастады қызықтыратын сұрақ: табиғат туралы мутациялар және олардың шығу себептері. Себебі мутациялар — бұл өзгерту тұқым қуалайтын қасиеттері организмдер, онда олардың табиғаты, шамасы, байланысты қандай да бір заң бұзушылықтарға құрамы мен құрылымы, хромосомалардың тіреу генетикалық жазу. Бірақ қандай өзгереді хромосомах кезінде пайда болған мутациялар, ұзақ уақыт алмады. Одан бері ширек ғасыр генетика алмады үйренуге шақырып, жасанды мутациялар және таптық мутанты ғана табиғи жағдайда, табиғатта. Зерттеу мутант жүргізілді қарқынды, бірақ барлық әрекеттері әкелуі мутациялар жасанды окончились сәтсіз.
Бірақ 1925 ж. зертханада академик Георгий Евгеньевнамен Надсона Ленинградта тәжірибелерде әсерін зерттеу түрлі облучений арналған жасушаның микроскопиялық саңырауқұлақтар алдық әкелуі мутациялар жасанды. Оқушы Г. А. Надсона, қазір марқұм Григорий Семенович Филиппов, тәжірибелерден, бірге өткізген С. А. Надсоном алғаш рет сипаттады деп аталатын «индуцированный мутагенез» ашытқы әсерінен қорғайды радий. Екі жылдан кейін АҚШ-та Германн меллер тағайындалды көрсетті мутагенді әсері анықталған Рентген сәулелерінің арналған дрозофилу.
Мәселен ашылды радиациялық мутагенез, т. е. жасанды қоздыру мутациялар әсер еткенде тірі организмдер, түрлі сәулелену. Қазір көрсетілген, бұл іс жүзінде барлық түрлері лучистой энергии өзгертуге қабілетті тұқым қуалаушылық барлық тірі организмдер — вирустар адам.
Ұзақ уақыт бойы шақыруға зертханада мутациялар көмегімен химиялық әсерлерден алмады. Көптеген ғалымдар сенген болса, бұл мүмкін, бірақ повторялась сол тарихы, және Радиацияға. Әрекеттерінің көптеген жұмыстар атқарылды, бірақ олар барлық көрсетілген нәтижесіз болса. Томас Морган АҚШ, Н. К. Кольцов КСРО-да және көптеген басқа да алдарына осындай тәжірибелер өздері поручали оларды өз шәкірттеріне, бірақ нәтиже бір. Тек 1932 ж. Оқушысы Кольцов, в. В. Сахаров ақыры туралы баяндады өзінің сәтті аяқталған тәжірибелерде: көмегімен йод ерітіндісі жинағын әкелуі мутациялар у дернәсілдері дрозофилы. Сахаров выдерживал біраз уақыт құрттар ерітіндідегі йод йодистом калии (йод, таза суда растворяете жаман), дарақ шыбындардың, развивавшихся осы дернәсілдері, мутацияның жиілігі өте жоғары. Біраз уақыттан кейін тағы бірнеше зертханаларда ССС (С. М. Гершензон, М. В. Лобашов, И. А. Рапопорт) және басқа да бірқатар елдерде (Англияда — Ш. Ауэрбах, Америкада — М. Вестергаард және басқа да) дәлелденген мутагенді әсері анықталған бірқатар химиялық заттар. Қазірдің өзінде аяқталғаннан кейін екінші соғыс миров зерттеу химиялық мутаген өткізіліп, оған тек қана кең.
Көптеген жылдар генетика деп есептеді химиялық мутаген ашылды ортасында 30-шы жылдардың. Бірақ бұл болғаны дұрыс. Сонау 1928 жылы сол зертханасы Г. А. Надсона онда алғаш рет орнатылды мутагенді әсері анықталған сәулелену ашылды және химиялық мутагенез. Екінші оқушысы Г. А. Надсона Максим Николаевич Мейсель, қазір ғылым Академиясының корреспондент-мүшесі, КСРО-ның дәлелдеді жұп хлороформ туғызатын мутациялар у ашытқы. Бұл жұмысты ол жалғастырды ішінде шамамен он жыл. Ол оқып, жүздеген ұрпақ өзгертілген дарақ пен көрсеткендей, өзгерістер тұрақ беріледі ұрпақтарына, сонымен қатар, ол оқып, бірнеше химиялық заттардың, өзгертетін тұқым қуалаушылық. Бұл тәжірибелер уақытында жүргізілмеді деп танылды, себебі көптеген ғалымдар уақытта сенген да тіршілік бар микробтардың осындай тұқым қуалайтын молекулалардың қандай, қандай және жоғары организмдер Сондықтан тәжірибелерге арналған микроорганизмдер көптеген доверяли.
Дегенмен, неғұрлым жоспарлы және нәтижелі зерттеулер басталды кейін орнатылды құрылымы заттар тұқым қуалаушылық — дезоксирибонуклеин қышқылы. Қалай ғана түсіндік, қандай химиялық заттар слагают хромосоманың, мүмкін болды жоспарлауға да эксперименттер, үшін мақсатты іздеу барлық жаңа заттар бар, өзгертетін тұқым қуалаушылық. Енді белгілі көптеген заттар, әрекет етуге қабілетті радикалдарға қарсы ДНК: (дамытуы олардың жекелеген атомдары немесе топтар, олардың немесе, керісінше, беруге өз бөлігінде), өңдей алады генетикалық коды. Бүгін ашық, сондықтан көптеген әр түрлі химиялық және радиациялық жобасы, тіпті оларды атап өте қиын. Гидроксиламин, гидразины, азот қышқылы, әр түрлі акридиновые бояғыштар ұқсас азотты негіздер, уретаны, қышқылдығын, ортаның температурасын арттыру, іс жүзінде барлық түрлері лучистой энергии, көптеген улы және уландырғыш заттар (азоттық алмасуларды қалыптандырады және күкірт имприт басқа алкилирующие заттар) мутация тудырады.
Мутациялар болады шақыруға жасушаларында покоящихся және жасушаларында бөлінетін. Бар мутагены, өзінің белсенділігін танытады қарамастан, дейді клетка немесе жоқ (мысалы, көптеген алкилирующие агенттер, т. е. заттар, таратушы алкильный радикал СН3, С2Н5 және т. б. атомам ДНК, гидроксиламин және т. б.), бірақ мұндай болуы мүмкін өзгертуге наследственную жазу сәтінде ғана жасушаның бөліну, бұл молекуласының екі еселену ДНК (мысалы, ұқсас азотты негіздер).
Зерттеу химия өзара іс-қимыл жобасы ДНҚ-анықтағандай тағы бір маңызды ереже. Бұл көпшілігі жобасы өзара әрекеттеседі қатаң белгілі бір құрамдас бөлігі ДНК. Еске алайық, бұл ДНК жасалса, екі қант-фосфатты тізбектерін, оларға қосылуы олардың ұзындығы бойынша төрт типті азотты негіздер — аденин, тимин, гуанин және цитозин. Бұл кейбір мутагены өзара іс-қимыл жасайды ғана цитозином, ал басқалары тек аденином. Бұл мүмкіндік береді кейбір кездерде белгілі бір зат үшін өзгертуге әбден белгілі бөлігіндегі ДНҚ.
Соңғы бірнеше жылда болды вырисовываться тағы бір маңызды заңдылық. Bo өмір сүру уақыты жасушаларының оның генетикалық ақпарат үнемі басқаруға қатысады синтезами жасушаларының ішінде дәл осы ДНҚ жазылған бағдарлама үшін белок синтезін жасушаларында. Бұл тұқым қуалайтын бағдарлама қайта жазылады ерекше ферменттерге байланысты молекулалардың ДНК басқа молекулалар, сондай-ақ жүретін индукция қателерді ДНК. Мутациялар пайда болады және көбею, молекулалардың немесе генетикалық ақпарат алмасу арасындағы хромосомами. Бірте-бірте барлық айқын және айқын болып жалпы ереже ғана емес, есебінен жасанды және жиі ерекше әсер организм (улармен немесе сәуле) өзгерістер орын алуда тұқым қуалаушылық-тірі ағзалардың жер бетінде. Және әдеттегі, қалыпты болып жатқан өзгерістер организмдер ферментативті процестер жүреді жинақтау қателерді ДНК, бірақ, әрине, жиілігі осы процесті көп төмен, әсері күшті зақымдаушы агенттер.
Зерттеу мутационного процесінің маңызды саласы қазіргі заманғы генетика. Көмегімен жобасы ғалымдары алады, өздеріне керекті организмдер, олар содан кейін пайдаланылады, селекциондық. Барлық микробтар—продуценту антибиотиктер, витаминдер және басқа да биологиялық белсенді заттардың көмегімен алынған мутагенной өңдеу. Мутанты жиі пайдаланады өсімдіктер селекциясы. Мәселен ашу Коржинского және де Фриза қойылды қызметке адам.
Болды анықталады және молекулалық негізі мутациялар.
Табиғат молекулалық өзгерістер гендердің кезінде мутагенез қалды туманной дейін пайда болу гипотезасын Қабылдады және Крика қатысты ДНҚ құрылымын. Қазірдің өзінде осы гипотезе ұсталынды астық келешек туралы түсініктерін деп негіздейді мутацияның пайда болуы. Авторлардың ойы бойынша ауыстыру бір нуклеотидтер жұпта аденин — тимин немесе гуанин—цитозин емес комплементарного әріптес алып келуі тиіс өзгерту генетикалық жазу. Алайда, нақты модель мутагендік өзгерістер ұсынылды 1959 ж. Эрнстом Фризом және дамыған оларға кейінгі 3-4 жыл.
Фриз деп болжам жасады, бұл барлық жағдайда нүктелі мутацияларды тұрғысынан олардың молекулалық табиғат бөлуге болады екі негізгі түрі бар: жай және күрделі ауыстыру. Кезінде қарапайым уақытында ауыстырылған орын ауыстыру пуринового негіздері пуриновым (мысалы, орын гуанина атқарды аденин), ал пиримидинового — пиримидиновым (ауыстыру тимина цитозином және керісінше). Күрделі ауыстыру пуриновое негізі ауыстырылады пиримидиновым және керісінше. Қазіргі уақытта көп таралған болып табылады терминдер транзиция (қарапайым ауыстыру) және трансверсия (күрделі ауыстыру).

Бұл бірінші эксперименттер зерттеу бойынша әрекет радиация тұқым қуалайтын құрылымдар — хромосоманың табылған, бұл хромосоманың мүмкін қосудың үзілуі құра отырып, фрагменттері. Нәтижесінде хромосомалардың ажырауы сипатталды және жағдайларда организмдер немесе жекелеген жасушалары обрабатывали химиялық мутагенами. Бірақ табиғат туындаған алшақтықтарды, қалды түсініксіз дейін ең соңғы уақыты.
Тіршілік циклында жасушалары атап өтуге болады мынадай негізгі кезеңдері: фазадағы клетка G1 дайындалуда екі еселеу, оның генетикалық құрылымдар. Осы фазасында хромосоманың көптеген жасушаларының құрамында бір двунитевую молекула бар ДНК. Фазасында S жүреді екі еселеу генетикалық материалдың репликациясы молекулалардың ДНК мен клеткаларды енеді фазаға G2 кезде хромосоманың құрамында екі көшірмесі — хроматиды әрқайсысы көтереді бір двунитевой молекуласындағы.
Нәтижесінде көптеген жұмыстарды зерделеу бойынша химия өзара іс-қимыл жобасы ДНҚ-деп, әдетте, бүлінуіне ұшырайды бір ғана жіп ДНК, ал екіншісі қалады бүлінбеген. Егер бұл осылай болса, онда ДНҚ, бүлінген фазасында G1 немесе G2, еді көтеруге ғана хроматидные мутациялар. Кейін репликация бүлдіру-бір жіпті ДНҚ передалось болар еді, оның еншілес көшірмелері — хроматиде, ал екінші хроматида, синтезированная арналған бүлінбеген жіпті ДНК қалатын еді қалыпты. Алайда, эксперименттер табылған жиі зақымдануы қамтиды екі жіпті ДНҚ-ның екі хроматиды бірден. Бұл қатысушыларды » негізгі қиындық ұғымында табиғат мутагенез. 1968 ж. Н. П. Дубининым, В. Н. Сойфером ұсынылды моделі, объясняющая бұл негізгі қиындық және түсінуге мүмкіндік беретін молекулалық механизмі осы құбылыстар.
Соңғы жылдары ашылып, ерекше ферментті жүйелері, аңду үшін жұмыс тұтастығын генетикалық материалдың жасушалары және аталған репарирующими жүйелері. Қызығушылық танытқан ферменттер деп аталатын темновой репарации.
Егер ДНҚ туындайды зақымдануы мүмкін узнано репарирующими ферменттерге, онда ең алдымен жүреді надрез ДНК-жақын орындар зақымдануы. Артынша учаскесі, заключающий в себе бүлдіру, вырезается құрылымын ДНК, ал пайда болған брешь кеңеюде конденсаторы ретінде операциялар кезінде хирургтар вычищают біршама учаскесі сау тіндерге айналасында қашықтан зақымдануы. Екі кейінгі кезеңде құрылыс құрылған exploits сау материалмен байланысы учаске, құрылыс салынған ескі жіппен ДНК. Мұндай репарация болуы мүмкін кез келген сатысында жасуша және, ең бастысы, болмауы репликация ДНК.
1968 ж. екі американдық зерттеуші Фрэд Рапп және Пауль Говард-Фландерс тәжірибе көрсеткендей, кейбір түрлері зақымдау ДНК (біріктіру кезінде екі жанында орналасқан ДНҚ тиминовых қалдықтары деп аталатын димер тимина), оларға қарсы синтезі кезінде ДНК қалады настроенная брешь, және бұл брешь көрсетіледі ұзақ живучи осылайша, жүйе зақымдануы — оппозитная брешь» болуы мүмкін ДНК-ұзақ уақыт бойы.
Бұл қызықты бақылау Раппа мен Говард-Фландерса кезінде ескерілді құру моделін хромосомдық қайта құрулар және толық генных мутациялар.
Бастаймыз баяндау үлгісін кезден бастап бір жіптерден ДНҚ алды зақымдануы. Егер бұл зақымдануы мүмкін узнано репарирующими ферменттерге, онда мүмкін мүлде екі мүмкіндігі бар — не өзі зақымдау болады вырезано, содан кейін зарепарировано қалпына қалыпты құрылымы, не — фермент заңды немесе қате вырежет өзі зақымдалған учаске, ал қарама-қарсы оған. Принципті айырмашылығы жеңіліс, танымал репарирующими ферменттерге, сол қалады емес идентифицированными олар, болып табылады бұзу дұрыстығын спиральді ДНК Қабылдады—Крика. Растау бұл болжамдар алынды авторы осы баптың тәжірибелерден с мутагеном — гидроксиламином. Бұл агент әрекет цитозиновые негіздері, ДНҚ және мутагендік салдары өңдеу гидроксиламином жасалады ауыстыру цитозина есебінен дезаминирования (үзілу аминной тобының) урацил. Өйткені урацил спаривается емес гуанином, бұл қалай пайғамбар-цитозин, ал аденином, онда ауыстыру жұп гуанин—цитозин бір-екі аденин—тимин, басқаша айтқанда, туындайды нүктелік өскенбаев. Көшу цитозина-да урацил мүмкін емес бұзылуымен қатар жүруі конфигурация ДНК, және сәйкес біздің болжам зақымдалған гидроксиламин Тиіс узнаваться репарирующими ферменттерге. Бұл тіркелген тәжірибелерден с бактериофагом лямбда. Фагтар обрабатывались гидроксиламин ерітіндісімен, және дәрежесі бойынша инактивация фага honda туралы репарируемости генетикалық зақымдануы. Совпадение қисық өміршеңдік фага қалыпты бактериялық жасушаларда және мутантты жасушаларында свидетельствовало жоқтығы туралы репарации.
Осылайша, репарация сол зақымдану бұзатын екінші ДНК құрылымын қоса жүруі тиіс вырезанием немесе өзі зақымданған учаскесінің немесе оған қарама-қарсы. Алайда, салдары осы екі актілерін болады мүлдем әр түрлі. Учаскесі ДНК, бүлдіру, вырезано, тез зарепарирован. Бірақ көрсетілгендей, американдық биохимиками Раппом және Говард-Фландерсом 1968 ж., молекула ДНК, тірек брешь қарсы және бүлінген учаскенің болады ұзақ уақыт бойы қалуы незалеченной үшін зақымдануы кедергі болады репарирующим ферментам заделывать брешь молекуласындағы. Мұндай жағдайда кез келген қайта «өту» блогының репарирующих ферменттер, бақылау үшін «дұрыс» молекулалардың ДНК әкеледі вырезанию қалған жоқ вылеченным бүлінген учаскенің. Бірақ сонымен қатар, бірінші қию қалды незалеченным, екінші қию аяқталады ыдырағаннан кейін ДНК молекулалары арналған фрагменттері. Ыдырауы ДНК молекулалары өзімен бірге күйреуі және ең хромосоманың. Салдары бүкіл процесінің туындауы хромосомалық қайта құру молекуласындағы бірінші зақымдалған тек бір ғана жіп.
Баяндалған идеясы түсінуге мүмкіндік береді көптеген эксперименттік фактілер қатысты пайда болған хромосомдық және хроматидных жыралар. Ең жоғары жиілігі хромосомдық алшақтық байқалады және тағы сол мутагенами тудырады бұзу қайталанған ДНҚ, ал ең жоғары жиілігі хроматидных жыралар — сол мутагенами, бұзбайтын шиыршық Қабылдады—Крика
Қандай осындай тағдыр оторвавшегося фрагменті ДНҚ? Біріншіден, ол жоғалса, және бұл әкеледі жойылған жасушалар, мысалы, есебінен бұзу бөлу жасушалар. Екіншіден, ол мүмкін көшу басқа хромосому, образовав транслокацию. Бұл тәсіл генетикалық алмасу есебінен жүзеге асырылады процесінің кроссинговера, немесе рекомбинации ретінде қабылданды қазір атай. Көшу процесі оторванного кесектерді хромосоманың жаңа хромосомада келесі түрде елестетуге болады. Егер оторвавшемся фрагменте бар дәйектілігі негіздер, комплементарная — негіздердің реттілігі басқа хромосомада болса, онда фрагменті алады байланысу осы хромосомой, содан кейін құрылсын транслокацию.’
Түбегейлі сол механизмі, мүмкін болатын жағдайлары үшін толық генных мутациялар. Дегенмен, көрсеткендей, Рапп және Говард-Фландерс жылдамдығы құрылыс брешей зақымданған ДНҚ молекуласындағы төмен, бірақ құрылыс орны бар.
Мұндай құрылыс салу, әрине, синтезируемый учаскесі ерекшеленуі бастапқы құрылымы. Бұл, өйткені матрицасы үшін репаративного синтез қызмет етеді зақымдалған учаске оппозитной жіптер, — деп аяқталады вставкой дұрыс емес негіздер. Өзі құбылыс кірістіру жалған негіздер кейін бірден сәуле ультрафиолетом байқалды бірқатар эксперименттер. Америкалық генетика Сетлоу, Каррир және Боллум эксперименттерде ДНҚ-мен, сәулелендірілген ультрафиолетовым жарық, табылған, бұл синтезируемых мұндай ДНК молекулах ақпараттық РНҚ бар әлдеқайда аз АА-тізбектер (т. е. қатар орналасқан екі адениловых қалдықтары), и-РНҚ, салынған необлученных матрицадағы. Американдық биохимик Яновский және қызметкерлері атап өткендей, оның зақымдануынан кейін цитозиновых нуклеотидтер орналасқан, қасында генерал-п, сілтілі фосфатаза таяқшаларының жүреді синтезі өзгертілген және-РНҚ, — деп аяқталады подстановкой бұл ақуыз дұрыс емес амин қышқылдары.
Осылайша, негізгі шарты-пайда толық мутациялар тиіс репарабельность бастапқы зақымдануы. Нерепарируемые зақымдануы әкелуі тиіс мозаицизму, ал басым бөлігі репарируемых зақымданудан толық аяқталуы тиіс мутациями.
Ойлауға болады, бұл арасында репарабельных жеңіліс бар екі сынып. Бірінші тұрады сол жеңіліс өзгертетін екінші кескінін ДНК және сәтінде репаративного синтез спариваются с комплементарным серіктес үшін жаңа данного сайта. Негізгі пайда болуы үшін толық мутациялар бұл жағдайда болып табылады, яғни пайда болған бу болады бұдан әрі өзгертуге кескінін ДНК — осылайша пайда болуы үшін толық мутациялар жеткілікті жалғыз актінің вырезания кейіннен репаративным синтезбен.
Екінші сынып болуы керек, мұндай зақымдау ДНК өзгертетін екінші кескінін ДНК және, демек, репарируются с кәпір үшін осы учаскенің серіктесі. Алайда, тіпті спарившись, бүлінген негізі бұрынғыша бұзбауға қалыпты құрылымын және узнаваться ферментом — репарирующей эндонуклеазой. Сондықтан тұрақтандыру мутациялар орнайды кейін ғана қайталама вырезания енді ең бүлінген негіздері. Мысалдар өзгерістер осындай болуы мүмкін алкилденген негіздері, димеризованные тимины және т. б.
Біз деп айта аламыз бірінші түрі жеңіліс ДНК мутационным, өйткені мұндай зақымдануы бірден қалыптастырылады тұрақты өзгертілген негізі. Екінші түрі осындай оқиға болуы мүмкін деп аталды мутагенным, өйткені ол үшін алғышарттар жасайды қате шағылысу, бірақ өзі болуы тиіс жойылды, және оның керек нуклеотид, комплементарный негіз репарированном учаскесінде.
Әдебиеттер тізімі
1. Азимов А. Қысқаша тарихы. биология. М., 1997.
2. П. Кемп, Армс. К. биологияға Кіріспе. М., 2000.

Добавить комментарий

Your email address will not be published.