Трансляция, определение, стадии

6.4.2. Рибосомалар, құрылысы, қызметі.

6.4 3. Трансляцияның иницация, элонгация, терминация кезеңдеріне сипаттама.

6.4.4. Прокариоттардағы ақуызының синтезінің ерекшеліктері.

6.4.5. Эукариоттардағы  ақуыз синтезінің ерекшеліктері.

6.4.5. Ферменттер және олардың қызметтері

6.4.6. Трансляция үдерісінің бұзылуының медицинадағы маңызы.

                                         Ақпараттық-дидактикалық блок:

Трансляция - полипептидтік тізбектің (ақуыздың) матрицалық синтезделу үдерісі. Трансляция рибосоманың, р-РНҚ т-РНҚ, а-РНҚ, аминқышқылы және ферменттердің қатысуымен цитоплазмада өтеді, мұнда т-РНҚ-ны өзіне тән аминқышқылымен байланыстыратын аминоацил-т-РНҚ-синтетазаның және полипептидтік тізбекке аминқышқылдарын тізбектейтін пептидил-трансфераза ферменттерінің ролі ерекше. Трансляцияға бос аминқышқылдары емес, керісінше амино-ацил-т-РНҚ-мен (аа-т- РНҚ) активтенген аминқышқылдары қатысады. Әрбір 20 түрлі аминқышқылының өздеріне тән ерекше т-РНҚ болады, яғни әрбір 20 аминқышқылы өздерінің т-РНҚ-ның (аа-т-РНК ^Мет) акцепторлық ілмектерімен байланысады.

Рибосомалар екі суббірліктерден тұрады (үлкен және кіші) прокариоттарда 30S және 50 S, ал эукариоттарда 40S және 60S. Кіші суббірлігінде а-РНҚ байланысатын М-орталығы, П-пептидильді және А-аминқышқылдық орталықтары бар. Үлкен суббірліктің кіші суббірлікпен байланыс жасайтын бетінде П- және А орталықтары, сонымен қатар ПТФ-пептидилтрансферазалық орталығы болады.

Трансляция кезеңдері: инициация, элонгация және терминация.

Инициация - а-РНК 5¹ ұшы рибосоманың кіші суббірлігінің М-орталығымен байланысады. Бұл кезде  инициациялаушы кодон (АУГ) рибосоманың П-орталығының деңгейінде тұрады, содан кейін инициациялаушы  аа-т-РНК ^Мет  рибосомманың үлкен суббірлігінің П-орталығымен комплементарлы байланысады. Соның нәтижесінде а-РНҚ-рибосомалық кешені түзіледі. Ол трансляцияға қатысушылардың кеңістікте дұрыс орналасуын қамтамасыз етеді. 

 Элонгация – аминқышқылдар тізбегінің ұзаруы. Мұнда а-РНҚ кодонын т-РНҚ-ның тануы, пептидтік байланыстың түзілуі және рибосоманың жылжуы кезектесіп алмасып отырып жүреді. Бұл аа-т-РНҚ  антикодоны мен а-РНҚ кодонының комплементарлы әсерлесуі арқылы өтеді. Әрбір аа-т-РНҚ жоңышқы жапырағына ұқсаған үш құлақты иілген полинуклеотидтік тізбек.  Бір ұшында а-РНҚ кодонына комплементарлы үш нуклеотидтен тұратын – антикодон комплементарлы ұстаным бойынша бос А – орталығын толтырады, ал аа- т-РНҚ екінші ұшы аминқышқылын тасмалдайды. Сонымен рибосоманың А- және П орталықтары аа-тРНҚ байланыста болады, ал олардың акцепторлық ілмектерімен байланысқан аминқышқылдары (ПТФ) катализдік орталықта орналасады. Мұндағы пептидил-трансфераза аминқышқылдарын полипептидтік тізбеке тізбектейді. Ақуыздың биосинтезі ары қарай жүру үшін үнемі А-орталығы босап отыруы керек, себебі келесі аминқышқыла бар аа-т-РНК бос А-орталығына енуі қажет сондағана барып рибосома а-РНҚ бойымен жылжып бір триплетке – транслокацияға қадам жасайды. Бұл үш кезеңде өтеді:

1) т-РНК ^Мет Р орталығынан босауы;

2) т-РНК-дипептидке жылжуы А орталығынан П орталығына;

3) а-РНҚ рибосома бойымен 5¹ –3¹ бағытына қарай бір кодонға жылжуы

Нәтижесінде аминқышқылдар тізбегі ұзарады.

Терминация – трансляцияның аяқталуы – рибосома үш мағынасыз УАА,УГА,УАГ (терминатор) кодондардың біреуіне жетіп бос қадам жасайды. Аминқышқылдар тізбегі үзіледі және соңғы т-РНҚ-дан босайды. Рибосома-а-РНҚ кешені ыдырайды. Түзілген полипептидтік тізбек эндоплазмалық тордың каналына түседі де өзінің табиғи (екінші, үшінші немесе төртінші реттік) құрылымдарына ие болады – ақуыз фолдингі жүреді.

Трансляция  инициация, элонгация және терминация факторларына қажет ферменттер энергиясымен өтетін күрделі биокатализдік үдеріс. Сонымен ақуыз биосинтезі транскрипция және трансляция кезеңдері арқылы өтеді. Бір ғана а-РНҚ трансляциясы бірнеше рибосомалардың қатысуымен өтетіндіктенде полисомиялық құрылым түзеді.  Эукариоттардың ақуыз биосинтезінің жылдамдығы -  t = 37° С 1 сек шамамен 5 аминқышқылы синтезделеді.

6.5. Оқыту әдістері:студенттердің сабақтың мәнін, мақсатын және міндеттерін; түсінгенін қысқа, анық, ойын жүйелі жеткізу және түсінген материалын сызба нұсқа, кесте, сурет түрінде көрсету; тест қателіктерімен топпен жұмыс; есептер шығаруды көрсету және түсіндіру, сызбалар толтыруға бағыттай отырып ауызша сұрау.

6.6. Әдебиеттер:

Негізгі:

6.6.1. Муминов Т.А., Куандыков Е.У. Основы молекулярной биологии (курс лекций). Алматы, 2007, с. 68-82.

6.6.2. Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов С.Л. Молекулярная биология. М., 2003, с.149-160.

6.6.3.Медицинская биология и генетика. Учебное пособие под ред. проф. Куандыкова

Қосымша:

6.6.3. Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., 2003, с. 35-46, 1994, с. 253-267. 287-301.

6.6.4. Генетика. Под ред. Иванова В.И. М., 2006, с. 54, 201-210

Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Новосибирск, 2006, с. 123-126, 6.6.2.

6.6.5. Льюин Б. Гены. М., 1987, 72-130.

6.6.6. Медицинская генетика: учеб. пособие/ Роберт Л.Ньюссбаум, Родерик Р. Мак-Иннес, Хантингтон Ф. Виллард: пер. с англ. А. Ш. Латыпова; под ред. акад.РАМН Н. П. Бочкова.- М., ГЭОТАР-Медиа, 2010.

6.7. Бақылау:

6.7.1. Құзыреттілікті бағалау – білім.

6.7.1.1. Тақырыптың сұрақтары бойынша ауызша сұрау.

6.7.1.2. Тесттік бақылау – 10 сұрақтан 3 нұсқа.

6.7.1.3. Тақырып бойынша кәсіби терминдерді ағылшын және екінші тілде игеруін тексеру

6.7.2. Тәжірибелік дағды құзыреттілігін бағалау:

6.7.2.1. Сызба салу:

- рибосоманың құрлысы (Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов С.Л. Молекулярная биология, б. 154, сурет. 3.47).

- геннің трансляция үдерісін сызу.

6.7.2.2. Есептер шығару:

1. Инсулин ақуызы 51 аминқышқылынан тұрады. Ақуыз инсулинін кодтайтын гендегі нуклеотидтер санын анықтаңыз.

2. Трансляция үдерісінде т- РНҚ 30 молекуласы қатысты. Ақуызды синтездейтін амин қышқылының санын анықтаңыз, сондай- ақ осы ақуызды кодтайтын гендегі триплеттер мен нуклеотидтер санын анықтаңыз.

3. Полипептидтік тізбектің биосинтезіне т- РНҚ УУА, ГГЦ, ЦГЦ, ААГ, ЦГУ антикодондары қатысты. Осы полипептидтік тізбектегі ақпаратты тасымалдайтын ДНҚ молекуласы тізбегінің әрбір нуклеотидтік қатарын анықтаңыз. ДНҚ молекуласы қос тізбегінің А, Г, Т, Ц нуклеотидтер санын анықтаңыз.

4. Ақуыз молекуласының бір бөлігіндегі амин қышқылының орналасу ретін көрсетіңіз, егер ДНҚ молекуласының нуклеотидтік қатары төмендегідей кодталатын болса:

...ГГТ АЦА ЦТЦ ААГ ГТА...

Егер химиялық жолмен ДНҚ молекуласының 6 нуклеотиді алынып тасталатын болса, жауап қалай өзгереді?

6.7.3. Бақылау сұрақтары:

6.7.3.1. Трансляцияның мәні мен маңызы неде?

6.7.3.2. Про- және эукариоттар трансляциясының ерекшеліктері.

6.7.3.3. Трансляция үдерісінде рибосоманың, т-РНҚ-ның ролі қандай?

6.7.3.4. Трансляция қателерінің пайда болу механизмдерінің себебі неде және олардың медицинада маңызы қандай?

Үш тілдегі түсіндірме сөздер:

Құрастыруышы: Оқыт. Жумагул М.Ж.

№24

6.1. Тақырыбы:  Генетикалық код

6.2. Мақсаты:Студенттерде   генетикалық код, оның қасиеттері және оның барлық тірі ағзалар тіршілігінде оның  бірдей болуы мен геннің трансляциясындағы маңызы мен ролі жайлы білімді қалыптастыру

6.3. Оқытудың міндеттері:

- геннің трансляциясы үдерісіндегі генетикалық кодтың мәнін түсіндіру және оның маңызын оқыту

-генетикалық кодтың қасиеттерін оқыту

- трансляция үдерісінің бұзылуы және оның медициналық маңызын оқып үйрену.

6.4. Тақырыптың негізгі сұрақтары:

6.4.1. Генетикалық код, анықтамасы

6.4.2. Генетикалық кодтың қасиеттері

6.4.3. Трансляция үдерісіндегі генетикалық код және оның маңызы

                         Ақпараттық-дидактикалық блок:

Төрт әріппен (төрт азотты негіздер - А, Г, Ц және Т) жазылған генетикалық ақпараттың полипептидтік тізбектегі жиырма әріпке (аминқышқылдары) аударылу механизмін генетикалық код деп атайды, яғни ақпарат нуклеотидтер қатарынан аминқышқылдар қатарына аударылады.

 ДНҚ-ғы генетикалық ақпарат нуклеотидтер қатары түрінде жазылған (кодталған). Ф.Крик және оның әрітестері кодталудың негізгі ұстанымдарын ұсынған және оны «генетикалық кода» деп атады. Ф.Крика оны «молекулалық биологияның кілті, екі полимерлік тілдің – полинуклеотидтік тілмен полипептидтік тілдің байланысы» деп қарастырады. Генетикалық код 1965 ж. (Ниренберг М., Корана Г., Ледер П.) толық анықталынып оның негізгі қасиеттері құрастырылды.

Генетикалық кодтың қасиеттері:

1.Триплеттілігі, яғни үш азотты негіз (триплет немесе кодон) полипептидтік тізбектегі бір аминқышқылын анықтайды;

   2. Үздіксізділігі немесе генетикалық код арасында үтір жоқ - тізбектеліп жазылған кодондар арасында тыныс белгілері болмайды және ақпарат үздіксіз оқылады;

  3. Полярлылығы- ақпараттың оқылуы тек бір бағытта 5¹-3¹жүреді;

  4. Қайта жабылмайтындығы кодондар бір бірін жаппайды, әр нуклеотид тек бір кодонның құрамына кіреді, қатар тұрған басқа кодондар құрамына ене алмайды, сондықтанда кодон генетикалық ақпаратың оқылуының элементарлық бірлігі деп саналады;

5. Коллинеарлылығы ДНҚ қатарындағы кодондардың реті ақуыздың полипептидтік тізбегіндегі аминқышқылдарының ретіне сай келеді;

6. Артықтылығы бір аминқышқылы бірден артық кодон санымен анықталынады. Генетикалық код 64 кодоннан тұрады, оның 3 нонсенс-кодондар (мағынасыз), қалғаны ( 61) мағыналы, яғни (20) аминқышқылдарын кодтайды. Сондықтанда бір аминқышқылы 1 - 6 әртүрлі кодондарман анықталынады;

Генетикалық кодтың артықтылығы толық және толық емес сипатта болады.

Толық сипаты – бір аминқышқылын анықтайтын кодонның алғашқы екі нуклеотиді (негіздері) бірдей болып келеді де, үшіншісі автоматты түрде қосылып оқылады (мысалы, аланин, пролин, глицин т.б.)

Толық емес сипаты- әр кодондағы алғашқы екі нуклеотид маңызды, әрі тұрақты болып келеді (цистеин, лизин т.б.). Мысалы, глицин аминқышқылы төрт кодонмен анықталады. Олардың барлығында алғашқы екі негіздер біркелкі ГГ-болса, үшінші негіз А, У, Ц, Г болып алмасуы мүмкін.

Генетикалық код артықтылығының үлкен биологиялық мәні бар. Өйткені генетикалық кодтың бұл қасиеті мутациялардың летальдық эффектілігін төмендету механизмі болып табылады.

Генетикалық код артықтылығын түсіндіру мақсатында Крик «тербеліс болжамын» ұсынды. Криктің болжамы бойынша а-РНҚ кодондарына сәйкес антикодондарды тасымалдаушы т-РНҚ-ның әрқилы түрлері антикодонда тұрған бірінші нуклеотидке байланысты екі немесе одан да көп түрлі кодондарды танып, комплементарлы байланыса алады.

Сонымен қатар жасушаларда нақты бір аминқышқылын тасымалдайтын т-РНҚ-ның бірнеше түрі кездеседі. Химиялық құрылымы әртүрлі мұндай т-РНҚ-ларды изоакцепторлық т-РНҚ деп атайды. Олар түрліше кодондарды танып байланысуға қабілетті келеді. Мысалы, изоакцепторлық аргининдік т-РНҚ-I ЦГГ кодонымен байланысса, аргининдік т-РНҚ-ІІ ЦГУ, ЦГЦ және ЦГА кодондарымен байланысу мүмкіндігі бар.

7. Арнайылығы  - әр кодон тек белгілі бір аминқышқылын анықтайды;

8.Универсальдығы - генетикалық код барлық тірі ағзаларда бірдей, яғни кез келген триплеттің мағынасы бір және белгілі бір аминқышқылын ғана кодтайды.

6.5. Оқыту әдістері:студенттердің сабақтың мәнін, мақсатын және міндеттерін, түсінгенін қысқа, анық, ойын жүйелі жеткізу және түсінген материалын сызба нұсқа, кесте, сурет түрінде көрсету; тест қателіктерімен топпен жұмыс: есептер шығаруды көрсету және түсіндіру ,сызбалар толтыруға   бағыттай отырып ауызша сұрау.

6.6. Әдебиеттер:

Негізгі:

6.6.1. Муминов Т.А., Куандыков Е.У. Молекулалық биология негіздері (дәрістер жинағы).    Алматы, 2007, с. 64-68.

6.6.2.. Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов С.Л. Молекулярная биология. М., 2003, с.92-95.

6.6.3. Медициналық биология және генетика. Оқу құралы ред. проф. Куандыкова Е.У. Алматы, 2004, с. 31-32.

 Қосымша:

6.6.4. Генетика. Под ред. Иванова В.И. М., 2006, с. 55.

Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов С.Л. Молекулярная биология. М., 2003, с.92-95.

6.6.5. Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., 2003, с. 35-46, 1994, с. 253-267. 287-

6.6.6. Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. М., 2005, с. 296-328.

6.6.7.. Льюин Б. Гены. М., 1987, 72-130.

6.6.8. Медицинская генетика: учеб. пособие/ Роберт Л.Ньюссбаум, Родерик Р. Мак-Иннес, Хантингтон Ф. Виллард: пер. с англ. А. Ш. Латыпова; под ред. акад.РАМН Н. П. Бочкова.- М., ГЭОТАР-Медиа, 2010.

6.7. Бақылау:

6.7.1. Құзыреттілікті бағалау – білім.

6.7.1.1. Тақырыптың сұрақтары бойынша ауызша сұрау.

6.7.1.2. Тесттік бақылау – 10 сұрақтан 3 нұсқа.

6.7.1.3. Тақырып бойынша кәсіби терминдерді ағылшын және екінші тілде игеруін тексеру

6.7.2. Тәжірибелік дағды құзыреттілігін бағалау:

6.7.2.1. Кодталудың моделдеу үдерісіне және тұқым қуалау ақпаратының іске асырылуына есептер шығару.

1. ДНҚ тізбегінің  фрагментіндегі нуклеотидтер қатары: АААГАТЦАЦАТАТТТЦТГТТАЦТ. ДНҚ молекуласының осы бөлігінен транскрипция үдерісінен түзілетін РНҚ молекуласының құрылысын жазыңыздар.

2. Полипептидтерді кодтайтын ДНҚ молекуласының азотық негіздерінің реті: ААААЦЦАААА ТАЦТТАТАЦГА.  Осы фрагменттегі кодондар сандары қанша? Неліктен?

3. Полипептидтерді кодтайтын ДНҚ молекуласының қатары: АЦЦАТАГТЦЦААГГА.  Транскрипция және трансляция үдерістерін жүргізіп полипептидтегі аминқышқылдарының ретін анықтаңыздар.

4. ДНҚ тізбегінің фрагменті төмендегідей нуклеотидтер қатарынан тұрады: ЦГАААЦТАГГЦТАТЦААТГТЦАГТ. Неше полипептидті тізбек кодталған және неліктен?

5. Ақуыз құрылымы қалай өзгереді, егер ДНҚ нуклеотидтер қатарынан - ГААТАЦАТТТАААТЦ  сол жақтан 5-ші  және 13-ы нуклеотидтерді алып тастаған

жағдайда?

6.  8 аминқышқылын кодтайтын ДНҚ молекуласындағы нуклеотидтер саны қанша болады. Неліктен?

 6.7.3. Бақылау сұрақтары:

6.7.3.1. Генетикалық кодтың мәні неде?

6.7.3.2. Генетикалық код қандай қасиеттерге ие?

6.7.3.3. Геннің трансляция үдерісіндегі генетикалық кодтың ролі қандай?

Үш тілдегі түсіндірме сөздер:

Құрастырушы: Оқыт. Жумагул М.Ж.

№25

6.1. Тақырыбы:  Прокариот гендерінің экспрессиясының реттелуі

6.2. Мақсаты: Студенттерде гендер экспрессиясының мәні,  прокариот гендерінің белсенділігінің реттелуінің молекулалық механизмдері және гендер экспрессиясының бұзылуында патологиялық жағдайлардың дамуы мен пайда болу ролі жайлы білімін қалыптастыру.

6.3. Оқытудың міндеттері:

- прокариоттар гендер белсенділігінің ерекшелігін оқыту

- гендер транскрипциясы мен трансляциясының белсенділігінің ерекшелігінің ролін оқыту

- студенттерде гендер белсенділігінің реттелуінің бұзылуының маңызы жайлы түсінікті қалыптастыру

6.4. Тақырыптың негізгі сұрақтары:

* 6.4.1. Прокариоттар гендерінің белсенділігінің реттелу түсінігі, мәні