1.Днқ репликациясы және түзілуі.

Репликацияның басталу нүктесінен және терминация нүктесінен тұратын бактериалды хромосома бір құрылымдық бірлік түрінде репликацияланады. Сондықтан бактериалды циклді ДНҚ бір репликон болып табылады. Электронды микроскоппен вирустар мен бактериялардағы репликацияланушы хромосомаларын зерттегенде, репликацияның басталу нүктелерінен екі қарама-қарсы бағытка ДНҚ синтезі жүргені анық байқалатын репликациялық айырылымды көруге болады. Эукариотты жасушалардың репликациясының құрылымы полирепликон түрінде жүреді. Импулс арқылы 3Н-тимидинді енгізгеннен кейін барлық митотикалық хромосомада көптеген таңба пайда болады. Бұл ұғым бойынша таңба бір уақытта интерфазалық хромосомада көптеген репликация орындары және репликация басталуының автономды нүктелері бар екендігін көрсетеді. Бұл күбылысты толығырақ ДНҚ-ның таңбаланған молекулаларындағы радиоавтография көмегімен зерттеген. Егер жасуша Н тимидинмен таңбаланған болса, жарық микроскопындағы ДНҚ кесінділері автографтарында қалпына келген күмістің бөліктерін пунктирлі сызық түрінде көруге болады. Бұл репликацияланып үлгерген ДНҚ ның аздаған кесінділері, ал оның арасында радиоавтографты калдырмаған, сондықтан көрінбей қалған ДНҚ репликацияланбаған кесінділері орналаскан. ЛН тимидиннің жасушамем қатынасының уақыт аралығы ұзарған сайын, осындай кесінділердің көлемі ұлғаяды, ал олардың аракашықтығы қысқарады. Осы зерттеулердің көмегімен эукариотты ағзалардың ДНҚ репликациясын дәл есептеуге болады. Бактериалды ДНҚ репликациясынан жылдамдығы 50 т.ж.н. сүтқоректілсрдс репликациялық айырылымның козғалыс жылдамдығы 1 минутта 1-3 ж.н. болса, ал кейбір өсімдіктерде минутына 1 т.ж.н. сәйкес болады. Осы зерттеулерде эукариоты ДНҚ хомосомасының кұрылымы полирепликонды екендігі дәлелденді. ДНҚ хромосомының ұзындығы бойынша репликацияда көптеген тәуелсіз бөліктер репликондар орналаскан. Сүтқоректілер гаплоидты топтарында 20000-30000 реплликон болуы кажет. Төменгі сатыдағы эукариоттарда репликон аз шамамен-40 м.ж.н.Дрозофилада гендерге 3500 репликоннан келеді, ал аңытқыларда 400. Сонымен репликонда ДНҚ синтезі екі карама-карсы бағытта жүреді. Бұл авторадиография көмегімен оңай дәлелденді. Егер жасушаға импулстік таңбадан кейін ортаға тимидинсіз ДНҚ синтезіне жағдай жасасак, онда оның ДНҚ енуі азаяды, және авторадиографияда симметриялы екі бағытка репликацияланған бөлікті көруге болады. Айырлы репликациялану кезінде репликонда козғалыс тоқталады. Көрші репликондардың репликацияланған бөліктері екі синтезделген ДНҚ молекуласының бірдей ковалентті тізбегімен байланысады. Репликондарда ДНҚ хромосоманың функционалды бөлінуі ДНҚ домендерінің бөлінуіне сай келеді. ДНҚ синтезінің биологиялық тұжырымы ДНҚ синтезін бактериямен және хромосомамен салыстырып караса түсінікті. Сонымен ұзындығы 1600 мкм хромосоманың монорепликонды бактериялардың жылдамдығы шамамен жарты сағат синтездейді, ал сүтқоректілерде ДНҚ репликациясы 6-8 сағатты құрайды. Репликациялық айырымдар көршілес репликондардың айырымдарымен терминальді нүктеде кездескенде оның козғалысы тоқтайды. Осы нүктеде көршілес репликондардың репликацияланып болған бөлімдері жаңа синтезделген ДНҚ молекуласының екі ковалентті тізбегіне жалғасады. ДНҚ хромосоманың репликондарға функционалды жіктелуі ДНҚ-ның доменге немесе айырымға кұрылымдық жіктелуіне сәйкес. Осылайша, жеке хромосомадағы ДНҚ синтезі көптеген репликондарда тәуелсіз синтезделіп көршілес ДНҚ кесінділердің ұшымен байланысуының негізінде жүреді. Бұл касиеттің биологиялық мәні эукариоттар мен бактерияда ДНҚ синтезін салыстыру негізінде түсіндіріледі. Ұзындығы 1600 мкм бактериалды монорепликонды хромосома жарты сағаттай синтезделеді. Егер сүтқоректілердің бір сантиметрлік ДНҚ молекуласы осылайша синтезделетін болса, онда синтезге алты күндей уақыт кетер еді. Бірақ, Мұндай хромосомада бірнеше жүз репликон болса, онда толық репликациялануына бір сағат кана қажет болады. Шын мәнінде сүтқоректілерде ДНҚ репликациясы 6-8 сағат жүреді. Бұл жеке хромосомалардың репликондарының бір уақытта қосылуына байланысты. Кейбір жағдайларда репликацияны жеделдету үшін барлық репликондар бір уақытта қосылады немесе қосымша репликациялық нүктелер пайда болады. Бұл күбылыс кейбір жануарлардың эмбрионалды дамуының бастапқы сатысында өтеді. Xenopus laevis бақасының жұмырткасының бөлшектенуі кезінде ДНҚ синтезіне 20 мин кажет, ал соматикалық жасушалар дақылында бір күн ғана алады. Дәл осындай жағдай дрозофилада байкалады: ерте эмбрионалдық кезеңдң ядродағы ДНҚ синтезіне 3,5мин, ал культуралық ұлпа жасушаларында ондағы репликациялық нүктелердің саныэмбрион жасушасынан бес есе көп болса да 600 мин жүреді. Жеке хромосома бойындағы ДНҚ синтезі біртекті жүрмейді. Хромосомада белсенді репликондар 20-80 репликациялық нүктелерден тұратын репликациялық бірліктерден топтар қүрайды. Бұл көрініс ДНҚ радиоавтографтардың талдауының нәтижесінде алынды. Репликациялар блоғы мен кластерлері, репликациялық бірліктердің бар екендігі ДНҚ-ға тимидиннің аналоғы -5- бромдезоксиуридинді (BrdU) қосу арқылы зерттелді. BrdU ны интерфазалық хроматинге қосса, онда митоз кезінде ВгсШлы аймақ тимидинді аймаққа карағанда жеткіліксіз тығыздалатындығы байқалды. Сондықтан, дифференциалды бояу нәтижесінде митотикалық хромосоманың ВгсШлы аймағы әлсіз боялады. Осылайша, жасушаның синхронды культурасында BrdU іске қосылуын бақылайды. Түрлі аймақтардың іске қосылуы S-кезеңнің уақытында тізбекті жүреді. Әр хромосомаға репликацияның белгілі реті мен суреті тән. Репликациялық бірлікке біріктірілген ядро матриксінің ақуыздарымен байланыскан репликон кластерлары репликация ферменттерімен бірігіп ДНҚ синтезі жүретін интерфазалық ядроның аймағы кластеросоманы түзеді. Репликациялық бірліктерінің белсендену реті хроматиннің осы аймағының құрыльшына байланысты болуы мүмкін. Мысалы, констутивті гетерохроматин аймағы S-кезең соңында репликацияланады, Сонымен қатар, S-кезеңінің соңында факультативті гетерохроматиннің кейбір аймағы еселенеді (мысалы, сүтқоректілердің аналықтарының X хромосомасы). Хромосомалардың бөлімдерінің репликациялану реті хромосоманы дифференциалды бояу нәтижесінде алынған суретке сәйкес: R-сегмент ерте репликацияланушы аймакка жатады, G-сегмент кеш репликацияланушыға, С-сегмент,яғни центромералық аймақ, ең соңында репликацияланады. Дифференциалды бояу нәтижесінде хромосома сегменттерінің боялу мөлшері мен санының әртүрлі болуы әр хромосомада репликацияның басталуы мен аякталуы асинхронды жүретінін сипаттайды. Дегенмен, хромосома репродукциясының реті қатаң тәртіппен жүреді. Жеке хромосоманың репликациялануы оның мөлшеріне байланыссыз. Мысалы, адамның А-тобының (1-3) хромосомалары В-тобының (4-5) хромосомалары тәрізді S-кезеңі бойы таңбаланылып тұрады. Осылайша, эукариоттар геномындағы репликация процесі барлық ядроның хромосомаларында S-кезеңнің басында бірге басталады. Геномның кез-келген аймағының репликациялануы генетикалық тұрғыдан қадағаланады, ол S-кезеңі кезінде белгілі гендердің мутагендерге сезімталдылығымен дәлелденеді. Репликация дербес жүреді. Репликация жеке акт регінде жүретін ДНҚ-ның ұзындық бірлігін репликон деп атайды. Репликонда репликацияға қажетті реттеуші элементтер болады. Онда репликация басталатын ориджин болады және репликация терминаторы болуы мүмкін. Прокариоттық клетканың геномы бір репликонды құрайды, сондықтан бактериялық хромосома ең үлкен репликон болып табылады. Сондай-ақ плазмидада жеке репликон болады.[1] 3.1.2 Репликация терминациясы (аяқталуы). Ішек таяқшасында (Е. соіі) терминацияны қамтамасыз ететін бір ізділіктер tег-сайттар (ағыл. "sites" - генетикалық суббірлік, физиологиялық бірлікке ұқсас) деп аталады. Олар қысқа (23-ке таяу) бір ізділіктерден тұрады. Терминация учаскесінде бірнеше tег-сайттар болады.    Олар репликация ашалары кездесетін нүктеден 100 негіздер бір ізділігінен бұрын орналасқан. Терминация үшін tus генінің өнімі қажет, ол осы бір ізділікті таниды; онымен байланысқа кіреді және репликация ашасының әрі қарай жылжуын тоқтатады.   ДНҚ репликациясы кезіндегі молекулалық-биологиялық процестер эукариоттар мен прокариоттарда негізінен бірдей. Дегенмен өзгешеліктері де бар. Біріншіден, эукариоттарда ДНҚ репликациясы клетка циклының  белгілі бір кезеңінде өтеді. Екіншіден, егер бактериялық хромосома репликация бірлігі -репликон түрінде болса, эукариоттық хромосомадағы ДНҚ репликациясы көптеген жеке репликондармен жүзеге асады. Эукариоттық хромосоманың бойымен әр уақытта бір біріне тәуелсіз көптеген реп-ликациялық ашалар жүруі мүмкін. Ашаның жылжуы тек басқа ашамен қарама-қарсы соқтығысқанда, немесе хромосоманың ұшына жеткенде тоқтайды. Нәтижесінде хромосоманың түгел ДНҚ-сы қысқа уақыттың ішінде репликацияланады.[5] 2. Гендердің нәзік құрылымына сипаттама.

Ген(грек. genos — тұқым, тек) — тұқым қуалаудың қандай да бір элементар белгісін қалыптастыруға жауапты материалдық бірлік. Генде жасушаның құрылымы мен қызметін анықтайтын генетикалық ақпарат болады. Бір организмнің Гендер жиынтығы оның генотипін құрайды.Ген терминін алғаш рет 1909 жылы Дания ғалымы В.Йогансен енгізді. Барлық Гендер ДНҚ-дан тұрады және әрбір жеке жасушадағы мыңдаған осындай Гендер жеке ДНҚ молекуларының үзіндісі түрінде емес, хромосома деп аталатын, ірі құрылымдық бірлік құрамында болады. Жасушаның бөлінуі кезінде бұл хромосомалар екі еселенеді және жаңа түзілген жас жасушаалар осындай ата-аналық Гендер жиынтығының көшірмесін алады. Соның нәтижесінде жасушааның барлық белгілері (қасиеттері) ұрпақтан ұрпаққа беріледі, яғни тұқым қуалайды. Әртүрлі органимздердегі Геннің орташа ұзындығы 1000 нуклеотид негіздерінің жұбынан құралады деп есептеуге болады. Мыс., жануарларда кездесетін SV-40 вирусындағы ДНҚ-ның ұзындығы 5000 нуклеотид, яғни ол 5 геннен; Т4 бактериофагы — 200, ішек бактериясы — 4600, ал адамның гаплоидты жасушасы 100000 — 500000 Гендерден тұрады. 1865 жылы чех ғалымы Г. Мендел организм белгілерінің жеке тұқым қуалайтынын және шағылысу (будандастыру) кезінде ұрпақтарында жоғалмай сақталатынын анықтады. Будандардың бірінші ұрпағында ата-ананың біреуінің ғана белгісінің басым болуы доминанттық деп аталады. Генетикада Гендерді латын әліпбиінің әріптерімен белгілеу қалыптасқан, мыс., доминантты Генді бас әріппен (А), ал рецессивті (басылыңқы) Генді кіші (а) әріппен белгілейді. Микроорганизмдерде белгілі бір қосылыстар синтезіне жауапты Гендерді сол қосылыстар атауының алғашқы әріптерімен және “+” (қосу) белгісімен белгілейді, мыс., hіs+ — гистидин Гені, leu+ — лейцин Гені, тағыда басқа Гаметалардың түзілуі мен ұрықтану процестеріндегі әртүрлі Гендер бойынша белгілердің тәуелсіз ажырауы мен гомологтық емес хромосомалар әрекетінің арасындағы қатарластық (параллелизм), тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясының негізін қалады. Бұл теория бойынша Гендер хромосомаларда тізбектеле орналасады да, олар тұқым қуалаушылықтың материалдық негізін қалайды (қ. Мейоз). Жасушадағы ақуыздың синтезделуі және олардың қарым-қатынасы туралы ақпарат тек Гендерде болады, яғни әрбір Ген белгілі бір ақуыз (полипептидті тізбек) синтезіне жауапты. Ақуыз синтезін бақылай отырып, Ген организмдегі барлық химиялық реакцияларды басқарады, яғни оның белгілерін (мысалы, шаштың түсін, қанның тобын, өсуді және т.с.с.) анықтайды. Гендер өзінде болатын ферменттер құрылымы және басқа жасушалық ақуыздар туралы ақпарат есебінен жасушалық метаболизмге бақылау жасайды. Ал ферменттер тірі организмдерде жүретін барлық химиялық реакцияларды басқаратын биокатализатор рөлін атқарады.Геннің құрылымы мен қызметін, Ген мен ферменттер арасындағы өзара байланысты әрі қарай тереңдете зерттеудің нәтижесінде “бір ген — бір полипептид” деген ұғым тұжырымдалды.Геннің қызметі туралы қазіргі көзқарастың қалыптасуына Америка ғалымдары Д. Бидл, Э. Тейтем (Татум) және С. Бензер жүргізген зерттеулердің әсері көп болды (1940 — 60). ДНҚ-да “жазылған” (кодталған) тұқым қуалау туралы генетикалық ақпарат РНҚ молекуласына беріледі де, ақуыз биосинтезі (трансляция) нәтижесінде ақуыз молекулалары құрылымынан көрініс табады. Генетикалық ақпараттың ДНҚ-дан РНҚ арқылы полипептидтер мен ақуыздарға тасымалдануы экспрессия немесе Гендердің көрінуі деп аталады. ДНҚ-ның басқа Гендердің белсенділігін реттейтін бөліктерін реттеуші Гендер деп атайды. Реттеуші Гендер басқа молекулалармен әрекеттесе отырып, сол жасушадағы ақуыз синтезіне әсер етеді. Геннің маңызды қасиеттерінің бірі — олардың жоғары тұрақтылығының (ұрпақтар бойында өзгермеушілігі) тұқым қуалағыш өзгерістерге — мутацияға ұшырау қабілеттілігімен үйлесімділігі. Бұл қасиет табиғи сұрыпталудың, оның нәтижесінде организмдер өзгергіштігінің негізі болып табылады