Ақпарат

SS1_2019_Дәріс_14 - Биология

SS1_2019_Дәріс_14 - Биология


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Мутациялар

ДНҚ репликациясы кезінде пайда болатын қателер ДНҚ-да мутациялардың пайда болуының жалғыз жолы емес. Индукцияланған мутациялар химиялық заттардың, ультракүлгін сәулелердің, рентген сәулелерінің немесе басқа қоршаған ортаның агенттерінің әсерінен болатындар. Спонтанды мутациялар кез келген қоршаған ортаның әсерінсіз пайда болады; олар жасуша ішінде жүретін өздігінен жүретін биохимиялық реакциялардың нәтижесі.

Мутациялардың кең ауқымды әсерлері болуы мүмкін. Кейбір мутациялар экспрессияланбайды; бұлар деп аталады дыбыссыз мутациялар. Нүктелік мутациялар бір негіз жұбына әсер ететін мутациялар. Ең жиі кездесетін нуклеотидтік мутациялар – бір негіз басқасымен ауыстырылатын алмастырулар. Бұл екі түрлі болуы мүмкін, ауысулар немесе трансверсиялар. Өтпелі ауыстыру пуринді немесе пиримидинді сол тектес негізге ауыстырады; мысалы, аденин сияқты пурин пурин гуанинімен ауыстырылуы мүмкін. Трансверсия алмастыру пуриннің пиримидинмен ауыстырылуын білдіреді немесе керісінше; мысалы, цитозин, пиримидин, аденинмен, пуринмен ауыстырылады. Мутация сонымен қатар енгізу деп аталатын нуклеотидті қосу немесе жою деп аталатын негізді жоюдың нәтижесі болуы мүмкін. Кейде бір хромосоманың ДНҚ бөлігі басқа хромосомаға немесе сол хромосоманың басқа аймағына ауыстырылуы мүмкін; бұл транслокация деп аталады.

Кейінірек қарастыратынымыздай, белокты кодтау аймағында мутация пайда болған кезде оның бірнеше әсері болуы мүмкін. Өтпелі немесе трансверсия мутанттары ақуыз тізбегінің өзгеруіне әкеліп соқтыруы мүмкін дыбыссыз мутациялар), аминқышқылдарының ретін өзгерту (белгілі қате мутациялар) немесе тоқтату кодоны ретінде белгілі нәрсені жасаңыз (а мағынасыз мутация). Протеинді кодтау тізбегіндегі кірістірулер мен жоюлар белгілі нәрсеге әкеледі фрейм ауыстыру мутациялары. әкелетін мисссенс мутациялары консервативті өзгерістер ұқсас, бірақ бірдей емес аминқышқылдарының орнын басады. Мысалы, қышқыл амин қышқылы аспартатты алмастыратын қышқыл амин қышқылы глутамат консервативті болып саналады. Тұтастай алғанда, біз қателік мутацияларының бұл түрлері сияқты ауыр болады деп күтпейміз консервативті емес аминқышқылдарының өзгеруі; мысалы, валиннің орнына глутамат. Функционалдық топтық химия туралы түсінігімізге сүйене отырып, ауыстырудың бұл түрі мутацияның орналасуына байланысты ауыр функционалдық зардаптарға әкелуі мүмкін деп дұрыс қорытынды жасай аламыз.

Ескерту: Сөздік бақылау

Алдыңғы абзацта ықтимал жаңа лексика көп екенін ескеріңіз - бұл терминдерді үйрену жақсы идея болар еді.

1-сурет. Мутациялар ДНҚ-мен кодталған ақуыз тізбегінің өзгеруіне әкелуі мүмкін.

Ұсынылған талқылау

Ақуыз құрылымы туралы түсінігіңізге сүйене отырып, сіз белоктың қай аймақтары алмастыруларға, тіпті сақталған аминқышқылдарының алмастыруларына сезімталырақ деп ойлайсыз? Неліктен?

Ұсынылған талқылау

Үш нуклеотидті енгізуге әкелетін енгізу мутациясының бір нуклеотидті енгізуге әкелетін мутацияға қарағанда зияндылығы азырақ болады. Неліктен?

Мутациялар: кейбір номенклатуралар және ойлар

Мутация

Этимологиялық тұрғыдан алғанда, мутация термині жай ғана өзгерісті немесе өзгерісті білдіреді. Генетикада мутация – организмнің генетикалық материалының – ДНҚ тізбегінің өзгеруі. Кеңейтім бойынша мутант - мутация болған ағза. Бірақ немен салыстырғанда өзгеріс? Бұл сұрақтың жауабы - бұл байланысты. Салыстыруды тікелей прогенитормен (жасуша немесе ағза) немесе қарастырылып отырған организмнің популяциясында көрінетін үлгілермен жасауға болады. Бұл көбінесе талқылаудың нақты контекстіне байланысты. Генетикалық зерттеулер көбінесе жеке адамдардың популяциясын (немесе негізгі субпопуляцияларын) қарастыратындықтан, біз «жабайы тип» терминін сипаттаудан бастаймыз.

Жабайы тип мутантқа қарсы

«Жабайы тип» дегенді қалай түсінеміз? Анықтама контекстке байланысты болуы мүмкін болғандықтан, бұл тұжырымдама толығымен қарапайым емес. Міне, сіз кездестіруге болатын анықтамалардың бірнеше мысалдары:

«Жабайы типтің» мүмкін мағыналары

  1. Табиғи асыл тұқымды популяциядағы түрге тән сыртқы түрі бар организм (яғни, гепард дақтары және көзден ауызға дейін созылатын жас тәрізді қара жолақтар).
  2. Геннің формасы немесе формалары ең жиі кездеседі табиғатта белгілі бір түрдегі.
  3. Фенотип, генотип немесе ген бұл басым организмдердің табиғи популяциясында немесе табиғи немесе зертханалық мутантты формалардан айырмашылығы организмдердің штаммында.
  4. Мутант, ген немесе аллельге қарағанда қалыпты.

Жоғарыда аталған барлық анықтамаларға ортақ тармақ жалпы популяциямен салыстырғанда белгілі бір белгіге қатысты сипаттамалар жиынтығының «нормасына» негізделген. «ДНҚ секвенирлеуге дейінгі дәуірде» түрлер жалпы фенотиптерге (олардың сыртқы түрі, қайда өмір сүргені, өзін қалай ұстайтыны және т.б.) қарай жіктелген. Қарастырылып отырған түр үшін «норма» белгіленді. Мысалы, Қарғалар жалпы сипаттамалар жиынтығын көрсетеді, олар белгілі бір аймақтарда өмір сүретін, белгілі бір тағам түрлерін жейтін және белгілі бір мінез-құлықпен жүретін ірі қара құстар. Егер біз біреуін көрсек, оның осы сипаттамаларға негізделген қарға екенін білеміз. Егер біз ақ басын көрсек, біз бұл басқа құс (қарға емес) немесе мутант, нормадан немесе жабайы түрі бар қарға деп ойлайтын едік.

Бұл сыныпта біз осы әртүрлі анықтамаларға қатысты ортақ нәрсені аламыз және «жабайы тип» популяция мүшелерін салыстыруға болатын жай ғана анықтамалық стандарт деген идеяны қабылдаймыз.

Ұсынылған талқылау

Егер сіз итті сипаттау үшін жабайы типті белгілерді тағайындасаңыз, олар қандай болар еді? Мутанттық қасиет пен иттердің популяциясындағы белгінің өзгеруінің айырмашылығы неде? Біз стандарт ретінде қолдануға болатын иттің жабайы түрі бар ма? Иттерге қатысты бұл тұжырымдаманы қалай ойластырар едік?

2-сурет. Мутациялар ДНҚ-мен кодталған ақуыз тізбегіндегі өзгерістерге әкелуі мүмкін, содан кейін организмнің сыртқы көрінісіне әсер етеді.
(Дереккөз)

Мутациялар жай ғана организм үшін «жабайы типтен», анықтамалық немесе ата-аналық тізбектен өзгерістер болып табылады. «Мутация» термині ауызекі тілде теріс мағынаға ие болса да, өзгерістің «жаман» да емес екенін есте ұстауымыз керек. Шынында да, мутацияларды (тізбегіндегі өзгерістер) ең алдымен «жаман» немесе «жақсы» деп ойламай, жай ғана өзгерістер және табиғи сұрыптау арқылы эволюция болуы мүмкін генетикалық және фенотиптік әртүрліліктің көзі ретінде қарастыру керек. Табиғи сұрыптау, сайып келгенде, мутациялардың ұзақ мерзімді тағдырын анықтайды. Егер мутация организмге селективті артықшылық берсе, мутация таңдалады және ақырында популяцияда өте кең таралған болуы мүмкін. Керісінше, егер мутация зиянды болса, табиғи сұрыптау мутацияның популяциядан жойылуын қамтамасыз етеді. Егер мутация бейтарап болса, яғни ол селективті артықшылықты да, кемшілікті де қамтамасыз етпесе, онда ол популяцияда сақталуы мүмкін. Популяциядағы «жабайы типпен» және сәйкес мутанттармен байланысқандарды қоса алғанда, геннің әртүрлі формалары деп аталады. аллельдер.

Мутациялардың салдары

Жеке адам үшін мутацияның салдары шамалы немесе өмірді немесе өлімді білдіруі мүмкін. Кейбір зиянды мутациялар null немесе қағу ген өнімінің функциясының жоғалуына әкелетін мутациялар. Бұл мутациялар бүкіл геннің, геннің бір бөлігінің жойылуы немесе ген өнімін функционалды емес ететін геннің критикалық аймағындағы нүктелік мутация нәтижесінде туындауы мүмкін. Мутацияның бұл түрлері сондай-ақ деп аталады функцияның жоғалуы мутациялар. Немесе мутациялар бар функцияның модификациясына әкелуі мүмкін (яғни мутация ферменттің каталитикалық тиімділігін, субстрат спецификасының өзгеруін немесе құрылымның өзгеруін өзгертуі мүмкін). Сирек жағдайларда мутация ген өнімі үшін жаңа немесе күшейтілген функцияны тудыруы мүмкін; бұл көбінесе а деп аталады функцияның пайда болуы мутация. Соңында, мутациялар ДНҚ-ның кодталмаған аймақтарында болуы мүмкін. Бұл мутациялар әртүрлі нәтижелерге ие болуы мүмкін, соның ішінде ген экспрессиясының реттелуі, репликация жылдамдығының өзгеруі немесе ДНҚ құрылымдық қасиеттері және басқа да белокпен байланысты емес факторлар.

Ұсынылған талқылау

Жоғарыдағы талқылауда сценарийлердің қандай түрлері мұндай функцияны күшейтетін мутантқа популяциядағы жабайы типті жеке тұлғамен бәсекелесуге мүмкіндік береді? Сіздің ойыңызша, мутациялардың эволюцияға қатысы қандай?

Мутация және қатерлі ісік

Мутациялар соматикалық жасушаларға да, жыныс жасушаларына да әсер етуі мүмкін. Кейде мутациялар ДНҚ-ны қалпына келтіру гендерінде пайда болады, іс жүзінде жасушаның пайда болуы мүмкін басқа мутацияларды түзету қабілетін бұзады. Егер ДНҚ қалпына келтіру гендеріндегі мутация нәтижесінде соматикалық жасушада көптеген мутациялар жиналса, олар қатерлі ісік кезінде байқалатын жасушалардың бақылаусыз бөлінуі сияқты мәселелерге әкелуі мүмкін. Қатерлі ісіктер, соның ішінде ұйқы безінің қатерлі ісігі, тоқ ішек қатерлі ісігі және колоректальды қатерлі ісік ДНҚ қалпына келтіру гендеріндегі осындай мутациялармен байланысты болды. Керісінше, ДНҚ жөндеуіндегі мутация жыныс жасушаларында (жыныстық жасушалар) орын алса, мутация гемофилия және пигментті ксеродерма сияқты аурулардағыдай келесі ұрпаққа беріледі. Ксеродерма пигменті жағдайында ДНҚ қалпына келтіру процестері бұзылған адамдар ультракүлгін сәулеленуге өте сезімтал болады. Ауыр жағдайларда бұл адамдар күннің бірнеше минуттары әсерінен қатты күйіп қалуы мүмкін. Бұл ауруға шалдыққан балалардың жартысына жуығы 10 жасында алғашқы тері ісігін дамытады.

Репликация, транскрипция және аудармадағы қателердің салдары

Ойланатын маңызды нәрсе:

Жасушалар ДНҚ қателерінің анықталғанына және түзетілуіне, әртүрлі ДНҚ-ға тәуелді ДНҚ-полимеразалар арқылы ром-дәлелді оқуға, күрделі жөндеу жүйелеріне көз жеткізудің әртүрлі әдістерін дамытқан. Неліктен ДНҚ-дағы қателерді жөндеу үшін әртүрлі механизмдер дамыды? Керісінше, ұқсас тексеру механизмдері транскрипция немесе аудармадағы қателер үшін дамымаған. Неліктен бұл болуы мүмкін? Қатенің салдары қандай болуы мүмкін транскрипция? Мұндай қате ұрпаққа әсер ете ме? Бұл жасуша үшін өлімге әкелуі мүмкін бе? Не туралы аударма? Аударма процесі туралы бірдей сұрақтар қойыңыз. Ақуызды трансляциялау кезінде өсіп келе жатқан полипептидке қате амин қышқылы кездейсоқ енгізілсе не болады? Мұны ДНҚ репликациясымен салыстырыңыз.

Мутациялар өзгеріс құралы ретінде

Мутациялар – популяциялардың өзгеретін қоршаған орта қысымына бейімделуі

Мутациялар әр ағзаның геномында кездейсоқ түрде жасалады және бұл өз кезегінде генетикалық әртүрлілікті және планетаның әрбір популяциясында бір генге әр түрлі аллельдердің көптігін тудырады. Егер мутациялар орын алмаса және хромосомалар репликацияланса және 100% сенімділікпен берілсе, жасушалар мен ағзалар қалай бейімделер еді? Мутациялардың популяциядағы эволюция арқылы сақталуы, көбінесе мутацияның селективті артықшылықтар беретініне, кейбір таңдамалы шығындарға әкелетініне немесе ең аз дегенде, зиянды еместігіне байланысты. Шынында да, бейтарап болып көрінетін мутациялар популяцияда көптеген ұрпақтар бойы сақталуы мүмкін және популяция жаңа экологиялық мәселеге қарсы тұрғанда ғана маңызды болуы мүмкін. Бұл кезде бұрын бейтарап болып көрінетін мутациялар селективті артықшылық бере алады.

Мысалы: Антибиотиктерге төзімділік

Бактерия E. coli рибосомамен байланысу арқылы ақуыз синтезін тежейтін стрептомицин деп аталатын антибиотикке сезімтал. L12 рибосомалық протеин стрептомицин рибосомамен байланыспай, ақуыз синтезін тежейтіндей мутацияға ұшырауы мүмкін. Жабайы тип пен L12 мутанттар бірдей жақсы өседі және антибиотик болмаған кезде мутация бейтарап болып көрінеді. Антибиотиктің қатысуымен жабайы типті жасушалар өледі және L12 мутанттары аман қалады. Бұл мысал популяцияның өмір сүруі үшін генетикалық әртүрліліктің қаншалықты маңызды екенін көрсетеді. Егер мутация кездейсоқ пайда болмаса, популяция стрептомициннің әсері сияқты экологиялық оқиғаға қарсы болғанда, бүкіл популяция өлетін еді. Көптеген халықтар үшін бұл сандар ойынына айналады. Егер мутация жылдамдығы 10 болса-6 онда халық саны 10 адам7 жасушаларда 10 мутант болады; халық саны 108 100 мутант болады және т.б.

ДНҚ репликациясындағы түзетілмеген қателер мутацияға әкеледі. Бұл мысалда түзетілмеген қате бактериялық еншілес жасушаға жіберілді. Бұл қате рибосоманың бір бөлігін кодтайтын генде болады. Мутация нәтижесінде рибосома ақуызының басқа соңғы 3D құрылымы пайда болады. Жабайы типтегі рибосома стрептомицинмен (рибосома функциясын тежеу ​​арқылы бактерия жасушасын өлтіретін антибиотик) байланыса алатын болса, мутантты рибосома стрептомицинмен байланыса алмайды. Бұл бактерия енді стрептомицинге төзімді.
Дереккөз: Bis2A Team түпнұсқа суреті

Ұсынылған талқылау

Біздің мысалға сүйене отырып, егер сіз мәдениетті өсірсеңіз E. coli халық тығыздығына 109 жасушалар/мл; Сіз бүкіл халықтың бірдей болуын күтесіз бе? 1 мл культурада қанша мутант көреміз деп күтесіз?

Мысал: лактатдегидрогеназа

Лактатдегидрогеназа (LDH), ферменттеу кезінде пируваттың сүт қышқылына айналуын катализдейтін фермент, ал іс жүзінде әрбір организмде бұл белсенділік бар, сәйкес фермент және сондықтан ген адамдар мен бактериялар арасында айтарлықтай ерекшеленеді. Ақуыздар бір-бірімен анық байланысты, олар бірдей негізгі функцияны орындайды, бірақ субстратты байланыстыру аффинділігі мен реакция жылдамдығынан бастап тұз бен рН оңтайлы талаптарына дейін әртүрлі айырмашылықтарға ие. Бұл атрибуттардың әрқайсысы мутация мен іріктеудің бірнеше айналымдары арқылы әрбір нақты организм үшін эволюциялық түрде реттелді.

Ұсынылған талқылау

Үш немесе одан да көп организмдер арасындағы эволюциялық қарым-қатынастар туралы гипотеза жасау үшін салыстырмалы ДНҚ реттілігін талдауды пайдалана аламыз. Мұны орындаудың бір жолы - біз салыстырғымыз келетін әрбір организмде табылған ақуыздардың ДНҚ немесе ақуыз тізбегін салыстыру. Мысалы, біз тізбектерді салыстыру керек деп елестетейік LDH Үш түрлі организмнен, А организмінен, В организмінен және С организмінен. Егер LDH ақуыз тізбегін А организмінен В организміне салыстыратын болсақ, бір ғана аминқышқылдарының айырмашылығын табамыз. Егер біз қазір С организміне қарасақ, оның LDH ақуызы мен А организміндегі бір аминқышқылы арасындағы 2 аминқышқылы айырмашылығын және С организміндегі ферментті В организміндегімен салыстырған кезде бір амин қышқылы айырмашылығын табамыз. В және С организмдерінің екеуі де ортақ. А организмімен салыстырғанда жалпы өзгеріс.

А, В және С ағзаларының LDH белоктарының бастапқы құрылымдарын бейнелейтін схема. Ақуыздар сызық диаграммасының ортасындағы әріптер амин қышқылдарын бірегей позициядағы және әрбір тізбектегі ұсынылған айырмашылықтарды көрсетеді. N және C терминдері де сәйкесінше H2N және COOH белгіленеді.
Атрибуциясы: Марк Т.Факчиотти (түпнұсқа жұмыс)

Сұрақ: С организмі А немесе В организмімен тығыз байланысты ма? Ең қарапайым түсініктеме мынада: А организмі ең ерте түрі, мутация В организмін тудырды. Уақыт өте келе В тармағында екінші мутация пайда болып, С организмінде табылған ферментті тудырды. Бұл ең қарапайым түсініктеме, бірақ біз басқа мүмкіндіктерді жоққа шығаруға болмайды. LDH ферментінің әртүрлі формалары осы үш организмнен пайда болған басқа жолдар туралы ойлай аласыз ба?

Нақты өмірдегі қолданба:

«Мутациялар және мутанттар» модулінде көргеніміздей, тіпті бір нуклеотидті өзгерту аударылған өнімге үлкен әсер етуі мүмкін. Магистранттың нүктелік мутациялар және ГМО туралы жұмысы туралы толығырақ мына жерден оқыңыз.

ГЛОССАРИЙ

индукцияланған мутация:

химиялық заттардың немесе қоршаған орта агенттерінің әсерінен пайда болатын мутация

мутация:

геномның нуклеотидтер тізбегінің өзгеруі

сәйкессіздікті жөндеу:

репликациядан кейін сәйкес келмейтін негіздер жойылатын жөндеу механизмінің түрі

нуклеотидтердің эксцизиясын қалпына келтіру:

ДНҚ жөндеу механизмінің түрі, онда дұрыс емес негіз жоғары немесе төменгі ағындағы бірнеше нуклеотидтермен бірге жойылады.

түзету:

ДНҚ пол функциясы, онда ол келесіні қоспас бұрын жаңадан қосылған негізді оқиды

нүктелік мутация:

бір негізге әсер ететін мутация

дыбыссыз мутация:

экспрессияланбаған мутация

спонтанды мутация:

ешбір сыртқы агент әсер етпестен табиғи түрде өтетін химиялық реакциялар нәтижесінде жасушаларда болатын мутация

ауыспалы ауыстыру:

пурин пуринмен немесе пиримидин басқа пиримидинмен ауыстырылғанда

трансверсия алмастыру:

пуринді пиримидинмен немесе пиримидинді пуринмен ауыстырғанда

Жасушаның бөлінуімен таныстыру

Барлық тірі жүйелердің эволюциялық мақсаты - көбею. Тіршіліктің негізгі бірлігі жасуша болғандықтан және біз Франческо Ридтің арқасында өмірдің жаңа өмірге әкелетінін білеміз - бұл ата-аналық жасушалардан жаңа жасушаларды жасау процесі болуы керек дегенді білдіреді. Біз сондай-ақ көп жасушалы организмдер бар жасушалардың көшірмелерін жасау арқылы олардың өсуі кезінде жасушалардың санын қандай да бір жолмен көбейтуі керек екенін интуитивті түрде білеміз. Бір жасушаның бір немесе бірнеше жаңа жасушаларды жасау процесі бір немесе көп жасушалы организмдер үшін ата-аналық жасушаның бөлінуін талап етеді және оны деп аталады. жасушаның бөлінуі.

Design Challenge шеңбері тұрғысынан біз жасушаның бөлінуінің үлкен проблемасы ұяшықтың көшірмесін жасау екенін айта аламыз. Табысқа жету шарты еншілес жасушалардың өміршең болуын талап етсе, онда бірқатар ішкі мәселелерді анықтауға болады:

Жасушаның бөлінуі аяқталғаннан кейін кем дегенде екі жасушаның функционалды көшірмесі болуы үшін ДНҚ-ны репликациялау керек - біз бұл процесті бұрын талқыладық. Жасуша еншілес жасушалар өміршең болуы үшін жасушалық мазмұнның қалған бөлігінің жеткілікті көшірмелерін жасауы керек немесе көшірілген ДНҚ (тіпті жасушалық мазмұнның толық көшірмесі болмаса да) өміршеңдігін қамтамасыз ету жолын табуы керек. Жасуша репликацияланған жасуша мазмұнын және ДНҚ-ны кем дегенде екі тәуелсіз шектелген бөлімдер арасында бөлуі керек. Табысты қамтамасыз ету үшін процесс эволюциялық бәсекелес уақытта болуы керек және биохимиялық ресурстардың эволюциялық селекцияға қолайлы мөлшерімен орындалуы керек.

Бұл суреттер прокариоттардың екілік бөліну сатыларын көрсетеді. (Несие: «Mcstrother»/Wikimedia Commons жұмысының модификациясы)

Бұл процестерді бақылау

Көптеген бактериялар мен археяларда екілік бөліну процесі қатаң бақыланатыны таңқаларлық емес. Бір қызығы, кейбір негізгі молекулалық ойыншылар белгілі болғанымен, әрекеттерді үйлестіру үшін шешімдердің қалай қабылданатыны туралы көп нәрсені ашу және түсіну керек.

Бұл процестің үйлестірілген түрде жүруі қатаң талап болмаса да, Табиғат процестегі барлық қадамдар жоғары үйлесімді түрде өтетін жүйелерді таңдады. Бұл ұяшықтарға жоғарыдағы тізімдегі №4 талапты орындауға көмектеседі. Үйлестірілген процесс және басқару тетіктері әдетте деп аталады жасушалық цикл. Бұл терминді жасушаның бөлінуінен өтетін кез келген ұяшық қолданатын координаталық процесті сипаттау үшін пайдалануға болады. Табиғатты бақылаған кезде біз оның екі негізгі көбею әдісі дамығанын көреміз: жыныстық және жыныссыз. Осы көбею режимдерінің әрқайсысында біз өмірдің барлық салаларында жиі кездесетін жасушалардың бөлінуінің бірнеше негізгі режимдерін табамыз. Біз осы режимдердің үшеуін қарастырамыз: екілік бөліну (негізінен бір жасушалы бактериялар мен археялар пайдаланады), митоз (жыныстық көбеюмен байланысты емес жасушаның бөліну процестерінде эукариоттар жиі қолданылады) және мейоз (жыныстық көбеюмен тығыз байланысты жасушаның бөліну процесі). ). Біз бұл процестерді келесі бөлімдерде талқылаймыз.

Сурет. Дэвис университетінің бірінші курс студенттері практикалық бірінші курстың семинар курсына жазылған агар пластинасын зерттейді, оның дизайнын инженерлік штамммен «боялған» ішек таяқшасы. Конструкциялар бактериялар екілік бөліну процесі арқылы көбейгеннен кейін ғана айқын болады. Дэвис университетінің кампусында практикалық зерттеулерге қатысу мүмкіндіктері мол - оқу бітіргенге дейін қатысуға уақыт бөліңіз. (Сурет: бакалавриат студенті Даниэль Обербауэр - 2017)

Бактериялар мен археяларда жасушаның бөлінуі

Бактериялар және архейлер

Барлық басқа тіршілік формалары сияқты, бактериялар мен археялардың бір негізгі эволюциялық драйвері бар: өздерін көбірек жасау. Әдетте, бактериялық және архейлік жасушалар өседі, ДНҚ, рибосомалар және т.б. сияқты барлық негізгі жасушалық құрамдастарды көбейтеді, бұл мазмұнды таратады, содан кейін екі бірдей дерлік еншілес жасушаларға бөлінеді. Бұл процесс деп аталады екілік бөліну және төмендегі суретте процестің ортасында көрсетілген. Кейбір бактериялық түрлер бірнеше баламалы репродуктивті стратегияларды, соның ішінде бірнеше ұрпақты немесе бүршіктенуді қолданатыны белгілі болғанымен - және барлық балама механизмдер әлі де жоғарыда қарастырылған жасушалардың бөлінуіне қойылатын талаптарға сәйкес келеді - бинарлы бөліну бактериялар мен археялардың жасушалық бөлінуінің зертханада ең жиі байқалатын механизмдері болып табылады. сондықтан біз талқылауды тек осы механизмдермен ғана шектейміз.

(Бактериялардағы екілік бөлінудің баламалары туралы көбірек оқығысы келетіндер осы сілтемені тексеруі керек.)

Бактериялардағы екілік бөліну ДНҚ репликациясынан жасуша қабырғасына бекітілген репликация бастауында, жасушаның ортасына жақын жерде басталады. Жаңа репликация шанышқылары жасушаның бірінші бөлінуі аяқталмай тұрып пайда болуы мүмкін; бұл құбылыс көбеюдің өте жылдам қарқынына мүмкіндік береді. Дереккөз: http://biology.kenyon.edu/courses/bi...01/week01.html

Екілік бөліну

Бинарлы бөліну процесі бактериялар мен архейлерде жасушаның бөлінуінің ең жиі байқалатын механизмі болып табылады (кем дегенде зертханада зерттелген культуралық). Төменде кейбір таяқша тәрізді бактерияларда болатын процестің сипаттамасы берілген:

ДНҚ репликациясын қарастыруымыз керек болғандықтан, бактериялар мен археялардағы ДНҚ репликациясына қатысты бір құрылымдық ерекшелігі олардың генетикалық материалы ядрода емес, оның орнына жасуша ішінде белгілі бір орынды, нуклеоидты алады. Сонымен қатар, нуклеоидтың ДНҚ-сы ДНҚ-ны кішірек, ұйымдасқан құрылымға нығыздауға көмектесетін көптеген ақуыздармен байланысты. Тағы бір айта кететін ұйымдық ерекшелігі - бактериялық хромосома әдетте жасушаның ортасында шамамен плазмалық мембранаға бекітіледі. Репликацияның бастапқы нүктесі, the шығу тегі, осы тіркеме сайтына жақын. Сондай-ақ, ДНҚ репликациясы екі жақты, репликациялық шанышқылар бір мезгілде ілмектің екі тізбегінде бастапқыдан алшақтайтынын еске түсіріңіз. ДНҚ-ның ортаңғы нүктедегі құрылымдық орналасуына байланысты бұл жаңа қос жіптер пайда болған сайын, әрбір бастапқы нүкте жасуша қабырғасының тіркемесінен жасушаның қарама-қарсы ұштарына қарай жылжиды.

ДНҚ репликациясының бұл процесі әдетте жасушаның физикалық өлшемдерінің өсуімен бір мезгілде жүреді. Сондықтан жасуша ұзарған сайын өсіп келе жатқан мембрана хромосомаларды жасушалардың екі қарама-қарсы полюсіне қарай тасымалдауға көмектеседі. Хромосомалар ұзартылған жасушаның ортасын тазартқаннан кейін цитоплазмалық бөліну басталады.

Ақуыздың қайталанатын бірліктерінен тұратын сақинаның түзілуі деп аталады FtsZ (цитоскелеттік ақуыз) екі жаңа нуклеоидтер арасындағы бөлімнің түзілуін басқарады. FtsZ сақинасының қалыптасуы сайтқа жаңа мембрана мен жасуша қабырғасының материалдарын тарту үшін бірге жұмыс істейтін басқа ақуыздардың жиналуын тудырады. Біртіндеп, А септум нуклеоидтардың арасында түзіліп, перифериядан жасушаның ортасына қарай созылады. Жаңа жасуша қабырғалары орнында болған кезде аналық жасушалар бөлінеді.

Прокариоттарда, соның ішінде бактериялар мен археяларда нуклеоид деп аталатын орталық аймақта орналасқан жалғыз дөңгелек хромосома бар.

Мүмкін талқылау

Репликацияланатын хромосоманың жасуша мембранасына қосылуы репликация аяқталғаннан кейін екі хромосоманың бөлінуіне қалай көмектеседі?

Эукариоттық жасуша циклі және митоз

Жасуша циклі - жасушаның бөлінуін үйлестіру үшін биологиялық жүйелер пайдаланатын оқиғалардың реттелген тізбегі. Эукариоттарда жасушаның жыныссыз бөлінуі көптеген кеңістіктік және уақытша үйлестірілген оқиғаларды қамтитын жасушалық цикл арқылы жүреді. Оларға ұзақ дайындық кезеңі жатады, деп аталады интерфаза және а митоздық фаза M фазасы деп аталады. Интерфаза жиі деп аталатын ерекшеленетін қосалқы фазаларға бөлінеді Г1, С, және Г2 фазалары. Митоз - репликацияланған ДНҚ еншілес жасушаларға таралатын кезең және өзі жиі бес ерекшеленетін кезеңге бөлінеді: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, және телофаза. Митоз жиі деп аталатын процесспен бірге жүреді цитокинез, оның барысында еншілес жасушалардың цитоплазмалық компоненттері актин сақинасымен (жануар жасушалары) немесе жасуша пластинкасының түзілуімен (өсімдік жасушалары) бөлінеді. Бұл фазалардан өту бақылау бекеттері арқылы бақыланады. Жасуша циклінде үш негізгі бақылау нүктесі бар: біреуі G соңына жақын1, секунд Г2–М ауысуы, ал үшінші метафаза кезінде. Бұл реттеуші тексерулер жасушалық циклдің келесі фазасына сәтті өту үшін қажетті процестердің толық аяқталғанын және жасуша бөлінуінің келесі фазасына өту үшін жеткілікті ресурстардың болуын қамтамасыз етеді.

Жасуша циклі

Жыныссыз көбейетін эукариоттық жасушаларда жасушалық циклдің бір «бұрылысы» екі жалпы фазадан тұрады: интерфаза, ілесуші митоз және цитокинез. Интерфаза - бұл жасуша өмір сүретін және бөлінбейтін немесе бөлінуге дайындалатын жасушалық циклдің кезеңі. Толық дамыған көп жасушалы организмдердегі жасушалардың көпшілігі әдетте интерфазада болады. Митоз репликацияланған генетикалық материалдың екі еншілес жасушаға бөлінуімен немесе таралуымен байланысты жасушалық циклдегі нүкте. Митоз кезінде жасуша ядросы ыдырап, екі жаңа толық жұмыс істейтін ядролар пайда болады. Цитокинез цитоплазманы екі ерекше жасушаға бөлетін процесс.

Интерфаза

G1 фазасы

Интерфазаның бірінші кезеңі деп аталады G1 фазасы, немесе бірінші алшақтық, себебі аздаған өзгеріс көрінеді. Алайда, кезінде Г1 сатысында жасуша биохимиялық деңгейде жеткілікті белсенді. Жасуша хромосомалық ДНҚ-ның құрылыс материалдарын және онымен байланысты белоктарды жинақтауда, сондай-ақ ядродағы әрбір хромосоманы репликациялау тапсырмасын орындау үшін жеткілікті энергия қорын жинақтауда.

Жасуша ретті түрде бірнеше фазалар арқылы қозғалады. Интерфаза кезінде Г1 жасушаның өсуі мен ақуыз синтезін қамтиды, S фазасы ДНҚ репликациясын және центросоманың репликациясын және G.2 одан әрі өсу мен ақуыз синтезін қамтиды. Митоздық фаза интерфазадан кейін өтеді. Митоз - ядроның бөлінуі, оның барысында қайталанатын хромосомалар бөлініп, аналық ядроларға бөлінеді. Әдетте жасуша митоздан кейін цитокинез деп аталатын процесте бөлінеді, онда цитоплазма бөлініп, екі еншілес жасуша пайда болады.

S фазасы

Бүкіл интерфазада ядролық ДНҚ жартылай конденсацияланған хроматин конфигурациясында қалады. жылы S фазасы (синтез фазасы), ДНҚ репликациясының нәтижесінде әрбір хромосоманың екі бірдей көшірмесі пайда болады —апалы хроматидтер— центромера аймағында мықтап бекітілген. Осы кезеңнің соңында әрбір хромосома репликацияланады.

Жасушаларда органеллалар деп аталады центросомалар, бұл құрылымдар S фазасында жиі қайталанады. Центросомалар жұп таяқшалардан тұрады центриолдар тубулиннен және бір-біріне тік бұрышта орналасқан басқа белоктардан тұрады. Алынған екі центросомалар пайда болады митоздық шпиндель, митоз кезінде кейінірек хромосомалардың қозғалысын реттейтін аппарат.

G2 фазасы

кезінде G2 фазасы, немесе екінші саңылау, жасуша өзінің энергия қорларын толтырады және хромосомамен манипуляциялауға қажетті ақуыздарды синтездейді. Кейбір жасуша органеллалары қайталанады, ал цитоскелет митоздық шпиндельді ресурстармен қамтамасыз ету үшін бөлшектенеді. G кезінде қосымша жасуша өсуі болуы мүмкін2. Митоздық фазаға соңғы дайындықтар жасуша митоздың бірінші кезеңіне өтуге дейін аяқталуы керек.

G0 фазасы

Барлық жасушалар жаңадан пайда болған еншілес жасуша бірден интерфазаға, содан кейін митоздық фазаға өтетін классикалық жасушалық цикл үлгісін ұстана бермейді. ішіндегі жасушалар G0 фазасы бөлуге белсенді түрде дайындалмайды. Жасуша жасушалық циклден шығып, тыныш (белсенді емес) кезеңде. Кейбір жасушалар G-ге енеді0 уақытша сыртқы сигнал G-тің басталуын тудырғанға дейін1. Ешқашан немесе сирек бөлінбейтін басқа жасушалар, мысалы, жетілген жүрек бұлшықеті мен жүйке жасушалары G-де қалады0 тұрақты

Қысқаша мәлімет: жасуша циклі кезіндегі хромосомалардың құрылымы

Егер адам жасушасының ядросындағы барлық 46 хромосоманың ДНҚ-сы ұшына қарай орналасса, оның өлшемі шамамен екі метр болар еді; дегенмен оның диаметрі небәрі 2 нм болады. Кәдімгі адам жасушасының өлшемі шамамен 10 мкм (бір метрге тең тізілген 100 000 жасуша) екенін ескере отырып, ДНҚ жасуша ядросына қондыру үшін тығыз оралған болуы керек. Сонымен қатар, ол экспрессияланатын гендер үшін оңай қол жетімді болуы керек. Жасуша циклінің кейбір кезеңдерінде ДНҚ-ның ұзын жіптері жинақы хромосомаларға конденсацияланады. Хромосомалардың тығыздалуының бірнеше жолы бар.

Ұсынылған талқылау

Жасушадағы жоғары конденсацияланған ДНҚ-ны қашан көреміз деп күтуіміз керек (жасуша циклінің қай фазалары)? ДНҚ қашан тығыздалмаған күйде қалады (жасуша циклінің қай фазаларында)?

Екі тізбекті ДНҚ гистон ақуыздарын орап, «жіптегі моншақтар» тәрізді нуклеосомаларды түзеді. Нуклеосомалар 30 нм хроматин талшығына оралған. Жасуша митозға ұшыраған кезде хромосомалар одан әрі конденсацияланады.

Митоз және цитокинез

кезінде митоздық фаза, жасуша екі негізгі процестен өтеді. Біріншіден, ол митозды аяқтайды, оның барысында ядроның мазмұны әділ түрде бөлініп, оның екі жартысы арасында бөлінеді. Цитокинез содан кейін цитоплазма мен жасуша денесін екі жаңа жасушаға бөлу пайда болады.

Ескерту

Митоздың негізгі фазалары бір-бірінен көрнекі түрде ерекшеленеді және бастапқыда бөлінетін жасушаларды микроскоппен қарау арқылы көрінетін нәрсемен сипатталды. Кейбір нұсқаушылар сізден жасушалардың суреттеріне қарап немесе көбінесе митоздың мультфильмінің суретін тексеру арқылы әрбір фазаны ажырата алуды сұрауы мүмкін. Егер сіздің нұсқаушыңыз бұл мәселе туралы анық болмаса, сізден мұны күту керек пе деп сұрауды ұмытпаңыз.

Жасушаның бөліну кезеңдері бірдей генетикалық материалдың екі жаңа ядроға бөлінуін, содан кейін цитоплазманың бөлінуін бақылайды. Жануарлар жасушасының митозы бес кезеңге бөлінеді - профаза, прометафаза, метафаза, анафаза және телофаза - мұнда флуоресцентті жарық микроскопиясы арқылы бейнеленген. Митоз әдетте трансмиссиялық электронды микроскоппен көрсетілген цитокинезбен бірге жүреді. («диаграммалар» несиесі: Мариана Руиз Вильяреалдың жұмысын өзгерту; несиелік «митоздық микрографтар»: Рой ван Хисбиннің жұмысын өзгерту; «цитокинез микрографы» несиесі: Уодсворт орталығының жұмысының модификациясы, Нью-Йорк штатының денсаулық сақтау департаменті; сыйға берілді Wikimedia негізі; Мэтт Расселден алынған масштабтық жолақ деректері)

Профаза

Профаза – митоздың бірінші фазасы, оның барысында борпылдақ оралған хроматин ширатылып, көрінетін хромосомаларға конденсацияланады. Профаза кезінде әрбір хромосома өзінің бірдей серіктесімен бірге көрінеді (қарындас хроматид) бекініп, апалы хроматидтердің таныс Х-пішіндісін құрайды. Бұл фазада ядрошық ерте жоғалады, ядролық қабық та ыдырайды.

Профаза кезіндегі негізгі құбылыс микротүтікшелердің өсуі үшін шығу орнын қамтитын өте маңызды құрылымға қатысты. Жасуша құрылымдары центриолдар деп аталады, олар микротүтікшелер таралатын бастапқы нүкте ретінде қызмет етеді. Бұл кішкентай құрылымдар да митоз кезінде өте маңызды рөл атқарады. А центросома бірге центриолдар жұбы болып табылады. Жасушада екі центросома қатар орналасқан, олар профаза кезінде бір-бірінен ажырай бастайды. Центросомалар жасушаның екі түрлі жағына қоныс аударған кезде микротүтікшелер бір-біріне қарай созылған екі қолдың ұзын саусақтары сияқты әрқайсысынан созыла бастайды. The митоздық шпиндель центросомалар мен олардың пайда болған микротүтікшелерінен тұратын құрылым.

Профазаның аяғында митоздық шпиндельден микротүтікшелердің ядролық аймаққа енуі жүреді. Ядролық мембрана ыдырап, микротүтікшелер бауырлас хроматидтердің жұптарын қосатын центромерлерге бекітіледі. The кинетохора митоздық шпиндель мен бауырлас хроматидтер арасындағы байланыс нүктесі болып табылатын центромерадағы ақуыз құрылымы. Бұл кезең профаза мен метафаза арасындағы ауысуды көрсету үшін кеш профаза немесе «прометафаза» деп аталады.

Метафаза

Метафаза – митоздың екінші кезеңі. Бұл кезеңде бауырлас хроматидтер микротүтікшелері бар жасушаның ортасында түзу сызықты жазықтық бойымен қатар түзеді. Метафазалық пластинка жасушаның екі шетінде орналасқан центросомалар арасында пайда болады. The метафазалық тақта — қарындас хроматидтері орналасқан шпиндельдің ортасы арқылы өтетін жазықтықтың атауы. Микротүтікшелер енді қарындас хроматидтерін жұлып алуға және әр жұптан жасушаның әр жағына бір-бірден әкелуге дайын.

Анафаза

Анафаза – митоздың үшінші кезеңі. Анафаза бірнеше минут ішінде жүреді, жұп апалы хроматидтер бір-бірінен бөлініп, қайтадан жеке хромосомаларды құрайды. Бұл хромосомалар кинетохоралары арқылы жасушаның қарама-қарсы ұштарына тартылады, өйткені микротүтікшелер қысқарады. Жасушаның әр ұшы әр жұп апалы хроматидтерден бір серіктес алады, бұл екі жаңа еншілес жасушаның бірдей генетикалық материалдан тұруын қамтамасыз етеді.

Телофаза

Телофаза – митоздың соңғы кезеңі. Телофаза бөлінетін жасушаның екі жағында екі жаңа еншілес ядролардың түзілуімен сипатталады. Бұл жаңадан пайда болған ядролар генетикалық материалды қоршайды, олар хромосомалар бос оралған хроматинге оралатындай етіп ашылады. Ядроолдар да жаңа ядролардың ішінде қайта пайда болады және митоздық шпиндель ыдырайды, әрбір жаңа жасуша ДНҚ, органеллалар, мембраналар және центриолдардан тұратын өзінің комплементін алады. Бұл кезде жасуша цитокинез басталған кезде екіге бөліне бастайды.

Цитокинез

Цитокинез - митоздық фазаның екінші бөлігі, оның барысында жасушаның бөлінуі цитоплазмалық компоненттердің екі еншілес жасушаға физикалық бөлінуімен аяқталады. Митоздың кезеңдері эукариоттардың көпшілігі үшін ұқсас болғанымен, өсімдік жасушалары сияқты жасуша қабырғалары бар эукариоттарда цитокинез процесі мүлдем басқаша.

Жасуша қабырғалары жоқ жануарлар жасушалары сияқты жасушаларда цитокинез анафаза басталғаннан кейін басталады. Актин жіптерінен тұратын жиырылғыш сақина бұрынғы метафаза пластинасында плазмалық мембрана ішінде түзіледі. Актин жіптері жасушаның экваторын ішке қарай тартып, жарықшақ жасайды. Бұл жарықшақ немесе «жарық» деп аталады жыртылған бороз. Борозда актин сақинасы жиырылған сайын тереңдей түседі, ақырында мембрана мен жасуша екіге бөлінеді (төмендегі суретті қараңыз).

Өсімдік жасушаларында плазмалық мембрананы қоршап тұрған қатты жасуша қабырғалары болғандықтан ыдырау бороздары мүмкін емес. Енші жасушалар арасында жаңа жасуша қабырғасы пайда болуы керек. Интерфаза кезінде Гольджи аппараты ферменттерді, құрылымдық белоктарды және глюкоза молекулаларын көпіршіктерге ыдыратып, бөлінетін жасуша бойына таралмас бұрын жинақтайды. Телофаза кезінде бұл Гольджи көпіршіктері метафаза пластинасына жиналу үшін микротүтікшелерде қозғалады. Онда везикулалар орталықтан жасуша қабырғаларына қарай біріктіріледі; бұл құрылым а деп аталады жасушалық пластинка. Көбірек көпіршіктер біріктірілген сайын, жасуша тақтасы жасушаның шеткі жағындағы жасуша қабырғасымен біріктірілгенше үлкейеді. Ферменттер мембрана қабаттары арасында жинақталған глюкозаны целлюлозаның жаңа жасушалық қабырғасын құру үшін пайдаланады. Гольджи мембраналары жаңа жасуша қабырғасының екі жағындағы плазмалық мембранаға айналады (төмендегі суреттегі b панелін қараңыз).

(а) бөлігінде жануарлар жасушасындағы бұрынғы метафаза пластинасында ыдыраған бороздар пайда болады. Плазмалық мембрана мембрана ішінде жиырылған актин талшықтарының сақинасымен тартылады. Бөліну бороздары жасушалар екіге шымшуланғанша тереңдей түседі. (b) бөлігінде Гольджи көпіршіктері өсімдік жасушасындағы бұрынғы метафаза пластинасында бірігеді. Көпіршіктер біріктіріліп, жасуша пластинасын құрайды. Жасуша тақтасы ортасынан жасуша қабырғаларына қарай өседі. Жаңа жасуша қабырғалары везикуланың мазмұнынан жасалады.

Ұяшық циклін тексеру нүктелері

Енші жасушалар ата-аналық жасушаның дәл дерлік көшірмелері болуы маңызды. Хромосомалардың қайталануындағы немесе таралуындағы қателіктер аномальды жасушадан жасалған әрбір жаңа жасушаға берілуі мүмкін мутацияларға әкеледі. Зақымданған жасушаның бөлінуін болдырмау үшін үш негізгі бағытта жұмыс істейтін ішкі бақылау механизмдері бар. жасушалық циклді бақылау нүктелері қолайлы жағдайлар болғанша жасушалық циклді тоқтатуға болады. Бұл бақылау-өткізу пункттері Г-ның соңына жақын орналасқан1, Г2–M ауысуы және метафаза кезінде (төмендегі суретті қараңыз).

Жасуша циклі үш бақылау пунктінде бақыланады. ДНҚ-ның тұтастығы G-де бағаланады1 бақылау пункті. Хромосомалардың дұрыс қайталануы G-де бағаланады2 бақылау пункті. Әрбір кинетохордың шпиндель талшығына қосылуы М бақылау пунктінде бағаланады.

G1 бақылау нүктесі

Г1 бақылау нүктесі жасушаның бөлінуі ДНҚ репликациясы орын алатын S фазасына өту үшін барлық жағдайлардың қолайлы екенін анықтайды. Г1 шектеу нүктесі деп те аталатын бақылау нүктесі жасушаның бөліну процесіне қайтымсыз әрекет ететін нүктесі болып табылады. Адекватты қорлар мен жасуша өлшемінен басқа, G-де геномдық ДНҚ-ның зақымдалуын тексеру бар.1 бақылау пункті. Барлық талаптарға сай келмейтін ұяшық S фазасына шығарылмайды.

G2 бақылау нүктесі

Г2 Белгілі бір шарттар орындалмаса, бақылау нүктесі митоздық фазаға кіруге тыйым салады. Г-дегідей1 бақылау нүктесі, жасуша мөлшері және ақуыз қоры бағаланады. Дегенмен, ең маңызды рөл Г2 бақылау нүктесі барлық хромосомалардың репликацияланғанын және репликацияланған ДНҚ зақымдалмағанын қамтамасыз ету болып табылады.

M бақылау пункті

М бақылау нүктесі митоздың метафаза кезеңінің соңына жақын жерде болады. M бақылау нүктесі шпиндельді бақылау нүктесі ретінде де белгілі, себебі ол барлық бауырлас хроматидтердің шпиндель микротүтікшелеріне дұрыс бекітілгенін анықтайды. Анафаза кезінде бауырлас хроматидтердің бөлінуі қайтымсыз қадам болғандықтан, әр жұп апалы хроматидтердің кинетохоралары жасушаның қарама-қарсы полюстерінен пайда болатын шпиндельдік талшықтарға мықтап бекітілгенше цикл жүрмейді.

Ескерту

G нүктесінде не болып жатқанын қараңыз1, Г2, және M бақылау нүктелеріне ұяшық циклінің осы анимациясына кіру арқылы өтіңіз.

Жасуша циклі бақылаудан шыққанда

Көптеген адамдар қатерлі ісік немесе ісік үздіксіз көбейетін анормальды жасушалардан туындайтынын түсінеді. Егер анормальды жасушалар тоқтаусыз бөлінуді жалғастырса, олар айналасындағы тіндерді зақымдап, дененің басқа бөліктеріне таралып, ақырында өлімге әкелуі мүмкін. Сау жасушаларда жасушалық циклдің қатаң реттеу механизмдері мұны болдырмайды, ал жасушалық циклды бақылаудың сәтсіздігі жасушалардың қажетсіз және шамадан тыс бөлінуін тудыруы мүмкін. Бақылаудың сәтсіздігі белгілі бір «тоқтату» және «өту» сигналдарының функциясын бұзатын тұқым қуалайтын ауытқулардан туындауы мүмкін. ДНҚ-ға зақым келтіретін қоршаған ортаның зақымдануы да бұл сигналдардың дисфункциясына әкелуі мүмкін. Көбінесе генетикалық бейімділік пен қоршаған орта факторларының үйлесімі қатерлі ісікке әкеледі.

Жасушаның қалыпты бақылау жүйесінен шығып, қатерлі ісікке айналу процесі бүкіл денеде жиі орын алуы мүмкін. Бақытымызға орай, иммундық жүйенің кейбір жасушалары қатерлі ісікке айналған жасушаларды тануға және оларды жоюға қабілетті. Дегенмен, кейбір жағдайларда қатерлі ісік жасушалары анықталмай қалады және көбейе береді. Егер пайда болған ісік қоршаған тіндерге қауіп төндірмесе, ол жақсы деп саналады және әдетте оңай жойылады. Зақымдауға қабілетті болса, ісік қатерлі деп саналады және науқасқа қатерлі ісік диагнозы қойылады.

Гомеостаздық теңгерімсіздік: қатерлі ісік гомеостатикалық теңгерімсіздіктен туындайды

Қатерлі ісік – генетикалық және экологиялық себептердің алуан түрінен туындауы мүмкін өте күрделі жағдай. Әдетте, жасушаның ДНҚ-дағы қалыпты жасушалық циклді басқару жүйесін бұзатын мутациялар немесе аберрациялар қатерлі ісіктерге әкеледі. Жасуша циклін бақылау - бұл жасушаның дұрыс жұмысы мен денсаулығын сақтайтын гомеостатикалық механизмнің мысалы. Жасуша циклінің фазалары арқылы ілгерілеу кезінде жасушаішілік молекулалардың үлкен әртүрлілігі келесі фазаға қарай қозғалысты реттеу үшін тоқтату және кету сигналдарын береді. Бұл сигналдар күрделі тепе-теңдікте сақталады, осылайша жасуша дайын болған кезде ғана келесі фазаға өтеді. Жасуша циклінің бұл гомеостатикалық бақылауын автомобильдің круиздік бақылауы ретінде қарастыруға болады. Жүргізуші тежегішті басқанша, круиз-бақылау жүйесі қажетті жылдамдықты ұстап тұру үшін қажетті жылдамдықты үнемі қолданады, бұл жағдайда көлік баяулайды. Сол сияқты, жасушаның құрамына жасушаны өз циклінде алға итермелейтін циклиндер сияқты молекулалық хабаршылар кіреді.

Циклиндерден басқа, прото-онкогендер деп аталатын гендермен кодталған белоктар класы жасушалық циклді реттейтін және оны алға жылжытатын маңызды сигналдар береді. Прото-онкоген өнімдерінің мысалдарына өсу факторлары үшін жасуша бетіндегі рецепторлар немесе жасуша сигнал беретін молекулалар, ДНҚ репликациясы мен жасушаның бөлінуіне ықпал ете алатын молекулалардың екі класы жатады. Керісінше, ісіктерді басатын гендер деп аталатын гендердің екінші класы жасушалық цикл кезінде тоқтату сигналдарын жібереді. Мысалы, ісіктерді басатын гендердің белгілі бір протеин өнімдері ДНҚ-ның потенциалды проблемалары туралы сигнал береді және осылайша жасушаның бөлінуін тоқтатады, ал басқа белоктар қалпына келтірілмейтін зақымдалған жағдайда жасушаның өлетінін білдіреді. Кейбір ісіктерді басатын белоктар сонымен қатар жасушаның қазіргі уақытта бөлінуі қажет емес екенін көрсететін жеткілікті қоршаған жасушалық тығыздықты білдіреді. Соңғы функция ісік өсуінің алдын алуда ерекше маңызды: қалыпты жасушалар «байланысты тежеу» деп аталатын құбылысты көрсетеді; осылайша, көрші жасушалармен кең жасушалық байланыс жасушаның одан әрі бөлінуін тоқтататын сигналды тудырады.

Бұл екі қарама-қарсы ген класы, прото-онкогендер және ісіктерді басатын гендер, сәйкесінше, жасушаның жеке «круиздік бақылау жүйесінің» үдеткіші мен тежегіш педальына ұқсайды. Қалыпты жағдайда бұл тоқтау және кету сигналдары гомеостатикалық тепе-теңдікте сақталады. Жалпы айтқанда, ұяшықтың круиздік бақылауы басқаруды жоғалтуының екі жолы бар: дұрыс жұмыс істемеуі (шамадан тыс) үдеткіш немесе дұрыс жұмыс істемеуі (шамамен жұмыс істемейтін) тежегіш. Мутация арқылы бұзылған немесе басқа жолмен өзгертілген прото-онкогендер онкогендерге айналуы мүмкін, олар жасушаны өз циклінде алға итермелейтін және тіпті қажет болмаса да жасушаның бөлінуін ынталандыратын онкопротеиндерді шығарады. Мысалы, ДНҚ-ның үлкен зақымдалуына байланысты өзін-өзі жоюға (апоптоз деп аталатын процесс) бағдарламалануы керек жасуша орнына онкопротеиннің көбеюіне түрткі болуы мүмкін. Екінші жағынан, дисфункционалды ісік супрессоры гені жасушаны қажетті тоқтату сигналымен қамтамасыз ете алмауы мүмкін, бұл жасушаның қажетсіз бөлінуіне және көбеюіне әкеледі.

Көптеген прото-онкогендер мен ісіктерді басатын гендер арасындағы нәзік гомеостатикалық тепе-теңдік жасушалық циклді мұқият басқарады және тек сау жасушалардың көбеюін қамтамасыз етеді. Сондықтан бұл гомеостаздық тепе-теңдікті бұзу жасушалардың аберрантты бөлінуіне және қатерлі ісіктердің өсуіне әкелуі мүмкін.


Бойынша ғылым бакалавры Биология

Орал Робертс университетінің биология саласындағы ғылым бакалавры (BS) дәрежесі жан-жақты, әртүрлі және заманауи білім беру тәжірибесін қамтамасыз ету үшін биологиялық ғылымдар мен сенімдерді зерттеуді біріктіретін қызықты жол болып табылады. Бұл мамандықта сіз биологиялық жүйелер туралы біліп, күнделікті өмірде кездесетін қиындықтарды шешуге келесіз.

ORU-да биология мамандығы ретінде сізде дәрігерге дейінгі немесе денсаулық сақтау мамандықтары бойынша шоғырлану мүмкіндігі болады.

Біз Америка Құрама Штаттарындағы медициналық, стоматологиялық және басқа да денсаулық сақтау кәсіптік мектептеріне қабылдау өте бәсекеге қабілетті және таңдаулы екенін білеміз. ORU-да біз сіздің таңдауыңыз бойынша алдыңғы қатарлы денсаулық сақтау кәсіптік мектебіне түсуге мүмкіндік беретін тиісті дайындық пен ерекше білім алғаныңызға көз жеткізгіміз келеді. Біз денсаулық сақтау қызметтерінде көптеген кәсіптік бағдарламаларды ұсынамыз, соның ішінде дәрігерге дейінгі, стоматологияға дейінгі, оптометрияға дейінгі, ветеринарияға дейінгі, дәріханаға дейінгі, физикалық терапияға дейінгі және спортқа дейінгі медицина. ORU студенттері Дьюк университеті, Джонс Хопкинс университеті және Вашингтон университеті сияқты 70 түрлі медициналық мектептерге қабылданды. Сондай-ақ, 300-ден астам ORU түлектері Америка Құрама Штаттарында дәрігерлер болып табылады.

Біздің жаңа мамандығымыз, Медициналық молекулалық биология (MMB) адам денсаулығына және биологиялық процестерді молекулалық деңгейде зерттеуге арналған. Егер сіз медицина, стоматология, фармация, оптометрия немесе дәрігердің көмекшісі ретінде мансапқа қызығушылық танытсаңыз, MMB мамандығы сізге өте қолайлы болуы мүмкін!