Пәннің ОҚУ Әдістемелік кешені «Физико-химиялық биологияның қазіргі мәселелері»



жүктеу 0.61 Mb.
бет1/3
Дата19.09.2017
өлшемі0.61 Mb.
  1   2   3

042-18.22.1.9/03-2014

2014 ж. № басылым

беттің тбеті





ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ

БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы

МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ



МСЖ 3 деңгей құжаты

ОӘК

П 042-18.22.1.9/03-2014

ПОӘК

«Физико-химиялық биологияның қазіргі мәселелері»

пәнінің оқу-әдістемелік құжаттар жиынтығы


№ басылым



ПӘННІҢ ОҚУ - ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ

«Физико-химиялық биологияның қазіргі мәселелері»
6М060700 «Биология» мамандығының магистранттарына арналған
ОҚУ- ӘДІСТЕМЕЛІК ҚҰЖАТТАР ЖИЫНТЫҒЫ

Семей


2014

Мазмұны

1. Глоссарий

2. Дәрістер

3. Тәжірибелік сабақтар



1. ГЛОССАРИЙ



Ангстрем Актин

Агранулярлы тор

Активті орталық

Адаптация

Аденозинтрифосфат

Амитоз


Анафаза

Бактериялар

Биобластар

Вакуольдер

Гаметогенез Гендер

Геном


Гиалурон қышқылы

Гранулярлы тор

Дальтонизм

Жылуөнімі

Жабысқақтық

Жасушасыз құрылым

Зигота

Ширатпа


Нислля денешігі

Көру пигменттері

Изолейцин

Кариолизис

Кариотип

Кинетохор

Полимерлер

Псевдопоидия

Пуриндік негіз

Протоплазма

Полисомалар

Протофибрилдер

Протеолитикалық ферменттер

Радиоактивті изотоптар

Сиал қышқылы

Суберин


Сперматозоидтар

Сперматогенез

Тітіркендіру

Трансляция

Тромбоциттер

Трипсиноген

Урацил

Фагосома


Фагоцитоз

Фермент


Ферритин

Фосфатазалар

Хемотаксис

Хитин


Хлоропласт

Хлорофилл

Хроматидтер

Хромомерлер

Центриоль

Цитозин


Циклоз

Центромерлер

Эластин

Эндоплазма



Эндоплазмалық тор

Эухроматин




2. ДӘРІСТЕР

Модуль 1 Биологиялық химияның, жасушалық және молекулалық биофизиканың қазіргі заманғы мәселелері

1 тақырыбы: КІРІСПЕ


Дәріс жоспары:

Биологияның даму тарихы.

Физико-химиялық әдістерді биологияда қолдану.
Биология ғылымының барлық даму тарихы бойынша физикалық және химиялық әдістер биологиялық құбылыстар мен процесстерді зерттеудің маңызды құралдары болып табылады. Мұндай әдстерді биологияға ендіру маңызы жаратылыстану ғылымының туыс салалары физика мен химияда пайда болған заманауи әдістердің көмегімен алынған эксперименттік нәтижелерді дәлелдейді. Осыған байланысты 1970 жылдары жаңа термин «физико-химиялық биология» пайда болды. Бұл терминнің пайда болуы физикалық, химиялық және биологиялық білімдерді синтездеумен қатар, жаратылыстану ғылымдарының жаңа сапалы даму деңгейін дәлелдейді. Физико-химиялық биология биологияның нақты ғылымдар физика мен химияның жақындауына әсер етеді, сонымен қатар жаратылыстық ғылымдарды табиғат туралы бірлескен ғылым ретінде қалыптасуына әсерін тигізеді. Алайда тірі материяның негізгі молекулалық құрылымының құрылымын, қызметін және репродукциясын зерттеу биологияны жеке ғылым ретінде бөліп көрсетеді, әрі жаратылыстық ғылыддар арасындағы ерекше орнынан жоғалтпайды, өйткені молекулалық құрылымдар биологиялық қызметтермен ұйымдастырылған және нақты белгілі ерекшелікке ие.

Биологияға физикалық және химиялық әдістерді енгізу эксперименттік биологияның дамуына әсер етті, бұл көптеген ғалымдардың есімдерімен байланысты: К. Бернар (1813- 1878), Г. Гельмгольц (1821- 1894), Л. Пастер (1822- 1895), И.М. Сеченов (1829- 1905), И.П. Павлов (1849-1936), С.Н. Виноградский (1856- 1953), К.А. Тимирязев (1843- 1920), И.И. Мечников (1845- 1916) және тағы басқалар.

Эксперименттік биология нақты физикалық және химиялық әдістерді қолдана отырып тіршілік қызметінің процестерінің мәнін түсіндіреді.

Қазіргі эксперименттік биология жаңа әдістермен толықты, бұл әдістер арқылы тірі табиғаттың субмикроскоптық, молекулалық әлемдерін оңай зерттей алады. Кеңінен таралатын бірнеше әдістер: изотопты индикаторлар әдісі, рентгенқұрылымдық анализдер, электронды микроскопия, франкциялық әдістер және т.б.

Изотопты индикаторлар әдісі, бұрын белгіленген атомдар әдісі деп аталған, радиоактивтіліктің ашылуына байланысты ұсынылған. Бұл әдістің мәні мынада: радиоактивті атомдарды организмге ендіріп организмдегі заттардың қозғалысы мен айналымы бақыланады. Бұл әдістің көмегімен зат айналымы процесінің динамикасын белгілеуге, бастапқы, аралық және соңғы кезеңдерін зерттеуге, организмнің жеке құрылымдарының процестердің өтуіне әсерін анықтауға мүмкіндік туды. Организмдегі зат айналымы процесін изотопты индикаторлар арқылы зерттеу осы әдістің бір ерекшелігі болып табылады. Белоктар мен мембраналардың үнемі жаңарып отыруы, белоктардың және нуклеин қышқылдарының биосинтезі, көмірсулар мен майлардың алмасуы, сонымен қатар көптеген тағы да басқа маңызды микропроцесстер осы әдістің көмегімен ашылған.

Рентгенқұрылымдық анализ тірі организмдердің тіршілігі негізінде жатқан макромолекулалардың құрылымын зерттеу барысында өте тиімді болып табылды. Бұл әдіс ақпаратты тасушы молекулалардың екі тізбекті құрылысын (екі шиыршық) және белоктардың жіп тәрізді құрылымдарын анықтауға мүмкіндік берді. Рентгенқұрылымдық зерттеулердің пайда болуымен молекулалық биология қалыптасты.

Электронды микроскоптық зерттеулердің қолданылуына байланысты молекулалық биологияның мүмкіндіктері кеңейе түсті, бұл арқылы жүйке талшықтарының белок және липидтік қабаттан тұратын қабығының құрылысын анықтауға мүмкіндік берді. Электронды микроскопиялық бақылаулар тірі клетканың молекулалық құрылысын және мембраналардың қызметтік механизмін ашуға мүмкіндік тудырды, осының негізінде 50 жылдардың басында заманауи мембраналық теория пайда болды; теорияның негізін салушылар ағылшын физиологтары А. Ходжкин (1914- 1994), А. Хаксли ( 1917ж. д.к.) және австралиялық физиолог Дж.Эклс.

Мембраналық теория маңызды жалпы биологиялық маңызға ие. Оның мәні мынада: екі жағы бойынша мембраналар калий және натрий иондарының қарсы ағыны есебінен потенциалдары әртүрлі болады. Бұл процесс тыныштық күйде тұрған поляризацияланған мембранада қозу мен деполяризацияға әкеледі және оның электрлың потенциалының белгісінң ауысуына әкеледі. Потенциалдардың айырмашылықтарының ауысуы барлық мембраналық жүйелерге бірдей. Ол барьер қызметін және насостық механизмдерді қатар қамтамасыз етеді. Мембраналық жүйелердің мұндай қызметтері заттардың клетка ішіне және сыртынада белсенді өтуін қамтамасыз етеді. Мембраналардың есебінен организмнің құрылымдық элементтерінің кеңістіктік изиляциясы жүзеге асырылады. Мембраналық жүйелердің құрылымының және олардың қызметтік механизмдерінің ашылуы - биологиядағы, әрі жаратылыстану ғылымдарындағы ірі жетістік.

Физико-химиялық биологияда фракциялаудың әртүрлі әдістері қолданылады, бұлар физикалық немесе химиялық құбылыстарға негізделген. Фракциялау әдісін орыс биологы және биохимигі М.С. Цвет (1872-1919) ұсынған.

Радиоспектроскопия, жылдам рентгенқұрылымдық анализ, ультрадыбыстық байқап көру және тағы да басқа заманауи зерттеу құралдары тіршілік барысындағы әдістердің арсеналын құрайды. Бұл әдістердің барлығы физико-химиялық биологияда кеңінен қолданылумен қатар қазіргі медицинаныда қаруландырған. Қазір ешбір клиникалық мекеме рентгенскопиясыз, ультрадыбыстық немесе басқа аппараттарсыз жұмыс істей алмайды. Қазіргі физико-химиялық биологияның эксперименттерінің техникасының құрамына есептеу құралдары кіреді, бұл экспериментатордың жұмысын жеңілдетеді және зерттелетін тірі объектінің құрамы туралы нақты ақпарат беруге мүмкіндік береді.

Қазіргі заманғы физико-химиялық биологияға тән ерекшелік – оның қарқынды дамуы. Оның жетістіктерін тізіп айтып шығу қиын, алайда оның кейбір жетістіктері ерекше назар аударарлық. 1957 жылы темекі мозаика вирусы қайта қарастырылды. 1968-1971 жж. генді жасанды жолмен синтездеп алды. Өте маңызды жаңалық генетикалық кодтың ашылуы болып табылады: клеткасыз жүйеге жасанды жолмен синтезделген молекулаларды енгізгенде, яғни тірі клеткасыз жүйеге енгізгенде ақпараттық аймақтар байқалған, бұл аймақ үш нуклеотидтен тұрған, бұлар генетикалық кодтың дискретті бірліктері болып табылады. Бұл жұмыстың авторлары – американдық биохимиктер М. Ниренберг (1927 ж. д.к), X. Корана (1922ж. д.к.) және Р. Холли (1922 ж. д.к.). өзіндік реттелудің түрлерін анықтау – физико-химиялық биологияның тағы жетістіктерінің бірі. Өзіндік реттелу тірі табиғатқа тән қасиет ретінде әртүрлі формаларда көрінеді, мысалы: генетикалық кодтың тұқымқуалаушылық ақпаратының тасымалдануы; белоктардың биосинтездік процестерінің реттелуі субстраттың сипатына және генетикалық механизмнің бақылауы есебінен; ферменттік процесстердің жылдамдықтарының және бағыттарының реттелуі; өсудің және морфогенездің реттелуі; жүйке жүйесінің анализдік және басқарушылық қызметтерінің реттелуі.

Тірі организмдер – зерттеу үшін өте қиын объект. Сонда да заманауи техникалық құралдар тірі материяның құпияларын соншалықты терең зерттеуге мүмкіндік беруде.

Бақылау сұрақтары:

1. Биологияның даму кезеңдерін атаңыз.

2. Дамудың қысқаша тарихы

3. Физико-химиялық әдістерді атаңыз

Әдебиеттер: 7.1.1-7.1.4. ( негізгі), 7.2.1-7.2.4 ( қосымша )
Модуль 1 Биологиялық химияның, жасушалық және молекулалық биофизиканың қазіргі заманғы мәселелері

2 тақырып: Биоорганикалық химияның қазіргі мәселелері.

Дәріс жоспары:

Биоорганикалық химияның даму тарихы.

Биоорганикалық химияның жетістіктері және қазіргі мәселелері.

Биоорганикалық химияның биологиялық ғылымдар жүйесіндегі орны және рөлі.

Биоорганикалық химия, химия және биология салаларының бірлесу барысында қалыптасқан ғылыми бағыт. Биоорганикалық химия 20 ғасырдың екінші жартысында пайда болған және молекулалық биологиямен, биохимиямен, тағы да басқа биологиялық пәндермен тығыз дамуда, бұлар заттардың маңызды түрлерін бір мезгілде зерттейді. Биоорганикалық химия тіршіліктің қызметтік процестерінің негізінде жатқан заттарды зерттейді. Биоорганикалық химияның негізгі объектілері – биополимерлер (белоктар және пептидтер, нуклеин қышқылдары және нуклеотидтер, липидтер, полисахаридтер және т.б.), биореттегіштер (ферменттер, витаминдер, гормондар, фитогормондар, т.б.), синтетикалық биологиялық белсенді қосылыстар (дәрілік препараттар, өсіру заттары, инсектофунгицидтер, гербицидтер және т.б.). биоорганикалық химия бұл заттарды химиялық таза күйде алумен айналысады. Биоорганикалық химия.а тән ерекшелік – заттарды даралау (хроматографиялық және электрофорездік әдістер, т.б.) және олардың құрылысын (ультракүлгін, инфрақызыл, Раман-спектроскопия, ядролық магнитті резонанс, электронды және протонды резонанс, химиялық масс-спектрометрия, рентгенқұрылымдық анализ, т.б.) анықтау үшін химиялық және физикалық әдістерді барлығын кешенді қолдану.

Биоорганикалық химияның негізгі мәселелерін шешу арқылы биологияның ары қарай дамуы үшін маңызды болып табылады. Маңызды биополимерлер мен биореттегіштердің құрылысы мен қасиетін анықтамай тіршілік процестерінің мәнін түсіну мүмкін емес, әсіресе мынадай қиын құбылыстардың көбею және ьұқымқуалаушылық белгілердің тасымалдануы, клеткалардың қалыпты және зиянды өсуі, иммунитет, ес, жүйке импульсінің таралуы жіне тағы да басқа құбылыстарды басқарудың жолдарын табу мүмкін емес. Сонымен қатар жоғары маманданған биологиялық белсенді заттарды және процестерді зерттеу арқылы химияның, химиялық технологияның, техниканың дамуына жаңа мүмкіндіктер беруі мүмкін. Шешімі биоорганикалық химия аумағындағы зерттеулермен байланысты болып келетін мәселелерге мыналар жатады: маманданған жоғары белсенді катализаторларды жасау (ферменттердің құрылысын және әсер ету механизмін зерттеу негізінде), химиялық энергияның механикалық энергияға ауысуы (бұлшықеттің жиырылуы негізінде), техникада ақпараттың сақталу және тасымалдану химиялық принциптерін қолдану. Бұл мәселелер биоорганикалық химиядан алшақ жатыр; алайда ол бұл мәселерді шешуге бастапқы негіз береді. Шешілген мәселердің кеңдегі және маңыздылығы, әдістердің алуан түрлілігі және басқа ғылыми пәндермен тығыз байланыста болуы биохимияның тез дамуын қамтамасыз етті.

Биологиялық химия организмдердің құрамын, оларда кездесетін қосылыстардың құрылымдарын, қасиеттерін және оқшаулығын, олардың түзілу жолдары мен заңдылықтарын, айналым механизмдерін, сонымен қатар биологиялық және физиологиялық рөлдерін зерттейтін ғылым. Зерттеу объектісіне байланысты биохимияны микробтар, өсімдіктер, жануарлар және адам биохимиясы деп бөледі. Бұлай бөлу орынды, өйткені әртүрлі объектілердің құрамы және оларда жүріп жатқан биохимиялық процестер ұқсас болып келеді. Сондықтанда микробтарға, өсімдік немеесе жануарлар клеткасына және ұлпасына жүргізген зерттеу нәтижелері бір-бірін толықтырады, әрі дамытады. Биохимиялық зерттеулердің әртүрлі бағыттарыда бір-бірімен тығыз байланысты, алайда биохимияны былай бөлу қабылданған: статистикалық – организмдердің құрамының анализі, динамикалық – заттардың айналымын зерттейді, қызметтік – тіршілік қызметінің әртүрлі көріністерінің негізінде қандай химиялық процесстер жүріп жатқанын анықтайды. Биохимияның бұл соңғы бағытын кейде физиологиялық химия деген арнайы атпен де бөліп қарастырады.

Организмдерде өтіп жатқан химиялық реакциялардың барлық жиынтығы, заттардың сіңірілуі, сырттан түсуі (ассимиляция) және олардың ыдырап (диссимиляция) соңғы өнімдердің түзіліп, бөлініп шығуына дейінгі реакциялар барлық тірі организмдердің мәнін және бастапқы және тұрақты белгілерінің мазмұнын құрайды. Зат алмасуды барлық жағынан зерттеу биохимияның негізгі міндеттерінің бірі. Биохимиялық зерттеулер өте көп сұрақтарды қамтиды: теориялық немесе қолданбалы биологияның, химияның және медицинаның биохимиямен байланыссыз болған ешқандай саласы жоқ, сондықтан қазіргі биохимия 20 ғасырдың ортасында тәуелсіз болған туыс пәндерді біріктіреді.

Биохимияның пайда болуы және қазіргі бағыттарының дамуы. 19 ғасырдың соңында және 20 ғасырда биохимияның дамуы әзірленген мәселеге және зерттеу объектісіне байланысты маманданған сипатқа ие болды. Ресейде өсімдіктер биохимиясының дамуына зор үлес қосқан Петербург университетінің профессоры А. С. Фаминцын, оның шәкірттері вирусты ашқан Д. И. Ивановский және өсімдіктер организміндегі тотығу процестерін және олардың белоктардың айналымымен байланысын зерттеген И. П. Бородин.

С.П.Костычевтің (Петербург университетінің профессоры) өсімдіктердегі көмірсулардың анаэробтық айналымы мен тыныс алу бойынша жұмыстары химиялық физиологияны дамытты, бұл барлық зерттеулер жеке мәселелерді шешуге күшті негіз салды, соның ішінде өнеркәсіптік биохимияға. Оған антибиотиктерді алу, оларды тазалау әдістері, антибиотиктерді, витаминдерді, тапшы амиқышқылдарды, нуклеотидтерді және т.б. микрбиологиялық синтездеу үшін қолайлы жағдайлар іздеу.

Биохимия пайдаоы шикізаттарды алумен, оларды қолайлы және үнемді сақтаумен, дұрыс өңдеумен және тиімді пайдаланумен, сонымен қатар мәдени өсімдіктердің өнімділігін жоғарылату мәселелерімен, жүзім шаруашылығы сұрақтарымен және шарап жасау технологиясымен, тағам өнеркәсібінің сұрақтарымен айналысады. Мұның әсерінен биохимияның жаңа салалары техникалық және өнеркәсіптік биохимия пайда болды.

Жануарлар және адам биохимиясы (медициналық және физиологиялық химия). Биохимияның бұл саласының дамуына көптеген физиологтардың, химиктердің, патологтардың және дәрігерлердің мектептері үлес қосты. Францияда физиолог К.Бернар сүтқоректілердің бауырынан гликогенді ашты (1857), оның түзілу жодары және оның ыдырауын реттейтін механизмдер зерттелді; Л.Корвизар (1856) ұйқы безінің сөлінен трипсин ферментін ашты. Германияда Ф. Хоппе-Зейлер, А. Коссел, Э. Фишер, Э. Абдергальден, О. Хаммарстен және т.б. қарапайым және күрделі белоктарды, олардың құрылымын және қасиетін, қышқылдармен және сілтілермен қыздырғанда олардың ыдырауынан түзілген заттарды зерттеді.

Биохимия витаминдерді, гормондарды, минералдық заттарды, микроэлементтерді, олардың әртүрлі организмдерде таралуын, физиологиялық рөлін, ферменттік реакцияларға және зат алмасу процесін реттейтін әсерін және қызметтік механизмдерін зерттеу барысында ірі жетістіктерге жетті.

Бақылау сұрақтары:

1. Биоорганикалық химия нені зерттейді?

2. Қысқаша даму тарихы.

3.Биологиялық ғылымдар жүйесінде биоорганикалық химияның алатын орны және рөлі?

Әдебиеттер: 7.1.1-7.1.4. ( негізгі), 7.2.1-7.2.4 ( қосымша )


Модуль 1 Биологиялық химияның, жасушалық және молекулалық биофизиканың қазіргі заманғы мәселелері

3 тақырып: Белоктар мен нуклеин қышқылдарының өзара әсері


Дәріс жоспары:

Нуклеин қышқылдары (ДНҚ және РНҚ) мен белоктардың байланысы

ДНҚ құрылымының бұзылуына байланысты генетикалық аномалиялардың пайда болу себептері.

Клетка қабығынан бастап клетканың барлық құрылымдары белок молекулаларының қатысуымен құрастырылған. Клеткада белоксыз тіршілік мүмкін емес, белок синтезі де нуклеин қышқылдарынысыз мүмкін емес.

Белок органикалық заттарға жатады және полимерлі молекулалардан тұрады, оның мономері – аминқышқылдары. Аминқышқылдары бір-бірімен жалғасып, белок молекуласының алғашқы құрылымдық аминқышқылдық тізбегін құрайды. Аминқышқылыдарының мұндай тізбектері шиыршықталып, өзара сутектік байланыс арқылы байланысады. Бұл белок молекуласының екінші құрылымы. Шиыршық тығыз оратылады да үшіншілік құрылымды түзеп, түйінге айналады. Бұл түйін глобула деп аталады.

Нуклеопротеидтер – нуклеин қышқылдарының кешендері. Нуклеопротеидтерге белоктрамен қосылған нуклеин қышқылдарының кешендері жатады.

Клеткада белокты синтездеу үшін ДНҚ және РНҚ қажет. ДНҚ бүкіл тұқымқуалаушылық ақпаратты сақтайды, демек ДНҚ-да сақталған ақпараттарға сәйке белок түзіледі. РНҚ ДНҚ мен синтезделген белок арасындағы делдал ретінде рөл атқарады. Бұның қалай жүретін қарастырайық. Бұл үшін алдымен нуклеин қышқылдарының құрылысымен танысайық.

Дизоксирибонуклеин қышқылы. Оның молекулалары нуклеотидтерден түзілген полимерлі тізбектен тұрады (нуклеотид дизоксирибозаның моносахаридінен, азоттық негізден және фосфор қышқылының қалдығынан тұрады). Молекуланың тізбегіндегі нуклеотидтердің тізбектілігі организмдер үшін әрқашан қайталанбас. ДНҚ молекуласы шиыршықталған екі полинуклеоидтік тізбектен тұрады. Бұл тізбектер өзара азоттық негіздер арқылы байланысқан. Олар бір-бірімен жұптасып байланысқан (комплементарлы): аденин тиминмен, гуанин цитозинмен.

Рибонуклеин қышқылы. РНҚ молекулалары ДНҚ молекулаларымен ұқсас болып келеді, бірақ бір тізбектен ғана тұрады. Ал тиминнің орнына урацил. Дизоксирибозаның орнына рибоза. РНҚ белок синтезі барысында әртүрлі міндеттер атқарады, сондықтан оны түрлерге бөледі. Ақпараттық РНҚ (аРНҚ) ДНҚ-дан ақпаратты оқиды, белоктың біріншілік құрылымы туралы ақпараттың абсолютті көшірмесін жасайды. Содан кейін ол рибосомамен байланысқа түсіп ядродан цитоплазмаға шығады. Транспорттық РНҚ (тРНҚ) белок синтезделетін орынға (рибосомаларға) аминқышқылдарын тасымалдайды. Рибомдық РНҚ (рРНҚ) – белок синтезі жүретін рибосомаларды құраушылар. Рибосомалар аРНҚ-дан ақпаратты оқып, тРНҚ-ның көмегімен тасымалданған аминқышқылдарынан тізбектер түзейді. РНҚ молекулалары ДНҚ молекулаларында сақталған тұқымқуалаушылық ақпаратты көшіріп, оны белок синтезі процесінде қолдануға тасымалдау үшін қызмет атқарады. Осындай жолмен нуклеин қышқылдары мен белоктар арасында тікелей өзара байланыс орнатылады.

ДНҚ мен белоктар арасындағы байланысты зерттеу арқылы ДНҚ құрылымының бұзылуының салдарынан неліктен ауыр тұқымқуалаушылық аномалиялар пайда болатынын түсіндіруге болады. ДНҚ құрылымы бұзылса белок жасалу тоқтатылуы мүмкін, немесе көп мөлшерде, немсе аз мөлшерде, кейде өзінің қасиетін өзгертуі мүмкін. Клеткадағы органикалық заттарды негізінен белоктар құрағандықтан (50-70 %) клетканың белоктардан түзілген кез-келген құрылымы, қабығы зақымдалуы мүмкін. Клетка – биожүйе. Клетканың бір бөлігінің өзгеріске ұшырауы тұтас биожүйеніде өзгеріске ұшыратады. Клетка ұлпаны қалыптастырады, ұлпа органды, орган органдар жүйесін, барлығы организмді қалыптастырады, ДНҚ құрылымындағы өзгеріс тұтас барлық организмде де көрінуі мүмкін.

ДНҚ және РНҚ анализдері арқасында ғалымдар ауытқушылықтар ерекше жағдайларда да (сыртқы орта, қазіргі уақыттағы организмнің жағдайы) болатындығын анықтады, немесе тұрақты көрініс беруіде мүмкін. Клеткалардың тіршілігіндегі зат алмасуындағы, биосинтездегі, орган немесе органдар жүйесіндегі жұмыстардағы ауытқулар. Бұл аномалиялар Г.Мендельдің еінші заңына сәйкес тұқым қуалайды және тұқым қуалау түріне байланысты былай бөлінеді: аутосомды-доминанттық, аутосомды-рецессивті, жыныспен тіркесіп (Х- немесе Y-хромосомалармен). Тұқымқуалу ақпаратының өзгеріске ұшырауы әртүрлі жағдайларға байланысты туындайды, мысалы, мейоз барысындағы кроссинговер кезінде, ұрықтану барысында немесе мутацияның салдарынан. Тұқымқуалаушылық ауруларының жиі кездесетіндері дальтонизм, гемофилия, альбинизм, Даун ауруы.

Бақылау сұрақтары:

1. Белоктарға анықтама беріңіз.

2. Қарапайым белоктарды атаңыздар

3. Күрделі белоктарды атаңыздар

4. Нуклеин қышқылдары мен белоктардың өзара әсері қалай жүзеге асырылады?

Әдебиеттер: 7.1.1-7.1.4. ( негізгі), 7.2.1-7.2.4 ( қосымша )
Модуль 1 Биологиялық химияның, жасушалық және молекулалық биофизиканың қазіргі заманғы мәселелері

4 тақырыбы: Клеткалық және молекулалық биофизиканың қазіргі мәселелері.


Дәріс жоспары:

Молекулалық биофизика.

Мембраналық процесстердің биофизикасы немесе клетка биофизикасы.

Биофизика – тұтас организмдегі, органдардағы, ұлпалардағы, клеткалардағы физикалық қасиеттер мен құбылыстарды, сонымен қатар тіршілік қызметінің процесстерінің физико-химиялық негіздерін зерттейтін ғылым. Молекулалық биофизиканың міндетіне тірі организмдедің құрамына кіретін күрделі химиялық қосылыстардың, соның ішінде белоктардың және нуклеин қышқылдарының физикалық және физико-химиялық қасиеттерін зерттеу жатады. Клетка биофизикасының міндеті клетка қызметінің, клетка құрылымының оның қызметімен байланысын, клетканың механикалық және электрлік қасиеттерін, сонымен қатар клеткалық процестердің өтуінің энергентикасы мен термодинамикасын зерттеу болып табылады. Биофизика термодинамиканың және биологиялық кинетиканың сұрақтарын әзірлейді. Осы позициядан бастап жеке клеткалардың және тұтас организмнің қоршаған ортаның әртүрлі жағдайларына бейімделуі қарастырылады. Биофизиканың орталық мәселелерінің бірі биологиялық мембраналардың құрылымы және қызметінің мәселелері болып табылады. Биофизика мен молекулалық биоогияның әдістері арқылы ірі молекулалардың құрылымын, молекулада атомдардың кеңістіктік орналасуын және т.б. анықтауға мүмкіндік туды. Ең үздік жетістіктерге организмдердің клеткаларындағы физикалық энергияның химиялық энергияға ауысуы, соның ішінде жасыл өсімдіктердегі жарықтың әсерінен органикалық қосылыстардың фотосинтезін зерттеген кезде жетті. Тірі организмдерге иондық сәулелену (радиациялық биофизика) арқылы әсер етіп энергияның айналымына зерттеу жұмыстары жүргізілуде. Биофизика медицинамен тыыз байланыста.

Классификацияға сәйкес қазіргі биофизиканың теориялық және қолданбалы биофизиканың халықаралық одағына қабылдануы (1961). Келесідегідей негізгі бөлімдерді қамтиды: молекулалық биофизика, клетка биофизикасы, басқару және реттеу процесстерінің биофизикасы.

Молекулалық биофизика. Организмнің құрамына кіретін молекулалардың (ең алдымен белоктар мен нуклеин қышқылдары) физикалық қасиеті мен құрамын зерттейді, молекулалық биологиялық процесстердің тепе-теңдік жағдайларын зерттейді, олардың жүру уақыттарының өзгерісін, биологиялық процесстердің термодинамикасын зерттейді. Молекулалық биофизикада биологиялық жүйелердегі молекулалардың қозу күйіндегі мәселесі ерекше орын алады.

Мембраналық процесстердің биофизикасы немесе клетка биофизикасы. Клеткалық құрылымдардың, клеткалардың бөлінуі мен дифференциалдануын, сонымен қатар қозудың генерациясы және биопотенцтялдар сияқты клеткалардың жоғары маманданған қызметтік көріністерінің физикалық және физико-химиялық ерекшеліктерін зерттейді. Биофизиканың бұл бөлімі биологиялық мембраналардың молекулалық ұйымдасуын және комформациялық қасиеттерін, мембрана арқылы заттардың тасымалдану процестерінің биофизикасын, электрогенезді зерттейді.

Қазіргі кезеңде биофизиканың дамуы барысында үлкен секіріс болды, ол күрделі жүйелер мен молекулалық биофизиканың дамуымен байланысты. Биологиялық жүйелердің динамикалық көрінісі мен биоқұрылымдардағы молекулалық әсерлердің механизмдерінің заңдылықтарымен байланысты биофизиканың осы аумағында жалпы нәтижелер алынған, осының нәтижесінде биофизикада өзіндік жеке теориялық негіз қалыптасты.

Қазіргі уақытта физико-химиялық биология мен биофизиканың еншісінде келесі сұрақтар бойынша зерттеулер жүргізу қолға алынған:

1)Гендердің құрылымы мен көріну механизмдерін зерттеу;

2)Клеткалық биологияның әртүрлі аспектілері (оның ішінде хромосомды-генетикалық зерттеулер, клеткалық дифференциацияның және клетка аралық әсерлердің мәселелері);

3)Биополимерлердің құрылымын зерттеу (белоктардың, нуклеин қышқылдарының, полисахаридтердің және олардың бір-бірімен және төмен молекулалы лигандалармен әсерлерін).

Бұл міндеттерді шешу теориялық анализдің, физикалық, химиялық және биологиялық әдістердің көмегімен жүзеге асырылады. Биологиялық процесстердің жылдамдықтарын зерттеу көптеген биологиялық құбылысиардың заңдылықтарын анықтауға мүмкіндік береді, мысалы, өсу, көбею, метаболизм, сонымен қатар патологиялық өзгерістерді – бактериялық интоксикация, иондық сәулеленудің әсері, аллергия, т.б.

Клеткалар мен ұлпалардың өткізгіштігін зерттеу фармакологтар мен токсикологтарға организмдегі сору және организмнен әртүрлі препараттарды шығару заңдылықтарын бекітуге мүмкіндік береді. Физиологтар, патофизиологтар және дәрігерлер әртүрлі заттардың өткізгіштігін зерттеу арқылы организмдегі су-иондық алмасудың өзгергіштігін қалыпты және патологиялық жағдайдағы күйін анықтай алады.

Бақылау сұрақтары:

1.Биофизика нені зерттейді?

2.Қазіргі замандағы биофизиканың негізгі мәселелері?

Әдебиеттер: 7.1.1-7.1.4. ( негізгі), 7.2.1-7.2.4 ( қосымша )


Модуль 1 Биологиялық химияның, жасушалық және молекулалық биофизиканың қазіргі заманғы мәселелері

5 тақырып: Макромолекулалық кешеннің және олардың моделдерінің биофизикасы

Дәріс жоспары:

Компьютерлік анализ және моделдерді құрастыру.

Молекулалық және клеткалық жүйелер.

Макромолекулалар – массасы 5000 u асатын заттардың бөлшектері; бұл бөлшектер суда микрогетерогенді ерітінділер түзеді.

Протеиндер, нуклеин қышқылдары және мукоиттық қышқылдар биологиялық макромолекулалар болып табылады. Қан плазмасындағы немесе цитоплазмадағы коллоидтық ерітінділерден басқа макромолекулалар организмде ұлпалардың құрылымдық тораптарын түзеді. Олардың айналымдық және қозғалыссыз күйлерінің аралығында үнемі алмасу болып отырады. Сонымен қатар макромолекулалар динамикалық оқ тәрізді құрылысқа ие және олар қайтымды өзгерістерге ұшырауы мүмкін.

Макромолекулалар оптикалық, магниттік және термодинамикалық қасиеттерге ие. Адамның клиникасында түсінуге қажет мәселе – бұл тәжірибелік қызмет барысында организмнің күйзеліс күйге түскен кезінде тірі материядағы ішкі атомо-молекулалық бұзылудың үлкен көрінісі. Маромолекулалар полимакромолекулалық құрылымдарға қосылып, биологиялық жүйелер түзеді, бұл жүйелер жаңа биофизикалық қабілеттерге ие. Күйзеліс (шок) кезіндегі бұл жүйелер маңызды рөлге ие.

I. Генетикалық ақпаратты сақтаушы жүйе (нуклеин қышқылдары) организмнің күйзеліске қайтарған жауап реакциясын реттейді

II. Биологиялық ақпаратты қабылдайтын, анализдейтін және сақтайтын жүйе (неврондық белоктар) күйзелістік-гендік жарақатқа жауап реакциясынын генерализациясын қамтамасыз етеді.

III. Заттардың пассивті және активті өткізгіштігінің жүйелері (липопротеиндер, мембраналар) қалыпты эллективтілікті өзгертуге тырысады.

IV. Биокатализдік жүйелер (гормондар, витаминдер, энзимдер) организмнің эргональдық көздері болып табылады және барлық гемореодинамикалық және метаболиздік реакцияларға жауап қайтаруды басқару.

V. Контрактильді жүйе (актомиозин) организмнің жауап қайтару реакциясы қашу немесе күрестің басталу ретінде көрінсе қолданылады; күйзеліске жауап қайтару ракциясы «эндогенді метаболиздік күрес» ретінде болған адамның актомиоздық жүйесі энегияны және метаболиздік субстратты тиімді тасымалдауға ат салысады.

Молекулалық және клеткалық жүйелер.

Кез-келген биологиялық жүйені зерттеу барысында мынадай сұрақ туындайды: бұл жүйе қалай жұмыс істейді? Биофизика алдымен жүйенің өзін зерттейді, кейін жүйенің әрекетіне сәйкес модель жасайды, одан кейін жасалынған модельді тексеріп, нақтылайды. Модельді жасау барысында негізгі рөлді кинетикалық және термодинамикалық көрсеткіштер алады. Биофизикалық әдістермен зерттеуге болатын биологиялық процесстер – жоғары организмдердегі жарықты және дыбысты қабылдау,бұлшықеттің жиырылуы, нервтік импультің өтуі, мембраналық каналдар мен рецепторлардың жұмысы, митохондриялардағы энергия алмасу, гендер экспрессиясын реттеуге қатысатын белоктардың қызметі, ферменттердің әсер ету механизмдері. Бұл процесстердің барлығын зерттейтін эксперименттік тәсілдер әртүрлі, бірақ кез-келген зерттеу барысында процесстің энергетикасын зерттейді.

Компьютерлік анализ және модельдерді жасау.

Компбютерлердің пайда болуымен биологиялық жүйелердің моделдерін жасау және математикалық әдістерді қолданусапалы деңгейлерге жетті. Компьютерсіз рентгенқұрылымдық және ЯМР мағлұматтарын тез өңдеу, күрделі модельдерді жасау мүмкін болмас еді. Адекватты модельдерді жасау үшін көп мөлшердегі молекулалардың қасиеттерін және бөлшектерін немесе әртүрлі салмақты жүйелердің әрекеттерін анализдеу қажет. Мұндай күрделі феномендердің және процесстердің модельдері жасалынады: ЕС, жарықты және дыбысты қабылдау, қан айналымы, бұлшық еттің жиырылуы, метаболизм өнімдерінің организмде орналасуы.

Бақылау сұрақтары:

1.Молекулалық және клеткалық жүйелерге анықтама бер

2.Компьютерлік анализ және модельдерді жасау қалай іске асды?

Әдебиеттер: 7.1.1-7.1.4. ( негізгі), 7.2.1-7.2.4 ( қосымша )
Модуль 1 Биологиялық химияның, жасушалық және молекулалық биофизиканың қазіргі заманғы мәселелері

6 тақырып: Клеткалық процестердің биофизикасы

Дәріс жоспары:

Биологиялық химияның қазіргі заманғы мәселелері

Клеткалық және молекулалық биофизика
Клеткалық биофизика биологиялық мембраналардың, олардың молекулалық орналасуын, белоктық және липидтік кешендердің конформациялық қозғалғыштығын, иондық каналдардың қызметтік механизмдері мен молекулалық құрылысын, клеткаралық өара әсерлерді зерттейді.

Клетканың беткі аппараты 3 компоненттен тұрады: мембрана үстілік кешен – гликокаликс, қалыңдығы 10-20 нм; плазмалемма және мембрана астылық кешен. Клеткада клетка қабығы шекара қызметін атқарады және цитоплазманы қоршаған ортадан бөліп тұрады, әрі ортамен байланысын қамтамасыз етеді.

Плазмалемманың құрылымы (П). Гликокаликс полисахаридтен, белоктан (гликопротеин) және майлардан (гликолипид) тұрады. Мембранаға ішінен цитоплазманың қалыңдығы 0,1-0,5 мкм болатын кортикальді қабығымен жалғасып жатады, бұл бөлімде рибосомалар мен көпіршіктер болмайды, бірақ құрамында жиырылғыш белоктары бар микротүтіктер мен микрофиламенттер кездеседі. Белоктық бөліктердің жартысы клетка қабығының сыртқы бетіне дейін шығып тұратын олигосахаридтердің (гликопротеиндер) молекулаларымен байланысады. Олигосахаридтер липидтермен де байланысады. Гликолипидтердің және гликопротеиндердің көміртегілік бөліктері клетканың бетіне теріс заряд береді, гликокаликстың негізін құрайды, көміртектік бөліктері рецепторлардың қызметін атқарады, олар клеткаға көрші клетканы және клеткаралық затты тануға, олардың адгездік (жабысу)әсерлерін тануға мүмкіндік жасайды. Гликокаликстің құрамына кейбір авторлар көміртектік компоненттерден басқа перифериялық мембраналық және жартылай интегральды белоктарды қосады, бұлардың қызметтік бөліктері мембрананың үстінде орналасқан (иммуноглобулиндер). Гликокаликсте гистосәйкестілік рецепторлары, кейбір ферменттер, гормондардың рецепторлары орналасқан.

Плазмолемма клеткалық мембраналардың ішінде ең қалыңы (7,5-11 нм). Электронды микроскоппын бақылағанда олда басқа мембраналар сияқты үш қабатты құрылымнан тұрады, оның екі қабаты электронды тығыз, екеуінің ортасында ашық қабат орналасқан.оның молекулалық құрылысы сұйық-мозаикалық модельмен сипатталады. Ол липидтік (фосфолипид) биқабаттан тұрады, бұлармен белок молекулалары байланысқан.

Плазмалемманың қызметі оның орналасуымен байланысты:


  • көрші клетканы тану және оларға беку;

  • клеткамен клеткааралық затты және оған бекіп тұрған элементтерді (талшықтар, базальді мембрана) тану;

  • заттарды және бөлшектерді цитоплазмаға және цитоплазмадан тасу;

  • сигнальды молекулалармен (гормондармен, медиаторлармен) өзара әсер, бұ оның бетінде маманданған рецепторлардың орналасуына байланысты;

  • клетканың қозғалуы (псевдо-, фило-, ламеллоплодиялар) – плазмолемманың цитоқаңқаның жиырылғыштық элементтерінің арқасында.

Эукариоттық клетканың ішкі құрылысының жоғары ретпен орналасуы оның көлемінің компартментациясымен байланысты – «ұяшықтарға» бөлінуі, химиялық (ферменттік) құрамының бөлшектерімен ерекшеленеді.

Компартментация клеткада заттардың және процесстердің бөлінуіне мүмкіндік береді. Жеке компартмен органелламен (лизосома) немесе оның бөлімімен (митохондрияның ішкі мембранасымен шектелген кеңістік) көрсетіледі.

Мембраналық тасымалдау. Мембраналық тасымалдау кезінде қандай да бір заттың молекулаларын бір бағытта тасымалдау немесе әртүрлі екі молекуланың бір немесе қарама-қарсы бағыттарда тасымалданады.

Пассивті тасымалдау кезінде қарапайым (оттегінің, судың, көмірқышқыл газының ұсақ молекулалары) және жеңілдетілген (каналдар, тасымалдағыш белоктар арқылы) диффузияны көрсетеді – энергияны жұмсауды қажет етпейтін прцесстер.

Активті тасымалдау энергияны көп мөлшерде қажет ететін процесс, бұл кезде молекулалар тасымалдағыш белоктардың көмегімен электрохимиялық градиентке қарама-қарсы тасымалданады (натрийлі-калийлі насос). Натрий иондары цитоплазмадан заттарды шығарады, ал калий иондары цитоплазмаға тасымалдайды, бұл клетканың көлемін бірқалыпты сақтайды (осмостық қысымды реттеу арқылы), сонымен қатар мембраналық потенциалды сақтайды.

Жеңілдетілген тасымалдау. Иондарды жеңілдетіп тасымалдау ерекше трансмембраналы белоктармен тасымалданады – белгілі бір иондарды таңдап тасымалдаумен қамтамасыз ететін ионды каналдар арқылы тасымалдану.

Эндоцитоз – клетканың сыртындағы материалдарды тасымалдау. Эндоцитоздың түрлері пиноцитоз және фагоцитоз.

Экзоцитоз – клетканың ішіндегі материалдарды тасымалдау.

Трансцитоз – эндоцитоз бен экзоцито белгілерін біріктіретін клеткалардың түріне тән процесс. Мембраналық рецепторлар гликопротеиндер болып табылады, олар клеткалардың цитолеммасында орналасқан және өздерінің лигандаларымен жоғары маманданып байланысу қабілетке ие.

Олар келесідегідей қызметтерді атқарады:



  • белоктар мен ионды каналдардың конформациясын өзгерте отырып плазмолемманың өткізгіштігін реттейді;

  • кейбірт молекулалардың клеткаға енуін реттейді;

  • клетка сыртындағы стгналдарды клетка ішілік сигналдарға айналдырып датчиктер ретінде әсер тетеді;

  • клетка сыртындағы молекулаларды цитоқаңқамен байланыстырады. Бұл рецепторлар интегриндер деп аталады, клетка мен клетка және клетка аралық заттардың компоненттері арасындағы байланыстарды қалыптастырады.

Бақылау сұрақтары:

1.Клеткалық биофизика деген не?

2.Биофизикалық процестерді ата?

Әдиебеттер: 7.1.1-7.1.4. ( негізгі), 7.2.1-7.2.4 ( қосымша )


Модуль 1 Биологиялық химияның, жасушалық және молекулалық биофизиканың қазіргі заманғы мәселелері

7 тақырыбы: Метаболизмнің реттелуі

Дәріс жоспары:

Метоболизмнің реттелуі

Метоболизм процесстері

Метаболизм немесе зат алмасу – тіршілікті сақтау үшін тірі организмде пайда болатын химиялық реакциялардың жиынтығы. Бұл процесстер организмдерге өсу мен көбеюге,өзінің құрылымын сақтауға және қоршаған ортаның әсерлеріне жауап қайтаруға мүмкіндік береді. Метаболизмді әдетте екі кезеңге бөледі: катаболизм барысында күрделі органикалық заттар қарапайымға дейін деградацияланады; анаболизм процесі кезінде энергия жұмсалып белоктар, қант, липидтер және нуклеин қышқылдары сияқты заттар синтезделеді. Зат алмасу организмнің клеткалары мен клетка аралық сұйықтық арасында жүреді, тұрақтылығы қан алмасумен сақталады: капиллярлардың өткізгіш қабырғалары арқылы капиллярларға қан өткен уақытта қан плазмасы интерстициальды сұйықтықпен 40 рет толығымен жаңарады. Зат алмасудың химиялық реакциялардың бөлімдерін метаболизмдік жолдармен атайды, бұларда ферменттердің қатысуымен биологиялық маңызды молекулалар басқаларға айналады. Ферменттер метаболизмдік процесстерде маңызды рөл атқарады, өйткені:



  • биологиялық катализаторлар ретінде әсер етеді және химиялық реакцияның активациясының энергиясын төмедетеді;

  • клетканың ортасының немесе басқа клеткалардан келген сигналдардың жауабына метаболизмдік жолдарды реттеуге мүмкіндік береді.

Катаболизм деп қанттардың, майлардың, аминқышқылдарының ірі органикалық молекулаларының ыдырауы жүретін метаболизмдік процессті айтады. Катаболизм барысында анаболизм реакциясы үшін (биосинтез) қажет қарапайым органикалық молекулалар түзіледі. Катаболизм реакциясы кезінде организм тағамның қорытылуы процесінен алынған органикалық молекулалардың химиялық байланыстарының энергиясын ауыстырып энергияны мобильдейді: АТФ түрінде.

Анаболизм – энергия жұмсап күрделі молекулалардың биосинтезделетін метаболизмдік процесстердің жиынтығы. Клетканың құрылымына кіретін күрделі молекулалар қарапайым молекулалардан синтезделеді. Анаболизм үш кезеңнен тұрады, олардың әрбіреуі арнайы ферментпен катализденеді. Бірінші кезеңде алғы молекулалар синтезделеді, мысалы, аминқышқылдары, моносахаридтер, терпеноидтар және нуклеотидтер. Екінші кезеңде алғы молекулалар АТФ энергиясын жұмсап белсенді формаға айналады. Үшінші кезеңде белсенді мономерлер күрделі молекулаларға қосылады, мысалы, белоктар, полисахаридтер, липидтер және нуклеин қышқылдары.

Гомеостаз деп организмнің ішкі ортасының тұрақтылығын айтады.

Метаболизмнің реттелуі организмдерге сигналдарға жауап беруге және қоршаған ортамен өзара белсенді әсерлесуге мүмкіндік береді. Фермент жағдайында реттелу сигналдарға жауап қайтаруының белсенділігі жоғарылаумен және төмендеумен қорытындыланады. Екінші жағынан фермент метаболизмдік жолға бақылау жасайды, берілген метаболизмдік жол ферменттің белсенділігінің өзгеруінен бастап эффект ретінде анықталады.

Метаболизмнің реттелуінің бірнеше деңгейлерін бөледі. Метаболизмдік жолда субстраттың немесе өнімнің деңгейінде өзіндік реттелу жүреді.

Бақылау сұрақтары:

1.Метоболизм дегеніміз не?

2.Метобализмнің реттелуін сипаттаңыздар.

Әдиебеттер: 7.1.1-7.1.4. ( негізгі), 7.2.1-7.2.4 ( қосымша )
Модуль 2 Молекулалық биологияның қазіргі мәселелері

8 тақырыбы: Молекулалық биологияның қазіргі мәселелері

Дәріс жоспары:

Молекулалық биологияның мәселелері


Молекулалық биология тіршіліктің негізгі қасиеттері мен көрінісін молекулалық деңгейде зерттейді. Молекулалық биологияның негізгі бағыттары: клеткалардың генетикалық аппаратының құрылымдық-қызметтік ұйымдасуын зерттеу және тұқымқуалау ақпаратының жүзеге асырылу механизмін (молекулалық генетика), вирустардың клеткамен өзара әсерінің молекулалық механизмдерінің зерттеулері (молекулалық вирусология), организмнің иммундық реакцияларының заңдылықтарын зерттеу (молекулалық иммунология), организмдердің жеке дамуы және клеткалардың мамандануы барысында әртүрлі сапалы клеткалардың пайда болуын зерттеу (дамудың молекулалық биологиясы) және т.б. Молекулалық биология 50-ші жылдары биохимиядан бөлініп дербес ғылым ретінде дамыды. Молекулалық биологияның пайда болуын 1953 жылға датқызады, бұл уақытта Дж.Уотсон мен Ф.Криктің ДНҚ молекуласының кеңістіктік құрылымы туралы жұмыс жарияланды. Молекулалық биологияның қалыптасуына классикалық генетиканың, микробиологияның, вирусологияның ойлары мен әдістері, нақты ғылымдардың жетістіктерін қолдану – физика, химия, математика, кристаллография, әсіресе рентген құрылымдық анализ үлкен рөл атқарды.

Молекулалық биологияның негізгі объектілері вирустар, соның ішінде бактериофагтар, клеткалар және субклеткалық құрылымдар (ядро, митохондрия, рибосомалар, хромосомалар, клеткалық мембраналар), сонымен қатар макромолекулалар (белоктар, нуклеин қышқылдары) болып табылады. Молекулалық биологияның аса ірі жетістіктері – кейбір белоктардың құрылымдарын ашу және олардың құрылымы мен қызметінің арасындағы байланыстарды анықтау (М. Перуц, Дж. Кендрю, Ф. Сенгер, К. Анфинсен және т.б..), нуклеин қышқылдары мен рибосомалардың биологиялық қызметтерінің механизмдері мен құрылымын анықтау (Дж. Уотсон, ф. Крик, Р. Холли және т.б.), генетикалық кодты ашу (М. Ниренберг, С. Очоа), кері транскрипцияның ашылуы (Ф. Крик, Ф. Жакоб, Ж. Mono), нуклеин қышқылының ашылуы (А. Корнберг, С. Очоа), вирустардың құрылымының және олардың репликациясының ашылуы, генетикалық инженерияның әдістерінің әзірленуі (П. Берг, В. Арбер, Г. О. Смит, Д. Натане), генді синтездеу (Х.Корана) және т.б. молекулалық биологияның алдында мынадай міндеттер тұр: қауіпті өсудің молекулалық негіздерін зерттеу, тұқымқуалайтын ауруларды ескерту, катализдің молекулалық негіздерін анықтау, гормондардың әрекетін, улы және дәрілік заттарды анықтау, естің механизмін тану, нервтік процесстердің табиғатын анықтау. Гендік инженерияның дамуы үлкен маңызға ие, бұл жануарлар организмінің генетикалық аппаратына ота жасауға мүмкіндік береді. Молекулалық биология биохимиямен, биофизикамен, биоорганикалық химиямен бірлесіп ортақ жалпы бағытқа біріктіреді – физико-химиялық биология.

Кез-келген организмде әрбір уақытта көптеген биохимиялық реакциялар жүріп жатады, бұларда ірі және ұсақ, қарапайым және күрделі, органикалық және бейорганикалық молекулалар қатысады. Барлық осы реакциялар организмнің жағдайына және қажеттілігіне сәйкес реттеліп отырады. Бұл процесстерде маңызды рөлге үлкен молекулалардың екі класы ие – белоктар және нуклеин қышқылдары.

Бақылау сұрақтары:

1.Молекулалық биологияның мәселелерін атаңыздар.

2.Молекулалық биологияның маңыздылығы қандай?

Әдебиеттер: 7.1.1-7.1.4. ( негізгі), 7.2.1-7.2.4 ( қосымша )
Модуль 2 Молекулалық биологияның қазіргі мәселелері

9 тақырыбы: Молекулалық патология

Дәріс жоспары:

Молекулалық патологияның түрлері

Патология негіздері

Молекулалық патология патология саласындағы жаңа пән жәнеоргадардағы, ұлпалардағы және биологиялық сұйықтықтардағы молекулаларды зерттеу негізінде ауруларды зерттееу және диагностикасы аумағында жұмыстар жүргізеді. Бұл ғылыми пән мыналарды қамтиды: адамның ісік ауруларының диагностикасы мен классификациясына қатысты молекулалық-генетикалық тәсілдердің дамуын, ауруды емдеуге және дамуына жауап қайтару үшін болжамды биомаркерлерді жобалау және тексеру, канцерогенезді қамтамасыз ететін қоршаған орта мен өмір сүру салтының факторлары.

Молекулалық патологияның маңызды бағыттарының бірі биологиялық өзгерістерді анықтау, бұлар көптеген жүре пайда болатын және тұқым қуалайтын аурулардың пайда болуына әсер етеді. Мұндай аурулардың қатарына альдегидтік ауру жатады, бұл ауру кезінде тұтас организмдегі және клеткалардағы альдегидтік алмасуда өзгерістер пайда болады.

Альдегидеттер кез-келген организмнің тіршілігі үшін қажет. Клеткада және биологиялық сұйықтықтарда альдегидтердің артуы немесе төмендеуі көптеген ауыр аурулардың туындауына себепші болады. қалыпты күйде альдегидтер алмасу реакцияларына қатынасады. Бұл процесске әртүрлі мултиэнзимді жүйелер қатысады. Альдегидтер айналымының ферменттерінің синтезі мен белсенділігіне жауап беретін құрылымдық немесе реттегіштік гендердің мутациясының әсерінен пайда болған осы жүйелердің кез-келген бөліміндегі өзгерістер альдегидтердің жинақталуының аномалиясына әкеледі, көп жағдайда оның құрылымы мен кешендік қосылыстарының түзілуінің өзгеруіне әкеледі.

Клеткаларда альдегидтердің жинақталуы артса онда гиперальдегидогенез, ал жетіспесе гипоальдегидогенез деп аталады. Альжегидтер айналымында қай ферментті дефект өзгеріске ұшыратса, соған байланысты гипер және гипоальдегидогенз түрін ажыратады. Сонымен қатар бұл аурудың әртүрлі нысандары бар, бұл клеткада энзимді дефектінің оқшаулануымен анықталады. Мысалы, альдегидтердің аномальді жинақталуы тек бір органда болса, нақты қаңқа бұлшықетінде болса (гиперальдегидоздың бұлшықеттік нысаны). Құрылымы бойынша әртүрлі альдегидтер органдарда жинақталып (бауыр, бұлшықет және т.б.) аурудың әртүрлі нысандары мен түшелерінің пайда болуына әсер етеді. Алғашқы белгілерінің пайда болуына байланысты альдегидогененозды бастапқы, жас және ересек деген нысандарға бөледі. Бір науқаста көптеген ферменттік дефектілердің пайда болуы сирек жағдайда кездеседі. Альдегидтік аурудың түрлері мен нысандарының көптеп кездесуі бұл ауруды зерттеуді және диагностикасын қиындатады.

Альдегидогенезді мындай аураларға жатқызуға болады: гликогеноз, гликолипидоз, гликопротеиноз және т.б.

Альдегтдогенездің клиникалық картасы басқа аурулардың клиникалық картасына ұқсас болып келеді. Осыған байланысты альдегидогенездің де басқа энзимопатиялар сияқты диагностикасын анықтау біршама қиындықтар туғызады. Альдегидогенездің классикалық клиникалық картасы – бұл алкогольдік ішімдіктерге және наркотоксикоманияға, дәрілік құштарлықтар кезіндегі абстинентті синдром. Бұл аурудың басқа нұсқалары фармокологиялық препараттармен байланысты болуы мүкін.

Альдегидтік аурудың диагностикалық әдістері:

1.организмнің биологиялық сұйықтықтарында (альдегидтер, спирттер, лактаттар, пируваттар) негізгі метаболиттердің құрамын анықтау.

2.АДГ және АлДГ ферменттерінің белсенділігін анықтаумен қатар толеранттылыққа қызметтік сынамалар (этанол, ацетальдегид, лактат, пируват)

3.Ұлпалардың биопсиясы және АДГ және АлДГ ферменттерінің белсенділігін анықтау.

4.Эксперименттік моделге зерттеу жүргізу – альдегидтік ауруға (гиперальдегидозды моделдеу - АлДГ-нің жетіспеушілігі, гипоальдегтдозды моделдеу – гипериндукция АлДГ)

Бақылау сұрақтары:

1.Патологиялық биологияға анықтама беріңіздер.

2. Альдегидтік аурудың диагностикалық әдістерін атаңыздар.

Әдебиеттер: 7.1.1-7.1.4. ( негізгі), 7.2.1-7.2.4 ( қосымша )




Модуль 2. Молекулалық биологияның қазіргі мәселелері.



Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет