Эпигенетика. Биология, 11 сынып, дидактикалық материал.

Негізгі идея:

  Эпигенетика – ДНҚ және РНҚ ның бірінші реттік құрылымдарын өзгертпейтін тұқымқуалаушылық пен өзгергіштік механизмдерін зерттейтін генетиканың саласы

Теориялыұ материал

1-ші қосымша

Эпигенетиканың молекулалық негізі

Эпигенетика - гендік экспрессиядағы тұқым қуалайтын белгілердің өзгеруі, ол ДНҚ тізбегінің өзгеруіне жатпайды. Басқаша айтқанда, бұл генотипті өзгертпестен фенотиптің өзгеруі. ДНҚ-ның гендік экспрессиясының реттегіш аймақтарына қосылған репрессорлы ақуыздар. Эпигенетика табиғи және жүйелі түрде жүреді, бірақ оған сыртқы және ішкі орта, жас және ауру жағдайлары себеп болуы мүмкін. Гистон модификациясы, ДНҚ метилизациясы және кодталмайтын РНҚ (ncRNA) геннің үнсізденуі - эпигенетиканы бастайтын және қолдайтын механизм. Басқа эпигенетикалық процестерге парамтациялау, Х хромосомасын инактивациялау, басып шығару, бетбелгі және клондау кіруі мүмкін. ДНҚ зақымдануы эпигенетикалық өзгерістерге де әкелуі мүмкін. Эпигенетикада болатын өзгерістер жасушаның бөлінуінен жасушаның өмір сүру ұзақтығына дейін созылады немесе ДНҚ тізбегінің өзгеруіне қатыспай көптеген ұрпақтар үшін сақталуы мүмкін; моногенетикалық факторлар организмнің гендерін басқаша ұстауға көмектеседі. Эпигенетикалық альтерацияның мысалы - жасушалық дифференциация процесі. Эпигенетикадағы өзгерістер ДНҚ-ның нуклеотидтік тізбегін емес, гендердің модификациясын тудырады. Бұл өзгерістер ұрпақтан ұрпаққа трансгенерациялық эпигенетикалық мұра деп аталатын процесс арқылы берілуі мүмкін.

Эпигенетикада ДНҚ-ның сыртқы модификациялары гендерді «қосады» немесе «өшіреді». ДНҚ метилденуі- эпигенетиканың жақсы мысалы. ДНҚ молекуласының бір бөлігіне метил тобының қосылуы белгілі гендердің көрінуіне жол бермейді. Гистон модификациясы - эпигенетикаға тағы бір мысал. Егер гистон ДНҚ-ны қатты сығып алса, бұл жасушаның гендерді оқуға әсер етеді.

Хроматин құрылысы

Хроматин біздің жасушаларымыздың ядросында орналасқан

Хроматин - бұл эукариотты жасушалық бөлу кезінде хромосомаларды құрастыратын ДНҚ және белоктардан тұратын генетикалық материалдың массасы. Хроматин біздің жасушаларымыздың ядросында орналасқан.

Хроматиннің негізгі функциясы ДНК-ны аз көлемде және ядрода орналасуы мүмкін ықшам блокқа қысу. Хроматин гистондар және ДНҚ деп аталатын шағын ақуыздардың кешендерінен тұрады. Тистондар ДНК-ны нуклеозом деп аталатын құрылымдарға ДНҚ-ны орап алуға болатын базаны ұсына отырып ұйымдастыруға көмектеседі.

Нуклеозома оттомер деп аталатын сегіз гистон жиынтығына оралған 150-ге жуық базалық жұптың ДНҚ тізбегінен тұрады. Бұдан әрі нуклеосом хроматин талшығын алу үшін бүктеледі. Хроматин талшықтары хромосомдарды қалыптастыру үшін боялған және конденсацияланған. Хроматин ДНҚ-ның репликациясы , транскрипциясы , ДНҚ-ны жөндеу, генетикалық рекомбинация және жасушалық бөлу сияқты көптеген жасушалық процестердің пайда болуына мүмкіндік береді.

Эхроматин және гетерохроматин

Жасушадағы хроматин клеткалық циклдегі жасушаның сатысына байланысты әртүрлі дәрежедегі тығыздалуы мүмкін. Ядрода хроматин эхроматин немесе гетерохроматин ретінде бар. Циклдің межелік кезеңінде, жасуша бөліспейді, бірақ өсу кезеңі жүреді. Хроматиннің көп бөлігі эхроматин деп аталатын шағын компакт түрінде болады. ДНҚ-ның көп бөлігі эхроматинге әсер етіп, репликацияға және ДНҚ-ның транскрипциясын жасауға мүмкіндік береді. Транскрипция кезінде ДНҚ қос спиралі ақуыздардың көшірілуін кодтайтын гендерге рұқсат беру үшін ашылады және ашылады.

ДНҚ-ның репликациясы және транскрипциясы клеткаға ДНҚ, протеиндер мен органеллаларды синтездеу үшін қажет ( митоз немесе миоз ). Хроматиннің аз пайызы межфаза кезінде гетерохроматин ретінде бар. Бұл хроматин тығыз оралып, ген транскрипциясын өткізуге мүмкіндік бермейді.

Эхроматинге қарағанда, гетерохроматин бояғыштармен көмескіленеді.

Хромосома құрылысы:

Хромосомалар (хромо… және грек. soma — дене)  — жасуша ядросында болатын, гендерді тасымалдайтын және организмдер мен жасушалардың тұқым қуалау қасиеттерін анықтайтын органоидтар. Хромосомалар өздігінен көбейе алады, өзіндік атқаратын қызметі мен арнайы құрылымы бар және оны келесі ұрпақта сақтай алады. Хромосомалар терминін алғаш рет неміс ғалымы В.Вальдейер ашты (1888). Ол хромосомаларды негізгі бояғыштармен қарқынды боялатын тығыз денешік деп атады. Бірақ хромосомалардың сыртқы пішіні жасуша циклінің әр түрлі сатыларында өзгеріп отырады. Митоз және мейоз процестерінің метафаза кезеңінде хромосомалардың морфологиясы жарық микроскопының көмегімен анық көрінетін құрылымға енеді. Көптеген өсімдіктер мен жануарлардың дене жасушаларындағы хромосомалар ұрықтану процесі біреуін аналықтан, ал екіншісін аталықтан алған екі хроматидтерден (ұзынша жіпшелер) тұрады. Мұндай хромосомалар гомологты деп аталады. Мейоз процесінен өткен жыныс жасушаларында гомологты хромосомалардың тек біреуі ғана болады. Клеткадағы хромосомалардың толық жиынтығы кариотип деп аталады. Прокариоттар мен вирустарда хромосомалар болмайды. Оларда тұқым қуалау негізі ретінде әдетте бір жіпшелі немесе сақина тәрізді дезоксирибонуклеин қышқылы немесе рибонуклеин қышқылы болады және олар цитоплазмадан ядро қабықшасы арқылы оқшауланбайды. Клеткалық және тіршілік циклдері барысында хромосомалардың сыртқы көрінісінің өзгеріп отыруы олардың қызметінің ерекшеліктеріне байланысты. Ал хромосомалардың жалпы құ-рылымдық негіздері, биологиялық түрге байланысты әр түрлі болуы және ұрпаққа үздіксіз беріліп отыруы өзгеріске ұшырамайды. Бұған әр түрлі организмдердің хромосомаларын генетикалық, цитол. және биохимиялық зерттеулердің нәтижелері дәлел бола алады және олар тұқымқуалаушылықтың хромосомдық теориясының негізін құрайды. 1928 ж. хромосомалардың ең алғашқы молек. түрдегі үлгісін орыс ғалымы Н.К. Кольцов (1872 — 1940) ұсынды. Эукариоттардың хромосомалардағы ДНҚ молекуласы гистондық және гистондық емес белоктармен байланысып, кешен құрайды. Аталған белоктар ДНҚ-ның хромосомаларда жинақталып, оралған күйде болуын және жасушадағы РНҚ-ын синтездеу қабілетінің реттеліп отыруын қамтамасыз етеді (қара Транскрипция). хромосомаларға тұқым қуалау ақпаратының жазылуы ДНҚ молекуласының құрылымымен іске асырылады. Клеткадағы хромосомаларда ДНҚ молекуласының 99%-ға жуығы жинақталған, ал қалған 1%-ы басқа жасушалық органоидтарда (хлоропластар, митохондриялар) болады. Хромосомалар жасушада өте күрделі құрылымға ие және олар өте маңызды қызметтер атқарады. Хромосомалар құрылымын және қызметін зерттеу қазіргі заманғы биологияның өзекті мәселелерінің біріне жатады. Әсіресе, 20 ғасырдың 60 — 70-жылдары хромосомалар құрылымының молек. негізін түсінуге молекулалық генетиканың дамуына байланысты қол жетті. Бұл жаңалықтар тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясындағы негізгі заңдылықтарды дәлелдеп, онан әрі дамытуға мүмкіндік береді.Эпигенетика – наследуемые изменения генной активности, которые не закодированы в последовательности ДНК.