АМИН?ЫШ?ЫЛДАР


АМИНҚЫШҚЫЛДАР
Аминқышқылдар – молекуласында амин (~NH2) және карбоксил (-СООН) топтары бар органикалық қосылыстар:H2N-CH2-COOH (аминсірке қышқылы (глицин))Аминқышкылдарын радикалындағы сутек атомдары амин тобына алмасқан карбон қышқылдарының туындылары ретінде қарастыруға болады. Кейбір аминқышқылдарының құрамында екі аминтобы, гидроксил тобы, тиол тобы — SH, екі карбоксил тобы болады.Құрамында әр түрлі функционалды топтары болғандықтан, аминқышқылдары гетерофункционалды қосылыстарға жатады. Аминқышқылдары табиғатта көп таралған: белоктардың, пептидтердің және т.б. физиологиялық белсенді қосылыстардың кұрамына кіреді және бос күйінде де кездеседі. Тіршілік үшін аса маңызды қосылыс белок молекуласы аминқышқылдар қалдықтарынан құралатындықтан, олардың маңызы өте зор. Белок биосинтезіне жиырма шақты а-аминқышқылдары қатысады. Олардың біразы алмаспайтын аминқышқылдары. Олар организмде синтезделмейді немесе өте аз мөлшерде синтезделеді, сондықтан олардың организмге қажеттілігі тек қана тағаммен қамтамасыз етіледі.ТолығырақТабиғатта аминқышқылдардың 150-ден астам түрі бар. Олардың 20-сына жуығы ақуыздар түзілісінде аса маңызды қызмет атқаратын мономер блок-топшалар. (А.миқышқылдардың белок құрамыиа енгізілуі тәртібін тектік код есептейді). Аминқышқылдары барлық ағзалардың зат алмасу процесіне қатысып гормондар витаминдер мидиаторлар пуринді және пиримидинді азоттық негіздердің алқолоидтердің т. б. гормондар биосинтезінің негізгі қосылыстарын түзу қызметін атқарады. Микроапалардың көпшілігі өздеріне керекті аминқышқылдарын синтездейді. Адам мен барлық жануарлар аминқышқышқылдарын өздері түзіле алмағандықтан оларды дайын түрінде ішіп-жейтін қорегіне алады. Қазіргі кезде адам және жануарлардың тамағына косылатын аминқышқылдары биотехнологиялықсинтездеу HYPERLINK "http://tema-info.ru/wp-admin/post-new.php%D3%99" \t "_blank" http://tema-info.ru/wp-admin/post-new.phpә;дісімен (химия және микробиология) игеріледі. Сонымен қатар олар өнеркәсіптік полиамидтер– бояулар мен дәрі-дәрмек шығаруда да үнемі пайдаланылатын өнім.Амин қышқылдары барлық тірі организмдерде жүретін азотты заттар (гормондардың, витаминдердің, медиаторлардың, пурин және пиримидин негіздерінің, алкалоидтардың т.б. заттардың негізгі де бастапқы қосылыстары болып саналады) алмасуына қатысады, жануарлар мен өсімдіктер организмдерінің барлық ақуыздарының (протеиндерінің) мономерлері қызметін атқарады. Жасушалардағы протеиндер биосинтезіндегі амин қышқылдарының ақуыздағы орындарын генетикалық код анықтайды. Микроорганизмдер мен өсімдік организмдерінің көпшілігінде, оларға қажет амин қышқылдарының барлыгы түгелімен, аталган организмдерде түзіледі, ал адам мен жануарлар организмдерінде алмаспайтын амин қышқылдары түзілмейді, олар тек дайын түрінде ғана тамақ пен азықтың құрамымен организмге келеді.Атаулары және изомерлеріАминқышқылының қарапайым өкілі — аминсірке қышқылы NH2—СН2—СООН. Аминқышқылдарын көбіне қалыптасып кеткен тривиальді атаумен, мысалы, аминсірке қышқылын глицинлеи атайды.Аминқышқылдарының изомерленуі көміртек тізбегінің изомерленуімен және амин тобының орналасуы бойынша анықталады. Атау үшін карбоксил тобы бар көміртек атомынан бастап нөмірлейдіХалықаралық номенклатурадан басқа көміртек атомдарын грек алфавиті әріптерімен белгілеп атау да қолданылады. Бұл жағдайда белгілеу карбоксил тобынан кейінгі көміртек атомынан басталады.онспект
Аминдер
Аминдерді аммиактағы сутегі атомдарының алкил (R-) топтарына алмасқан қосылыстар деп қарайды. Біріншілік, екіншілік, үшіншілік аминдерде 1,2,3 сутегі атомдары радикалдарға ауысқан.
Аминдердің изомериясы көміртек тізбегіндегі амин тобының орнына, олардың санына және азот атомымен байланысқан радикалдар құрылысына байланысты.
Аминдерді алу
1.Спирттер мен аммиактың буларын 3000С температурада катализатор (АІ2О3; ТhO2) арқылы өткізсе, аминдер қоспасы (біріншілік,екіншілік,үшіншілік) алынады:
2. Аммиакпен галогентуындыларға әрекет етсе, әр түрлі аминдер тұздарының қоспасы алынады.
3. Қышқылдар амидтері гипобромит не гипохлорит әсерінен айрылады да біріншілік аминдер береді (Гофман реакциясы):
4.Катализаторлар қатысында (Pt, Pd, Ni)нитроқосылыстар тотықсызданады:
5. Тотықсыздандырғыштар не катализаторлар Pt, Pd, Ni қатысында сутегімен нитрилдер біріншілік аминдер түзеді.
ал изоцианидтер екіншілік аминдерді береді:
R- NС + 2Н2 → R – NН – СН3
Физикалық және химиялық қасиеттері
Қарапайым аминдер-метиламин, диметиламин, триметиламин газдар, суда жақсы ериді, аммиак сияқты иісі бар. Басқа төменгі аминдер-аммиак иісті сұйықтар. Күрделі аминдер ұнамсыз (жағымсыз) балық иісті сұйықтар.
Жоғарғы аминдер қатты, суда ерімейтін, иіссіз заттар.
Химиялық қасиеттері аммиакқа ұқсас.
1. Аминдердің сулы ерітінділері негіздік орта көрсетеді:
R- NН2 + НОН « [RNН3]+ + OН-
2. Аминдер минералды қышқылдармен әрекеттесіп, аммоний тұздарын түзеді:
R-NН2 + НСl → R – NН3+Сl- – алкилге ауысқан
Аминдердің негіздік қасиеті аммиактан жоғары.
3. Біріншілік және екіншілік аминдер сонымен бірге әлсіз қышқылдық қасиеттер көрсетеді,олар сілтілік металдармен тұздар-алкил-не диалкиламидтер түзеді:
2R2NН + 2 Nа → 2R2N – Nа + Н24. Аминдер алкилденеді:біріншілік, екіншілік аминдер амин тобындағы сутегіні алкилдерге ауыстырады, бұл реакция арқылы екіншілік, үшіншілік аминдерді алады:
RNН2 + СН3І → R – NН – СН3 + НІ, не тұзы түзіледі R–NНСН3. НІ
RNНСН3 + СН3І → RN(СН3)2 . НІ
5. Аминдерді ацилдеуге болады, яғни сірке ангидридімен не хлорлы ацетилмен әрекеттестіріп:
С2Н5-NН2 + (СН3-СО)2О → С2Н5-NН-СО-СН3 + СН3СООН
этилацетамид не ацетилэтиламин
6.Азотты қышқылмен біріншілік амин азот және спирттер, алкендер, эфирлер түзеді, екіншілік аминдер-нитрозаминдер түзеді:
RNН2 + НОNО → R – ОН + N2 + Н2О,
R2NН + НОNО → R2N – NО + Н2О
7. Біріншілік аминдерге изонитрильді реакция тән:күйдіргіш калий (КОН) қатысында біріншілік аминдер хлороформмен изоцианидтер түзеді, иістері өте жаман:
R –NН2 + СНСl3 + 3КОН → RNС + 3КСl + 3Н2О
Екіншілік және үшіншілік аминдер бұл реакцияларды бермейді, сондықтан біріншілік аминдерді ашуға қолданылады.
АМИНҚЫШҚЫЛДАРЫ
Амин қышқылдары деп - карбон қышқылының молекуласындағы көмірсутегідегі сутегінің орнын амин тобы басқан органикалық қосылыстарды айтады.
Амин қышқылдары құрылысы бойынша үш топқа бөлінеді:
1. Ациклді 2. Карбоциклді 3. Гетероциклді
Ациклді амин қышқылдары карбоксил- СООН және - NH2 топтарының санына қарай бөлінеді: 1. Моноаминкарбон қышқылдары: аланин СН3- СН(NH2) – СООН
2. Моноаминдикарбон қышқылдары: аспарагин қышқылы НООС- СН2- СН(NH2)- СООН
3. Диаминмонокарбон қышқылдары: Н2N (СН2)4 СН(NH2) СООН
Изомерия Амин қышқылдарының изомериясы функционалды топ орнына және көміртегі скелеті құрылысына байланысты.
Химиялық қасиеттері
Амин қышқылдарының құрамында негіздік амин және қышқылды карбоксил топтары болғандықтан, олар амфотерлік қасиет көрсетеді.
1.Тұздар түзу реакциялары.
2. Амин қышқылдары қышқылдар сияқты күрделі эфирлер, хлорангидридтер түзеді.
Амин қышқылдары декарбоксилденіп, амидтер түзеді.
4. Амин қышқылына азотты қышқылмен әсер етсе, оксиқышқыл және азот түзіледі.
NH2 – СН2- СООН + НNО2 → НО - СН2- СООН + N2 + Н2О
5. Амин қышқылдары дезаминдеу реакциясына түседі, нәтижесінде амин тобы жойылады.Бұл реакция организмдерде ферменттердің әсерінен жүреді.
6. Амин қышқылдарының құрамында негіздік қасиет беретін амин тобы және қышқылдық қасиет беретін карбоксил тобы болғандықтан олардың молекулалары өзара әрекеттесіп,полимерлер түзіледі.
7. Амин қышқылдарына ғана тән қасиеттері.
а) Амин қышқылдарына қыздырудың әсері: Альфа-амин қышқылдары дикетопиперазин түзеді (молекулааралық циклді диамид)
Бета-амин қышқылдарын қыздырғанда аммиак бөлінеді және қанықпаған қышқылдар түзіледі:
Алу жолдары I. α – амин қышқылдарын алу
1. Хлоралмасқан қышқылдарға аммиакпен әсер етіп:
NH3 + Сl – СН2СООН → НСl +NH2 – СН2СООН
2. Альдегидтерге аммиак пен циан қышқылымен әрекет етіп (Штрекер реакциясы):
3. Ақуыздардың гидролизі нәтижесінде 25 әр түрлі аминқышқылдары алынады.
II. β – аминқышқылдарын алу 1.Қанықпаған қышқылдарға аммиак қосып, катализатор қатысында
2. Малон қышқылынан алу (В.М. Родионов реакциясы):
СН3-СНО + СН2(СООН)2 + NH3 → СН3 –СНNH2 – CН2 СOOH +Н2О+СО2
Пептидтік байланыстар. Амин қышқылдары-түссіз кристалды заттар, суда жақсы ериді. Бір негізді аминқышқылдары бейтарап орта көрсетеді. Екі немесе бірнеше амин қышқылдарынан су бөлінгенде, түзілетін заттарды пептидтер деп атайды. Бұл жағдайда амин қышқылдарының арасында пептидтік байланыс пайда болады.
Егер пептидтер екі амин қышқылынан түзілсе дипептид, үшеуден түзілсе трипептид, ол көп амин қышқылдарынан түзілсе - полипептид деп аталады. Пептидтердің аталуы қатысқан амин қышқылдарының атымен аталады және бірінші амин қышқылының атына «ил» жалғауы қосылады. Полипептидтердің құрылысы тізбекті болады, кез келген амин қышқылдары бір - бірімен әр түрлі қосыла алады.
Нәруыздар (белоктар) деп молекуласы бір - бірінен пептидтік байланыспен қосылған α-амин қышқылдарының 20-ға жуық түрінің қалдықтарынан құралған жоғары молекулалы қосылыстарды атайды. Ақуыздар организм құрамының ең маңыздысы, олар өсімдіктер мен жануарлардың клеткаларының протоплазмасында және ядросында болады. Ақуыз жоқ жерде тіршілік жоқ, ол- тіршіліктің негізгі нышаны.
Табиғатта ақуыздардың көптеген түрлері кездеседі. Олардың атқаратын функцияларына және қасиеттеріне байланысты молекулалық массалары бірнеше мыңнан бірнеше миллионға дейін барады.
1839 жылы Голландия ғалымы Мульдер ақуыздарды «протеин» деп атауды ұсынды. Ақуыздар бұлшық еттердің, қанның, сүттін, жұмыртқаның, өсімдіктердің, жүннің, жібектің және шаштың құрамына кіреді.
Соңғы кезде ақуыздың құрамында басқа да элементтер (магний, кобальт, сынап, күміс, қорғасын, йод, мыс т.б.) болатыны анықталады.
Конспект сұрақтар
Берілген заттардың ішінде аминсірке қышқылымен әрекеттесетіндердің саны натрий, натрий гидроксиді, этанол, аланин, метан:
Аминқышқылдарының екідайлылығын дәлелдейтін реагенттер:
Аминсірке қышқылы мен этил спирті өзара әрекеттескенде түзілген күрделі эфирдің салыстырмалы молекулалық массасы:
30 г сірке қышқылынан шығымы 60% хлорсірке қышқылы алынып, оған 6,72 л (қ.ж.) аммиак жіберілген. Нәтижесінде түзілген аминсірке қышқылының зат мөлшері:
Аминқышқылының      атауы:
Құрамында 46,6% көміртек, 31,1% оттек, 13,6 % азот және 8,7% сутек бар бір негізді α-амин қышқылының формуласы:
Барлық аминқышқылдары молекуласының құрамында болады:
Этиламинмен әрекеттестіріп 39,75 г этиламмоний хлоридін алуға қажет тұз қышқылының массасы:
Сутек бойынша тығыздығы 15,5-ке (қ.ж.) тең аминнің 5,6 литрін жағуға жұмсалатын оттектің көлемі:
Нитробензол   айналуларындағы белгісіз қосылыстар.
Анилинді сапалық анықтауға арналған реактив:
Негіздік қасиеттері өсуі бойынша орналасқан аминдердің қатары:
Аминдерді алу үшін . . . әрекеттестіреді.
Құрамы C3H9N аминге сай келетін изомерлердің саны:
Келтірілген қосылыстардың ішіндегі  аминдердің формуласының саны  
Гидролизденгенде амин қышқылын түзетін қосылыс:
Келтірілген тұжырымдардың қайсылары нәруыздарды (белоктарды) сипаттайды:   1) гидролиденгенде әртүрлі α-аминқышқылдарының қоспасы түзіледі; 2) гидролиздегенде әр нәруыздың өзіне сай бір аминқышқылы түзіледі; 3) нәруыз құрамындағы аминқышқылдары қалдықтары карбоксил топтары әрекеттесуінен түзілетін күрделі эфирлік байланыстармен жалғасады; 4) нәруыз құрамындағы аминқышқылдары қалдықтары пептидтік байланыс арқылы жалғасады; 5) нәруыздар полипептидтік тізбегінде аминқышқылдары қалдықтары белгілі бір тәртіппен орналасады; 6) нәруыз тізбегі кеңістікте спираль тәрізді оратылады.
Нәруыздар концентрлі азот қышқылымен әрекеттескенде сары түстің пайда болуы оның құрамында . . . бар екенін дәлелдейді.
Нәруыздарды денатурация ұшырататын факторлар:   1) суда еруі; 2) қорғасын, сынап тұздар ерітінділерінің әсері; 3) концентрлі азот қышқылының әсері; 4) шайқап сілку; 5) қатты қыздыру.
Макромолекуласы нуклеотидтерден тұратын табиғи жоғары молекулалы қосылыстар:
Аминқышқылдары және олардың организмдегі атқаратын ролі туралы қазақша реферат
Молекула құрамында бір немесе бірнеше аминтоптары бар карбон және дикарбон қышқылдарының туындылары, аминкарбонды қышқылдары немесе жай амин қышқылдары сияқты органикалық қосылыстардың маңызды тобын құрайды.
Аминқышқылдары ақуыздар түзетін құрылымдық, химиялық бірліктер немесе «құрылыс кірпішіктері» болып табылады. Аминқышқылдарының құрамында 16% азот бар, бұл басқаша екіншілік тамақатану элементтері болып табылатын көміртектер мен майлардан құралған негізгі химиялық айырмашылық. Амин қышқылдарының организмдегі маңыздылығы ақуыздардың барлық өмірлік процестердегі үлкен рөлімен анықталады. Ең ірі жануардан, ең кіші микробқа дейінгі ағзалар ақуыздардан тұрады. Ақуыздардың неше түрлі формалары тірі ағзадағы болып жатқан барлық процестерге қатысады. Адам денесінде ақуыздардан бұлшықеттер, сіңірлер, барлық мүшелер және шаш, тырнақтар қалыптасады; ақуыздар сұйықтықтар мен сүйектің құрамына кіреді.Ағзадағы барлық процестерді тездететін және реттейтін ферменттер мен гормондар да ақуыздар болып табылады.
Ағзада ақуыздың аздығы ісікке шалдықтыратын су балансының бұзылуына әкеліп соқтырады. Ағзадағы әрбір ақуыз қайталанбас және арнайы мақсаттар үшін өмір сүреді. Ақуыздар өзара алмастырылмайды. Олар ағзада тамақ өнімдеріндегі ақуыздардың ыдырауы кезінде пайда болатын амин қышқылдарынан синтезделеді. Бұдан келе ақуыздардың өзі емес, дәл аминқышқылдары тамақтанудағы құнды элемент болатынын түсінеміз.Аминқышқылдары адам ағзасының мүшелері мен құрамына кіретін ақуыздарды тудырумен қоса, олардың кейбіреулері неймедиаторлар (нейтротрансмиттерлер) рөлін атқарады. Нейромедиаторлар дегеніміз – жүйке импульсын бір клеткасынан екіншісіне беріп жіберетін химиялық заттар. Бұдан түсінгеніміз, кейбір амин қышқылдары бас миының қалыпты жұмыс істеуіне қажет. Аминқышқылдары дәрумендердің және минералдардың өздерінің функцияларын дұрыс орынауына әсер етеді. Кейбір аминқышқылдары бұлшықеттерінің терісін энергиямен тікелей қамтамасыз етеді.
α- аминқышқылдарын табиғи заттардан және синтетикадан алынады. Ақуыздардың сулфо ерітінділерде гидролиз кезінде қышқыл қатысында α –амин қышқылдарының қоспасын береді. Осы қоспалардан әр түрлі тәсілдермен ерекше α – амин қышқылдарын бөліп алуға болады. Ақуыздардан алынған барлық α — амин қышқылдар (аминсірке қышқылынан басқа) белсенді болып табылады. Аминқышқылдардың синтезі үшін бастапқы заттар ретінде α — гомогенкарбонды қышқылдарды, альдегидтерді, галогенсутектерді алады.
β –аминқышқылдарын аммиакты α -, β — қанықпаған карбон қышқылдармен қосқанда алады. В.М.Радионов 1926 жылы аммиактың қосылуымен қанықпаған қышқылдың алынуын бір сатыда қоса отырып, осы реакцияның жүруінің қолайлы әдісін тапты.
γ-, δ-, ε-, және ω- аминқышқылдарының алынуы карбоксил тобынан алыстанған аминотоппен амин қышқылдарын алу үшін әр түрлі спецификалық әдістер қолданылады. Бұл әдістердің бір бөлігінің мәні α — аминқышқылдарының сәйкес циклдік амидтері — лактамдардың және олардың сілтілік гидролизде алынуы болып табылады[1,2].
Бүгінгі күнде ғалымдар  аминқышқылдарын жан-жақты зерттеуде, мысалы, Gaussian 03 программалар пакетінің көмегімен B3 LYP/ 6-31G тығыздық функционал теориясы әдісімен әр түрлі қайталанатын тізбек құрамды санмен глицин- полиамидті қышқыл комплексінің есептеулері жүргізілді. Алынған нәтижелер полимердің аминқышқылдың молекулярлы дақтарымен синтезі кезінде полимер-глицин шегінде болып жатқан процесстерін толық түсіндіру үшін қолданылды. Полимерде элементарлы тізбек санының көбеюімен комплекс тұрақтылығының жоғарлайтыны анықталды. Глицин молекуласы полимердің ішкімолекулярлы құрылымына координирлеуші әсер етеді[3].
Белгілі болғандай [4], су протеиндердің құрылысы мен олардың сұйық ортада фунционалналдануында негізгі роль атқарады. Осыған байланысты ақуыздардың модельді қосылыстарының сумен әрекеттесуін зерттеу биологиялық және медициналық профильдегі қосылыстардың (ферменттердің, фармакологиялық рецепторлардың), генді инженерліктің, дәрілік қосылыстардың әрлендіруде, жаңа аналитикалық және диагностикалық процедураларда белсенді топтардың функционалдық бағалауда маңызы үлкен [5]. Соңғы жылдары фармакологияда маңызды бағыты жаңа дәрілердің жасалуы , олардың басты ерекшелігі адам ағзасына тән қосылыстар болуы. Соңғылардың қатарына ақуыздардың модельді қосылыстарын – аминқышқылдары, пептидтерді және олардың туындыларын жатқызуға болады. Осындай қосылыстардың синтездерінің оптималды технологиялың режімін дайындау үшін, интермениаттардың түзілуін термодинамикалық циклін құрастыру үшін термодинамикалық параметрлерін білу керек, оның ішінде сублимация энтальпиясын және ергіштігін.
Жұмыста экспериментальды термохимиялық зерттеулердің нәтижелері берілген және есептеулердің берілгендері еру энтальпиясын, сублимациясын және дәрілер ретінде кейбір аминокарбон қышқылдарының қолданылатын (глицин) немесе ферменттердің субстартты немесе каталистік фермент центрлерінің (аланин, L-фенилаланин және т.б.)модельдеуші қасиеттерінің гидратациясын есептеуге мүмкіндік береді. Тірі табиғатта кең тараған аминқышқышқылы лейцин, екінші орында – аланин, сосын –серин [6], осыған байланысты ол зерттеулердің объектісі ретінде алынған. Айтып кететін бір жағдай, аминқышқылдарының молекулалары ерітіндіде де, кристалдық күйінде де биполярлы күйде немесе цвиттерионды формада NH+3-CH(R) – COO болады. Эффективті заряд тасушы NH+3 және COO—топтарынан басқа, аминқышқылдарының құрылысында әр түрлі полярлы және гидрофобты топтар бар. ақуыздардағы аминқышқылдарының химиялық қасиеттері, яғни олардың реакцияға түсу қабілеті, шеткі R-радикалының қасиетімен анықталады. Олардың гидрофобтығының еру мен гидратация процесстерінің энергетикасына әсерін анықтау ерекше қызықтырады. Осыған байланысты осындай жүйелердің термодинамикалық аспектілерін зерттеуде калориметриялық әдістер ерекше мәнге ие болады. 1.1 кестеде зерттелетін аминқышқылдарының алынған зерттеулер нәтижелері мен әдебиеттердергі мәліметтер жалпыланған, олардың негізінде әртүрлі құрылысты шеткі радикалы бар аминқышқылдарының суда еру энтальпиясының сәйкестендіруі жүргізілген. Зерттеу объектілері ретінде сызықты және тармақталған алифатты аминқышқылдары (Gly, L- Ala, DL- Ala, Abu, DL-Nva, DL- Nle, L-Val, D- Val, L-Leu), шекті полярлы тізбегі бар аминқышқылдар (L-Ser, L-Thr) мен құрамында бензол сақинасы бар (L- Phe) аминқышқылдар алынған. 1 кестетден көрінетіндей аминқышқылдарының суда еру процесі жылу сіңірумен жүреді, ол гидратацияның экзотермиялық эффектісімен қалпына келтірілмейтін, судағы сутектік байланыс торын және қосылыстың кристалдық құрылымын бұзу үшін жұмсалатын үлкен энергетикалық шығындармен түсіндіріліледі. Шеткі радикалдың ұзындығын арттырған сайын аминқышқылдарының еру энтальпиясы теріс мәнге ие болады.
1.1 кесте. 298.15 К температурадағы α-аминқышқылдарының еру энтальпиясының Δsol H0 және сублимациясының Δsubl H стандартты көрсеткіштері.
Қосылыс
[NH+3-CH(R)–COO- ] R- Δsol H0 Δsubl H
кДж*моль-1
1 2 3 4
Глицин H- 14.25±0.06 136.5±0.5 [12]
DL-Аланин (DL- Ala) CH3- 9.34±0.04 146±4 [8]
L-Аланин (Ala) CH3- 7.61±0.08 [8] 138.1±0.8 [13]
D- Валин (D- Val) (CH3)2CH- 2.16±0.05 162.7±0.8 [8]
L- Валин (Val) (CH3)2CH- 5.34±0.06 [9] 162.8±1.1 [12]
L- Лейцин (Leu) (CH3)2CHCH2- 2.93±0.2 [9] 150.6±1.1 [13]
L-Фенилаланин (Phe) (C6H5)2CH2- 7.69±0.08 [9] 153.9±0.9 [13]
L- Серин (Ser) CH2(OH)- 11.01±0.09 148±4 [8]
L- Треонин (Thr) CH3CH(OH)- 10.30±0.06 [10] 159±5 [8]
2-Аминобутан қышқылы (Abu) CH3CH2- 6.64±0.09 [11] 132±1 [12]
2-Аминопентан қышқылы (норвалин-Nvl )CH3(CH2)2- 0.30±0.08 [11] 120.8±0.5 [13]
2-Аминогексан қышқылы (Норлейцин-NLe) CH3(CH2)4- -6.1±0.2 [11] 114.4±0.4 [13]
Арнайы құрыстырылған изотермиялық қабықшасы бар калометрде 298.15 К жағдайында DL- аланиннің, D- валиннің и L- сериннің, глициннің еру жылуы тәжірибе жүзінде анықталды. Ферменттердің немесе дәрілік заттардың орталықтарының белсенді қасиеттерін модельдеуші құрамында шеткі тізбекте сызықты немесе тармақталған алкилді радикалы, полярлы ОН-тобы немемсе бензол сақинасы бар 12 α-аминкарбонқышқылдарының еру мен гидратация процесстерінің энтальпиялық ерекшеліктері зерттелген.
Δhydr H0 / V02 параметрі аминқышқылдарының сулы ерітіндіні тұрақтандыру әсерінің көрсеткіші ретінде қолданылуы мүмкін екені көрсетілген. Оның көрсеткіші неғұрлым төмен болса, зерттеліп отырған қосылыс соғұрлым құрылымданған.
Судың зарядты орталықтарда (NH+3 COO-) бірдей электрострикционды сығылуымен қатар әртүрлі аминқышқылдардағы сумен гидрофобты әрекеттесулері тармақталған аминқышқылдары үшін (от Ala к Leu) және сызықты қосылыстардың аз бөлігінде (Abu, Nva, Nle) Δhydr H0 көрсеткішінің төмендеуімен жүреді (теріс болады). Энергетикалық көзқарас бойынша әртүрлі аминқышқылдарының суда еруінің жылу эффекетілері денатурация процесін модельдеу мүмкін, ол аминқышқылдарының қалдықтары протеиннің ішкі бөлігінен сулы ортаға өтуі ретінде қарастырылады. Осында гидрофобты және спецификалық әрекеттесуі мен аминқышқылдарының дегидратация процестерінің арасындағы тепе-теңдіктің маңызы үлкен. Аминқышқылдарының сумен әрекеттесуінде гидрофобты гидратацияның доминантты ролі көрсетілген және ол биомолекуланың күрделенуімен өседі.
α- аминоқышқылдармен және шарап қышқылымен сирек жер элементтерінің (СЖЭ) координациялық қосылыстары метал-биологиялық белсенді заттардың өзара әрекеттесуін зерттеуде және биологиялық белсенділікке ие дәрілерді жасауда маңызы зор. Празеодима (ІІІ) және басқа СЖЭ-нің бір уақытта α-аминқышқылдары мен гидроқышқылдарының аниондары бар комплексті қосылыстары терең зерттелмеген. Әр лигандты празеодима (ІІІ) мен кейбір СЖЭ-ң α-аминқышқылдарымен және салицил қышқылымен комплекстер алынды [7]. Жұмыста европий (ІІІ) глутамин мен шарап қышқылымен әрлигандты комплексі алынды. Празеодиманың (ІІІ) шарап қышқылымен және глицинмен немесе метионинмен әрлигандты қосылысы әдебиеттерде сипатталмаған. Осы жұмыстың негізгі мақсаты – құрамында глициннің, метиониннің және шарап қышқылының координацияланған иондары бар празеодиманың әр лигандты қосылыстарының синтез әдістерін құрастыру және қасиетерін мен ішкі комплекстік құрылысын зерттеу.
Осылайша, синтезделген празеодиманың (ІІІ) глицинмен немесе метионмен және шарап қышқылымен комплексінің спектроскопиялық және термиялық қасиеттері зерттелді. ИҚ-спектрі бойынша аминқышқыл мен шарап қышқылдарының аниондары празеодиманың(ІІІ) сфералық координациясында орналасқандығы анықталды. Алынған қосылыстардың термолизі бірнеше сатылы қиын процесс, ол келесі схама бойынша жүреді: дегитрация, сусыз тұздың ыдырауы, қосылыстың органикалық бөлігінің негізгі массасының жанып кетуі, термиялық айналу, соңғы өнімнің қалыптасуы (Pr6O11).Құрамында координацияланған глицин немесе метионин және шарап қышқылдарының иондары бар, әрлиганд типті празеодиманың ішкі комплексті қосылыстары синтезделген. Олардың құрамы анықталып, спектроскопиялық және термиялық қасиеттері зерттелген. Алынған мәліменттерге сүйеніп лигандтардың координациялану әдісі бойынша қорытындылар жасалды.
Олардың ағзадағы атқаратын ролін қарастыратын болсақ, адам организмінде олардың көбісі бауырда синтезделеді. Алайда, олардың кейбіреулері ағзада өздігінен синтезделе алмайды, сондықтан адам оны тамақ арқылы қабылдау керек. Мұндай алмастырылмаймын аминқышқылдарына гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан және валин жатады. Бауырда өздігінен синтезделетін аминқышқылдарына аланин, аргинин, аспарагин, аспарагин қышқылы, цитруллин, цистеин, гамма-аминомай қышқылы, глютамин қышқылы, глютамин, глицин, орнитин, пролин, серин, таурин, тирозин жатады.
Ақуыздардың синтезделу процесі әрдайым организмде жүреді. Алмастырылмайтын аминқышқылдарының біреуі ғана жоқ болған жағдайда да ақуыздардың түзілуі тоқтатылады. Бұл асқорыту жүйесінің бұзылу, бойдың өсуінің төмендеуі, дипрессия сияқты әр түрлі күрделі қиындықтарға әкеліп соқтыруы мүмкін. Бұл мәселе қалай туындайды? Біз ойлағаннан да оңай туындайды. Егер сіздің тамақтануыңыз тепе-теңдірілген болса да, сіз ақуыздың жеткілікті мөлшерін тұтынсаңыз да басқа көптеген факторлар осыған әкелуі мүмкін. Асқазан — ішекті трактта сорылулардың бұзылуы, инфекция, жарақат, стресс, кейбір дәрілік препараттардың, қартаю процесі  және организмдегі басқа қоректендіргіш заттардың дисбалансы – осының барлығы алмастырылмайтын аминқышқылдарының дефицитіне келтіреді. Қазіргі таңда алмастырылатын және алмастырылмайтын аминқышқылдарын биологиялық белсенді тамақ қоспалары көмегімен қабылдауға болады. Бұл әсіресе, әр түрлі кәсіби аурулар және редукциялы диеталар кезінде өте маңызды. Вегетарианшылар ағзадағы ақуыздың нормалы синтезі алмастырылмайтын аминқышқылдары бар қоспалар қажетті. Құрамында аминқышқылдары бар қоспаларды таңдау кезінде, құрамында Америка Фармакопеясы (USP) бойынша стандартталған L — кристалдық аминқышқылдары бар өнімдерді таңдау дұрыс. Аминқышқылдарының көпшілігі екі форма түрінде болады, біреуінің химиялық құрылымы екіншісінің айна көрінісі болып табылады. Олар D- және L-формалар деп аталады, мысалы D — цистин және L – цистин. D dextra дегенді білдіреді (латынша оң), aл  L — levo (сәйкесінше,сол). Бұл терминдер берілген молекуланың химиялық құрамы болып табылатын спиральдың айналу бағытын түсіндіреді. Жануар және өсімді ағзаның ақуыздары негізінде аминқышқылдарының L- формаларымен жаралған (D, L – формаларымен негізделегн фенилаланиннен басқа). Сонымен, құрамында  L – аминқышқылдары бар қоспалар адам ағзаның биохимиялық процестері үшін ең қолайлысы болып табылады. Бос немесе байланыспаған аминқышқылдары анағұрлым таза формалар болып табылады. Олар қорытуды қажет етпейді және өздігінен қан ағымымен абсорбцияланады. Ішкі қолданыстан кейін тез сіңіріледі және аллергиялық реакцияларды тудырмайды. Егер сіз алмастырылмайтын аминқышқылдарының комплексін қабылдасаңыз оны 30 мин тамақтанудан бұрын қабылдаған дұрыс.
Тақырыбы: Молекулалық биология 
 
Кіріспе
 
Молекулалық биология – тіршілік белгілері мен олардың негізгі қасиеттерін молекулалық деңгейде зертейді. Молекулалық биологияның негізгі зерттеу бағыттары - 1) клеткалардыц генетикалық аппаратының құрылымдық-функционалдық ұйыдасуы мен тұқым қуалау иформациясының жүзеге асу механизмдерін (молекулалық генетика), вирустардың клеткалармен өзара әсерлесуінің молекулалық механизмдерін (молекулалық вирусология), ағзаның иммундық реакцияларының заңдылықтарын зерттеу (молекулалық мунология), ағзаныц жеке дамуьшдагы әр түрлі сапалы клеткалар мен маманданған клеткалардың пайда болуып (дамудың молекулалық биологиясы) зерттейді.
Молекулалық биологияның практикалық маңызы – ауыл шаруашылығында (бағытталған және бақыланатын жануарлар мен өсімдіктердің тұқым қуалау аппараттарындағы өзгерістер, жоғарты өнімді сорттарды, ұйтұқымдарды шығару), микробиологиялық өнлірісте (биологиялық белсенеді комноненттер мен ақуыздардың бактериалды синтезі); молекулалық биология медицинаның көптеген бөлімдерінің теориялық негізі болын табылады (вирусология, иммунология және т.б.).
Молекулалық биологияныц алдында тұрған міндеттері - қатерлі ісіктердің молекулалық негіздерін анықтау мәселесі, тұқым қуалайтын аурулардың алдын алу, гормондардың, ұлы және дәрілік заттардың молекулалық өсерін анықтау, естің механизмдерін, жүйке процсетерінің табиғатын тану. Жануарлардың генетикалық аппаратын бағытталған түрде өзгертуге мүмкіндік беретін гендік инженерияның дамуының маңызы зор. Молекулалық биология биохимия, биофизика, биоорганикалық химиямен бірігіп әдетте-физико-химиялық биология бағытын құрайды.
Молекулалық биологияның негізгі зерттеу объектілері - вирустар, соның ішінде бактериофаттар, клеткалар және субклеткалық структуралар (ядролар, митохондриялар, рибосомалар, хромосомалар, клеткалық мембраналар), сонымен қатар макромолекулалар (ақуындар, нуклеин қышқылдары) болып табылады.
Молекулалық биологияның маңызды жетістіктеріне - кейбір ақуыздардың құрылымын анықтау және олардың құрылысы мен қызметінің байланысын тағайындау (М.Перуд, Дж.Кендрю, Ф.Сенгер, К.Анфинсеи және т.б.), нуклеин қышқылдары мен рибосомолардың құрылымы мен биологиялық механизмін анықтау (Дж.Уотсон, Ф.Крик, Р.Холли т.б.), генетикалық кодты ашу (М.Ниренберг, С.Очоа), кері транскрипцияның ашылуы (Х.Тсмин, Д.Балтимор), ақуыз молекуласы (Ф.Крик, Ф.Жакоб, Ж.Мопо) мен нуклеин қышқылының (А.Корнберг, С.Очоа) бирсинтезініц негізгі кезеңдерінің механизмдерін зерттеу, вирустардың құрылысын және олардың фепликациясының механизмін ашу, генетикалық инженерияның (П.Берг, В.Арбер, Г.Смит, Д.Натанс) және геннің синтезінің өдістерін ашу, орыс галымдары биополимерлердің матрицалық синтезініп принциптерін (И.Кольцов) анықтуы, жоғары сатыдағы өсімдіктерде ДНҚ-ның болатындыгы дәлелдеуі (Н.Белозерский) қатерлі ісіктердің пайда болуының вирусогенетикалық теориясы жасалды траспорттық РНҚ-ғы нуклеотидтердің кезектесуі анықталды (Л.Басв).
 
Молекулалық биологияның  қысқаша даму тарихы
 
Тұқым қуалау процестерін молекулалық деңгейде түсіну - зат алмасуға байланысты ауруларды зерттеу нәтижесінде алынған мәліметтерден басталды. 1908 ж. ағылшын дәрігері Гэррод алкаптонурияның тұқым қуалайтының байқады. Яғни зат алмасу процестсрінің (химиялық реакция) де басқа да қазір белгілі феиотитітік белгілер тәрізді тұқым қуалайтыны анықталды,
1930-1950 ж. ағзалардаға зат алмасудың негізгі жолдары анықталды. Микроорганизмдер, өсімдіктер мен жануарлардағы биокинетикалық реакциялардың (гликолиз, цитраттық цикл, амин қышқылдарының синтезі, нуклеотидтер синтезі және  т.б.) маңызды сатыларының ұқсас екендігі белгілі болды.
Бидл, Татум 1941, 1948 жылдары бір ген - бір фермент гинотезасын ұсынды. Сөйтін генетика мен биохимияның арасындағы байланыс табылды. XX ғасырдың бірінші жарынысында биохимиялық зерттеулердің негізгі объектілері - тек кіші молекулалар болды. Молекулалық биология мен казіргі биохимия макромолекулаларды зерітеумен айналысады. Олардың қызметін түсіну үшін "әлсіз" байланыстарды (сутрінік байланыс, иондық байланыс, ван-дер-ваальс күштері және т.б.) білу керек. Бұл байланыстардың кемегімен клеткалар мен молекулаүстілік комплекстердің компонеінтерін біріктірін ұстан тұрады жәнс олардың өзіндік ерекшелігі макромолекулалардың матрицалық қызметі үшін жауапты.
Молекулалық генетика бірнеше даму сатысын егін, жинақталған көптесін ғылыми нәтижелер қазір классикалық болын табылды. 1950-60 жылдарда гендік материалдың құрылысы белгілі болды. Генстикалық ақпараттың ДНҚ-ның сызықтық нуклеотидтік кезектесуінде екендігі дәлелделді.
Уотсон мен Криктің моделі ДНҚ-ның ренликациясы қалай жүзеге асатының көрсетті. Информацияның ДНҚ-дан  РНҚ-ға - одан әрі ақуызға (транскрипция, трансляция) қарай жүретіні анықталды, генетикалық код табылды.
Молекулалық генетикадың даму нәтижесінде молекулалық биология мен клеткалық биология пайда болды. Эмбрионалдық дамуды молекулалық деңгейде зерттеу басталды. Бөліну негізінде әр түрлі гендердің кезектесіп қосылатыны керсетілді. Осыған байланысты қазіргі уақытта да канағаттанарлық шешімі өлі табылмаған сұрақ туды: гендердің белсендігі қалай реттеледі? (прокариоттар вирустар мен бактерияларда транскрипцияның жылдамданы  анықтайтын көптеген сигналдар алынады.
Күрделі процестер тек күрделі структураларда жүреді. Мембраналар, рибосомалар, митохондриялар, жиырылған элементтер және басқа да структуралар көптеген макромолекулалардан тұратын жүйелерден тұрады, бұл жүйелер бір-бірімен көптеген әлсіз байланыстардың көмегімен бірігіп тұрады.
Олигомерлік комплекстердегі макромолекулалар кооперативтік жүйе болып табылады.
Клетка ішінде жүретін процестерді түсіну үшін молекулалардың молекулаүстілік структурадагы өрінен, әрскетін зерттеу қажет. Молекулалардың кооперативтік өзара байланысы - фотосинтез, тыныс алу, ақуыз биосиитезі процестерінің жүзеге асуының негізгі алғы шарты. Қарапайым клетканың болуы мүмкін емес. Е.соlі-діц өзі күрделі молекулалардан құралған.
Е.соlі зерттелген соң in vitro адамның клеткалары өсіріле бастады.
Неғұрлым ағза күрделі болса, соғұрлым генстикалық информациясы кен болады. Ұсақ вирустарда бар болганы 3 ген болса, адамда 50 000. Эукариоттарда информацияны тасымалдауыны (ДНК) мен орындаушы механизмдер (ақуыз биосинтезі) кеңістікте бір-бірінеп бөлінген.
Кәпклеткалы организмдерле информацияны өндісудің күрделі механизмдеріне иммундық және нерв жүйесі жатады.
Молекулалық биология генетикалық информацияның сақталуы мен аксирессиясының механизмдерің зерітейді.
Биохимияға молекулалық идеялардың өнуі клеткалық биологияға бурый бір-бірімен байланыссыз пәндердін-морфология.
Молекулалық биологияның маңызын дарвиндік эволюциялық ткорияның маңызымен салыстыруға болады.
Криктің айтуынша молекулалық биологияның дамуы мен жетістіктері үш себеппен түсіндіріледі:
1)   негізгі механизмдердің салыстырмалы түрде қарапайымдылығымен;
2)   модель   (үлгі)   молекулалық  биологияда  фундаменталды   рөл атқарады;
3)   қазіргі     заманғы     эксперименталды     әдістерді     меңгеру: хроматография,     радиоактивті     изотоптар,     электрофорез,     рентген сәулелерінің дифракциясы, электрондық микроскопия.
 
Клетканы зерттеу әдістері
 
Клеткаларды зерттеу үшін көптеген микроскопия әдістерін қолдануға болады.
Фазалық-коптрастық, иітерфенциялық, қара негізді, оптикаларды қолдана отырып жарық микроскоптарының көмегімен тірі клеткаларды бақылаға болады.
Өлген клеткаларды әр түрлі бояулармен және клетканың белгілі бір компоненттерімен байланысатын арнайы реактивтермен бояп зерттеуге болады.
Жарық өткізетін электрондық микроскоп клеткаларды одан да жоғары деңгейде зерттеуге мүмкіндік береді: клетка органеллаларының мембраналардың, ақуыз филаменттерінің орналасуын бақылауға болады! Клеткада немесе клетка бетінде армайы макромолекулаларды жинақтау үшін электронды-тығыз белгі енгізетін реактивтерді пайдалануға болады.
Клетка мембранасының ішкі құрылысыи анықтау үшін мұздатып қатыру әдісін, ал клетка бетінің контурын үш өлшемді кеңістікте зерттеу үшін сканерлі микроскоптар қолданылады.
Жарық өткізетін электрондық микроскопты сондай-ақ ауыр металдармен боялған жеке макромолекулалардыц пәннін зерттеу үшін де қолдануға болады. Бірақ молекуладағы әрбір атомның орналасуын тек молекулалар ірі кристаллдар түзгенде ғана анықтауға болады. Бұл жағдайда ренгетен сәулслсрінің шоғы кристалл арқылы өтеді де алынған рентгеіюграммаиыц нсгізіндс кристалл түзгсн молскулалардагы атомдардыц үш кепістікті өлшемде сорналасуы есентеледі.
1611 ж. Кеилер. Күрделі жарық микроскопын жасау жолын ұсынды.
1655 ж. Р.Гук жарық микроскопының көмегімен тоз қабатының клеткаларын көрді.
1674 ж. А.Левенгук бір клеткалыларды, ал 9 жылдан соң бактерияларды ашты.
1833 ж. Браун ядрюларды сипаттады.
1835 ж. Шлейден мен Шванн клетка теориясын тұжырымдады.
1857 ж. Колликер бұлшық ет клеткаларындары митохондрияларды сипаттады.
1876 ж. Аббе дифракция құбылысының бейненің пайда болуына әсерін сараптай келе микроскопты жетілдіру жолын ұсынды.
1879 ж. Флемминг митоз кезіндегі хромосомаларды сипаттады.
1881  ж. Ретциус, Кахал - жануарлар ұлналарын, бояп қарау әдістерін ұсынды.
1882  ж. - Кох анилинді бояулардың көмегімен туберкулез, холера бактерияларын бөліп алды. Клебс, Пастер - боялған препараттар алды.
1886 ж. - Цейсс ең жетілдірідген жарық микроскопын жасады.
1898 ж. - Гольджи АgNO3 бояп, Гольджи аппаратын сипаттады.
1924 ж. Лакассань - радиоактивті полонийді анықтау үшін алғашқы радиавтограмма әдісін жасады.
1930 ж. Лебедев - бірінші интерференциялық микроскоп, Зериике-фазалық-контрастық микроскоптыц көмегімен боялмаған  клеткаларды керуге мүмкіндік берді.                                                       
1941 ж. Кунс- клеткадағы антигендерді анықтау үшін флуоресцентті бояулармен байланысты антиденелерді қолданды.
1952 ж. Номарский жарық микроскоптары үшін дифференциалды интерференциялық контрасттар жуйссін жасады.
1931 ж. Руске - бірінші сәуле өткізетін электроидың микроскопты жасады.
Өсімдіктер мен жануарлардың көптеген клеткалары белгілі бір құрамдағы қоректік орта болғанда табақшада өсуге, дамуға қабілетті. Клеткалардың әр түрлі типтері әр түрлі қоректік заттарды, соның ішіндебірнеше ақуыздық өсу факторларын қажет етеді. Жануар клеткаларының көпшілігі белгілі бір шекті бөлінуден соң тіршілігін жояды, бірақ кейде клетка дақылында спонтанды түрде шексіз ұзақ уақыт бөлінуге қабілетгі клетка варианттары пайда болады. Олардан (клеточные линии) бір бастапқы клеткадан пайда болған клондарды алуға болады. Осылай бір ақуыз бойынша мутанттық клеткаларды бөліп алуға болады. Клеткалардің әр түрлі екі типінің қосылуынан гетерокариондар (2 ядросы бар клетка) алуға болды, ал одан ең сонында гибридтік клетка (ядролары бірігіп кеткен клеткалар) түзіледі.
Гибридтік клеткаларды екі әр түрлі клеткалардың компоненттері арасындағы өзара әсеріп зерттсуде қолдануға болады. Сонымен қатар бұл әдіс белгілі бір геннің нақты қай хромосомада орналасқаның анықтауға да мүмкіпдік береді.
Микроскоп клеткалар мен ұлпалардағы органадалар мен макромолекула агрегаттарының өзара орінтасуып анықтауға мүмкіндік береді. Арнайы бояу әдістерін қолдана отырып клеткада, белгілі бір молекулаларды шоғырландыруға болады. Бірақ молекулалық денгейде зерттеу үшін биохимиялық анализ жасау қажет. Ал бұл үшін клетканы бүзу керек. Әдсіте белгілі бір типті клеткаларды бөлін алатын бастапқы материал ретінде эмбрионалдық үлпа не жанадан туылған жануарлар үлналарының клеткалары алынады. Осындай тазартылған клеткалар немесе гомогенді клетка дақылдарын ультрацентрифугалау арқылы клетканың құрам бөліктерін бөлін алын, биохимиялық ананізде колданды.
Фракцияланған клеткалық экстракттарды күрделі клетка іигілік процсетерді (мысалы акуыз синтезі немссе ДНК репликациясы) зерттеуде клеткасыз жүйе ретіде пайдаланады.
Бағаналы хроматография жолымен клеткалық экстракттағы көптеген белоктарды тазартуға болады. Бағаналы хроматографияда колданылатып матрикстер зерттелін отырған ақуыздардың биологаялық белсенділігін сақтай отырып олардың молекулалық массасы, заряды бойынша бөліп алуға мүмкіндік береді. Әдетте тазалау кезінде бірнеше осындай бағаналардан өткізілген соң белокты тек таза гомогенді күйге ғана өткізіп коймай, сонымен қатар оның амин қышқылдарының кезектесуін де анықтауға болады. Мүнда алдымен акуызды кіші пептидтерге ыдыратып, кейін сезімтал автоматтандырылған әдістердін көмегімен пептидтердегі амин қышқылдарының кезектесуін анықтайды.
Клетка ішілік макромолекулаларды зерттеу үшін молекулалардың барлық қасиеттерін - физикалық, химиялық. биологиялық пайдалануға болады. Биологиялық қасиеттерінде олардың оптикалык қасиеттері сонымен қатар биохимиялық белсенділігі бойынша анықтайды.
Клеткадағы молекулаларды зерттеудіи 2 әдісі бар:
1-радиоактвиті изтонтарды қолдану әдісі;
2-аитидсислсрді қолдану әдісі.
Екі әдісті де күрделі қоспадағы белгілі бір молекуланы анықтауда колдануға болады.
Қлеткадағы кез-келген молекуланы белглеуге болады. Оларға бір немесе бірнеше радиоактивті атомдар енгізеді. Тұрақсыз радиоактивті атомдар ыдырай отырып сәуле шығарады. Бұл зерттелін отырған молекудалардың тағдырың бақылауға мүмкіндік береді.
Клетка биологиясында          радиоактивті          изотоптардың пайдаланылуының мысалы - 1-ден метаболиттік жолдардың анализі және 2- клеткада жеке молекулалардың шоғарлануын радиоавтография жолымен анықтау болады.
Антидсиелер - белгілі бір биологиялық макромолекуларды шоғырландырудың қолайлы және сезімтал әдісі болып табылады. Омыртқалы жаңуарлардың денесінде миллиондаған әр түрлі антиденелер түзіледі. Олардың оркайсысында белгілі бір молекулалар тобын танитын байланысу бөліктері болады. Гибрид өдісініц кемегімен моноклональды антиленелер алуға боладіл. Клеткадағы кез-келген макромолекулаға қарсы моноклональды антиденслерді алуға болады.
Рекомбинанттық ДНҚ технологиясы клетканы зерттеуде төңкеріс жасады. Қазіргі кезде реструктуралаушы нуклсазаларды пайдалана отырып, клетка ДНҚ-нідің кез-келген бөлігін кесін алуға, клондауға және осы генетикалық материалды шексіз мөлшерде алуға, содан соң оның кезектесуін күніис бірндес жүздеген нуклеотидке дейін анықтауға болады. Осы әдіснен эукариоттардың көптеген өндерінің және қоюмдарының кодталмайтың бөдіктері анықталған.
Нуклеин қышқылдарының гибридизациясы әдісіп қолдана отырып, клеткасыз жүйеде клондалған ДНҚ-молекулаларына сәйкес иРНК молекулаларын анықтауға, бөліп алуға және трансляциялауға болады. Сондай-ақ кері бағытқа қаран да баруға - белоктан оны қозгайтын генге қарай, янғи белоктың кысқа фрагменттерінің амин қышқылдық кезектесуін анықтап, осы белокты кодтайтыи сэйкес РНҚ мен ДНҚ-мен гибридизацияланатын маманданған арнайы ДНҚ-зондтар сиитездеугсболады.
Рекомбинантты ДНҚ технологияларының мүмкіндіктері жоғары. Шексіз мөлшерде сүт қоректілердіц ақуызын синтездейтін бактериялар немесе ашытқылар жасалуы мүмкін. Бұл ақуыздың структурасы мен функциясын анализдеуге немесе медициналық мақсатта қоданылатын (вакиина немесе дәрілік препараты) ақуыздар алуға мүмкіндік берді.
ДНҚ клондау - табиғаты кез-келген ДНҚ фрагментін плазмидаға немесе бактериофатқе енгізіп, осы генетикалық элементтің бактерия немесе ашытқы клеткаларында көбейтуге мүмкіндік беретін әдіс. Клон - қажетті клеткалардың үлкен популяциясы; плазмида - клондау векторы.
Рекомбинанттық ДНҚ технологиясы көптеген әдістердің жиынтығы. Ескі, жаңа, басқа пәндерден алынған әдістер микроорганизмдер генетикасынан алынған әдістер.
Ең негізгі әдістер:
1)  ДНҚ-ны арнайы рестриктуралаушы нуклсазалармен ыдырату.
2)  Нуклеин      қышқыдарының     гибридизациясы.      Ол     нуклеин қышқылынын   өзара   комплементарлы   бөліктерге   байланыса отырып жоғары дәлдікпен ДНҚ мен РНҚ-ныц нуклеотидтік кезектесуін анықтауға мүмкіндік береді.
3) Белгілі бір ДНҚ фрагменттерін жылдам репликацияланатын генетикалық элементтерге (плазмида, вирустар) енгізу үшін қолданылатын ДНҚ-ны клондау.
4) Клонданатын ДНҚ фрагментіндегі нуклеотидтердід кезектесуін анықтау.
Гендік инженерия - ис-клеткасында көбейіп, зат алмасудың соңғы өнімдерін синтездеуге қабілетті in vitro генетикалық материалдың жаңа комбинацияларын бағытталған түрде жасаумеи айналысатын молекулалық генетиканыц бөлімі. Гендік инженерия 1972 жылы, П.Берг лабораториясында алғаш рет рекомбинантты (гибридтік) ДНҚ (рекомбинантты РНҚ) алмнганиан бастан пайда болды. Бұл ДНҚ лямбда фаг ДНК-мың фрагменті және маймыл вирусы SV40-тыц сакиііалы ДНК-ныц ішск таяқшасымси қосылуынаи қүралгаи еді. In vitro рек-ДНК-ны жасауда рестриктаза және ДНК-лигаза фермситтерінің маңызы зор. Рестриктазалар ДНҚ молекуласын белгілі бір жерден фрагменттерге кеседі. ДНҚ-лигазалар ДНҚ фрагменттерін біртұтас бүтін етіп тігіп шыгады. Осы ферменттерді белін алғашап соң ғана жасанды генетикалық структураларлы жасау техникалық жағынан мүмкін болды.
Рек-ДНҚ-ның селекциясының 3 жолы бар: генстикалық (маркерлар бойынша, тандамалы орталардың көмегімен), иммунохимиялық және таңбаланған ДНҚ нсмссс РНҚ-лы гибридизациялық.
Гендік инженерия әдістсрінің жедел дамуының нәтижесінде рибосомалық, траспорттық және 5S РНК, гистондар, тышқан, қоян, адамның глобиидері, коллаген, овальлбумин, адам инсулины жэне т.б. пептидтік гормондары, адамның интерфероиы және т.б. гендердін клондары алынган.
Гендік инженерия негізінде қазіргі биотехнологияның бір бағыты болып табылатын "ДНК индустриясы" деп аталатын фармацевтиканың саласы пайда болды.
1869 ж. Мишер алғаш рет ДНҚ-ны бөліп алды.
1944 ж. Эвери бактериялардағы трансформация кезінде ақуыз емес ДНҚ генетикалық ақпаратты тасымалдайтының дәлелдеді.
1953 ж. Уотсюн және Крик Франклин мен Уилкинсонның жүргізген рентгеноструктуралық анализіне негізделе отырып ДНҚ-ның қос спиральді моделін ұсынды.                                    
1961 ж. Мармур мен Доти ДНҚ-ның ренатурациясы    құбылысын ашты. Яғни нуклеин қышқылдарының гибридизациялану реакцияларының дәлдігі мен өзіндік ерекшелігін тағайындады.
1962 ж.   Арбер  ДНҚ-ныц   рестрикциялаушы   ферментнрінің  бар екенді туралы мәліметтер алды, келгін оларды Натсон мен Смит бөліп алын, ДНҚ-ның нуклеотидтерінің кезектесуін анықтауда қолданды.
1966 ж. Нирснберг, Очоа, Корона генетикалық кодты ашты.
1967 ж. Геллерт ДНҚ  фрагменттерін біріктіруде  қолданылатын фермент - ДНҚ-лигазаны ашты.
1972-73 жж. Бойер, Коэн және Берг ДНҚ-ны клондау технологиясын жасады.
1975-77 жж. Сэнгер және Баррел, Максам және Гилберт ДНК-ның нуклеотидтерінге кезектссуін анықтаудың  жылдам әдісін жасады.
 
Клетка эволюциясы
 
Төмендегі сызбанұсқада клетканың молекулалық ұйымдасу деңгейлері көрсетілген.

Сызбанүска 1. Клетканыи молекулярлық үйымдасу дедгейі.
Барлық   тірі   ағзалар      клеткалардан   -   өте   ұсақ,   мембранамен қоршалған,     химиялық    заттардың     концентрлі    сулы    ерітіндісімен толтырылған қуыстардан тұрады. Тіршіліктің қарапайым формалары - бұл жеке клеткалар, олар бөліну арқылы көбейеді.
Барлық ағзалар мен оларды құрайтын клеткалардың барлығы эволюциялық жолмен ортақ ата - тек болып табылатың  бір клеткадан таралған деп есептеледі.
Эволюцияның екі исгізгі процесі - бұл:
1. агзаның өзінің ұрпақтарына беретін генетикалық ақпаратының кездейсоқ вариациялары;
2. тіріпілігіп сақтау мен көбеюді    қамтамассыз ететіп генетикалық ақпараттың сұрынталуы.
Эволюциялық теория биологияның негізгі принципі болын табылады.
Тірінілікті  жеке молекуладан генклеткалы апаларға дейін дамуын қарасырайық.
Тірі клеткалар жер бөлінде 3,5 млрд жыл бұрын молекулалардың сиоптанды агротациясы нәтижесінде найда болды. Біздің қазіргі кездегі ағзалар мен олардағы молекулалардың құрамы, бірінші клетканың пайда  болуының төмендегідей 3 алғы шартм болды ден өсентсуге мүмкіндік береді:
1)    комплементарлық    негіздердің    жүнтасу    жолымен    өздігінен репликациялануға  қабілетті  нолимерлор (РНҚ)  пайда  болуы керек.
2)    соның көмегімен РНҚ ақуыз синтезін бағыттайтып механизм түзілуі керек.
3)    өздігінен    ренликациялануға    қабілетті    РНҚ    мен    ақуыз молекулаларының қолдасын  шектелген  кеңістікте түйықтаған линидік мембрана түзілуі қажет еді.
Эволюциялық процестің кейнгі сатыларының бірінде тұқым қуалау заты ренде РНҚ-ны ДНҚ ауыстырды. Жердің пайда болуының бірінші миллиард жылында атмосфера болды ма жоқ па, озон қабаты болды ма, О2 болды ма жоқ па, қандай мөлшерде (өте аз) атмосферада NН3, СН4болды ма?
Осындай жағдайда қарапайым органикалық молекулалар пайда болды (яғни С бар). Мұны лабораториялық эксперименттер дэлендеп отыр. СО2, СН4, NН4, Н2+Н2О газдармның қыздырылған қоспасына электр разрядымен, улыракүлгін сәулелермен әсер еткенде кіші органикалық молекулалар түзіледі.
Цианды сутегі Н-С=N, формальдегид цианобактериялар пайда болды деген болжам болды. Олар СО3 мен N2-ні фиксациялауға қабілетті болды.
Олар сулы ерітіндіде оңай әрекеттеседі. Ең бастысы, олар клетка ішілік кіші молекулалардың 4 негізгі класын түзеді: амин қышқылдары, нуклеотидтер, қанттар мен майлы қышқылдар.
Осындай жағдайда белгілі бір уақытта, белгілі бір жерде қазіргі клеткалардың құрамына кіретін қарапайым органикалық молекулалардың көпшілігі бірігуі мүмкін.
Амин қышқылдары немесе нуклеотидтер түріндегі жай органикалық молекулалар үлкен полимерлер түзе отырып ассоциациялануы мүмкін. Полипептидтер - белоктар
Полииуклеотидтер - РНК және ДНК.
Комплементарлық нуклеотидтердің маманданған жүптасуы тіршіліктің пайда болуында шешуші рөл атқарды.
Комплементарлық матрицалық көшірме механизмедері нәзік және қарапайым: әр клетканың генетикалық информациясы оның полинуклеотидтерінің негіздерінің кезектесуінде жазылған және бұл информация ұрпақтан ұрпақка негіздердіц комилементарлық жүптасуы арқылы тасымалданады.
Г-Ц  Г
А-Т   'У
А-Т   У
Г-Ц   'Г
РНК ДНҚ-ға ұқсас полинуклиотид, ол екі маңызды қасиеттермен сипатталады: біріпшіден - нуклеотидтердің кезсктесуі түрінде информация жазылған және ол ренликация кезіпде тасымалданады.
Екіншіден, ол ерекше өзіне тән кеңістіктік структура түзеді, бұл структура оның функциясы мен қоршаған орта жағдайларына жауабын (реакциясын) анықтайды.
Бұл екі қасиет - информациялық және функциоиалдық – эволюция процесінің қажетті алғы шарты болып табылады.
Нуклеотидтер кезектесуі – генотип.
Кеңістікте орналасуы – фенотип, яғни генотиптің көрінісі.
Ертедегі   эволюциянын   ең   таңқаларлық   куәсі-бұл   генетикалық "сөздік" немесе код, ол нуклеотидтер триплеті мен аминкышқалдары арасындағы     сәйкестікті     қамтамасыз     етеді     (трансляция)    нуклеин қышқылдарымеп бақылапатыи ақуыз синтезінің пайда болуы-алғашқы клетканың түзілуіндегі маңызды құбылыс болды. Басқа бір майызды құбылыс-сыртқы мембрананың түзілуі.
Барлық қазіргі кездегі клеткалар фосфолипидтер мен акуыздардан тұратын, плазмалық мембранамен қоршалған. Мембраналар қалындығы 7 мм жуық үшқабатты структурасы бар жапырақша түрінде болады.
Алғашқы клетка, преабиотикалық ерітіндідегі фосфолипидтер молекулалары кездейсоқ мембраналық структураға біріккенде пайда болды деп есептеледі. Ол өздігінен репликацияланатын РНК мен белок молекулаларының қоспасын қоршады. Мембранамен қоршалған жабық кеңістікте РНК молекулалары эволюциялана бастады. Енді сұрыптау жүргізілетін белгі тек РНК-ның өзінің ғана структурасы емес, сондай-ақ ол кодтайтын ақуыздардың да белгілері бойынша жүруі керек болды. Осылай РНК молекулаларының нуклеотидтік кезектесуі біртұтас клетканың қасиеттерінде көріне бастады.
Микоплазма – Spiroplasma citrii. d=0,3 мкм. Өсімдіктер мен жануарлар паразиті клеткасынын тіршілік қызметіне қажет ақуыздардың минималды мөлшері - 750 әртүрлі ақуыздар болып табылады.
Ғалымдардың болжамы бойынша барлық қазіргі тіршілік ететін ағзалар осыдан бірнеше миллиард жыл бұрын пайда болған алғашқы клеткадан тараған. Өзінің бәсекелестерін жеңін шығын, бұл клетка клеткалық бөліну мен эволюция процесінің бастамасы болып табылады. Барлық ағзалардың арасындағы ұқсастықты тек осымен түсіндіруге болады.
Шамамен 1,5 млрд жыл бұрын ұсақ, салыстырмалы түрде қарапайым ішкі құрылысымен синатталатын (прокариоттық) клеткалардан мөлшері бойынша үлкен және анағұрлым күрделі қалынтасқан эукариоттық клеткаларға өту процесі болды.
Бактериялар-көптеген табиғи мекен ету орталарында таралған ең қарапайым ағзалар. Әдетте олардың қатты қорғаныштық қабықшасы (клетка қабықшасы) болады. Оның астында плазмалық мембрана болады, ол ДНК, РНК, ақуыздар және басқа да кіші молекулаларды қоршап жатады.
Прокариоттық клеткалардың құрылысы қарапайым, бірақ олар биохимиялық қасиеттері бойынша ерекшеленеді. 2 сызбанұсқада прокариоттық клеткалардың негізгі топтары көрсетілген

Сызбанұсқа 2.
 
Тұздардың ерітіндісінде мекендейтін бактериялар үшін көміртегінің жалғыз көзі глюкоза болып табылды. Сондықтан ол көптеген химиялық реакцияларды жүзеге асыруы қажет.
Олар глюкозадан тіршілік үшін маңызды процестерге қажет энергияны алып қана қоймай, клеткага қажет органикалық молекулаларды синтездеуге көміртегі атомдарын қолданады. Бұл реакциялар жүздеген ферменттермен катализденетін химиялық реакциялар тізбегі болып табылады. Мұндай ферментті реакциялардың тізбектері-метаболиттік жолдар деп аталады.
СО2-ні пайдалану үшін дамыған механизм-фотосинтез болып табылады. Фотосинтез барысында СО2 күн сәулесінің әсерінен органикалық қосылысқа айналады.  Күн сәулесі хлорофилл-пигментінің молекуласындағы электронды тітіркендіреді.
Оттегінің реакцияға қабілеттілігі өте жоғары, сондықтан цитоплазманың көптеген компоненттерімен әрекеттесе алады, бірақ бұл көптеген ертедегі ағзалар үшін ұлы болуы мүмкін. Бірақ жоғары реакцияға қабілеттілігіне байланысға ол химиялық энергияның көзі болып табылады. Сондықтан эволюция барысында осы О2-ң қасиетін пайдалана білді. О2-нің көмегімен тірі ағзалар тамақ молекулаларын толығырақ тотықтыруға кабілетті.
Тамақ молекулаларының аэробты тотығуы кезінде бөлініп шыққан энергия ЛТФ синтезінде қолданылады.
Жердегі тіршіліктің бастамасын берген аэробты ағзаларға атмосферада молекулалық оттегінің жиналуы қалай әсер етті? Оттегіне бай әлемде тірі ағзалардын бір бөлігі өліп бітті, ал екінші бөлігінде тыныс алуға қабілеттілігі дамыды. Бірақ ағзалардың тағы бір үшінші бөлігі басқа жолды таңдаған. Олар аэробты клеткалармен симбиозға түскен және кейін олармен мықты ассоциация түзген. Бұл эукариоттық тинтегі қазіргі заманғы клеткалардың пайда болуын түсіндіреді.
Эукариоттық клеткаларда ядро болады. Клеткалық ДНК-ның басым бөлігі болатын ядро екі қабатты мембранамен қанталган. Осы мембранамен цитоплазмадан бөлінген. Олардың цитоплазмасында көптеген өздеріне тән органеллалар-митохондрий, хлоронласттар бар, митохондриялар-еркін тіршілік ететін прокориоттық ағзаға ұқсас.
Эукариоттарда көптеген ішкі мембраналар (Гольджи аппараты, ЭПС, лизосомалар, цитоқаңқа-микротүтікшелер) бар.
Прокариоттық    және    эукариоттық    ағзалардың    салыстырмалы сипаттамасы (кесте 1).
Үлкен, көпклеткалы ағзалардың эволюциясы эукариоттық клеткалардың өздерінің тұқым куалау информациясын көптеген қасиеттері арқылы көрсете білуге және бірігіп тұтас ағза түрінде әрекет етуге қабілеттілігімен байланысты. Көпклеткалылыққа ең алғашқы қадам, эпителийдің пайда болуымен байланысты болуы мүмкін. Онда клеткалар ағзанын ішкі ортасын сыртқы ортадан бөлетін қабатқа біріккен.
Дифференциалданған клеткалардың алғашқы қарапайым типтеріне эпителиалды клеткалармен қатар жүйке клеткалары, бұлшық ет клеткалары мен дәнекер ұлпасының клеткалары жатады. Бұл типті клеткалардың барлығын қазіргі кездегі ең қарапайым жануарлардың өздерінен табуға болады.
Даму стратегиясының осындай негізгі типтері жоғарғы сатыдағы жануарлардың эволюциясында арнайы маманданған клеткалардың типтері мен олардың белсенділігін реттеудің өте нәзік әдістерінің дамуында қолданылады.
Жоғарғы сатыдағы жануарлардың клеткаларының екі жүйесі әрқайсысы өздігінше көпклеткалы ағзаның күрделілік шыңы болып табылады.
 
Кесте 1
 
Белгілер Прокариоттар Эукариоттар
Ағзалар   Бактериялар мен цианобактериялар протисталар, саңырауқұлақтар, өсімдіктер, жануарлар
Клетка мөлшері Қалыпты сызықтық мөлшері 1-10 мкм қалыпты сызықтық мөлшсрі 10-100 мкм
Метаболизм Анаэробты немесе аэробты аэробты
Органеллалар аз немесе жоқ ядро, митохондрий, хлоропластар, эндоплазмалық тор
ДНҚ Цитоплазмала орналасқан сақиналы ДНҚ кодталмайтын бөліктері бар өте ұзын ДНҚ молекуласы хромосомаға ұйымдасын, ядролық мембранамен қоршалған
РНҚ және акуыздар РНҚ мен ақуыздар бір жерде ситезделеді РНҚ-ның синтезі ядрода, ал акуыз синтезі-цитоплазмада жүреді
Цитоплазма Цитоқаңкаканың болмауы, цитонлазманың қозғалғыштығы, эндо және экзоцитоз Акуыз талшықтарынан тұратын цитоқаңқаның болуы, цитоплазманың козғалғыштығы, эндо және экзоцитоз
Клетканың бөлінуі Бипарлык бөліну Митоз бен мейоз
Клеткалық ұйымдасуы Негізінен бір клеткалы Негізінен  клеткалық дифференциациясы бар көпклеткалы
 
 
1-шісі - омыртқалылардың иммундық жүйесі, оның клеткалары миллиондаған әр түрлі антиденелерді өндіруге қабілетті.
2-шісі - жүйке жүйесі. Төменгі сатыдағы жаі уарлардың нейрондық байланыстары катаң генетикалық детерминацияланған, сондықтан мінез-құлық бағдарламасы тек генетикалық материалдың мутацияларына байланысты эволюцияланады. Жоғары сатыдағы жануарлардың, адамға дейін дамуы барысында жүйке жүйесінің струкурасы - жүйке клеткаларының қоршаған ортаның әсеріне жауап ретінде өздерінің байланыстарын өзгертуге қабілетіне орай модификаииллаиа бастады.
 
Нуклеин қышқылдары
 
Тірі материяның функциялары олардың химиялық құрам бөліктеріне байланысты. Цитоплазманың шамамен құрамы (орташа молекулалық салмақ): ақуыздар - 35000, майлар мен майтәрізді заттар - 1000, көмірсулар және басқа кіші молекулалар - 200, бейорганикалық молекулалар - 50-75. Цитоплазмадағы әрбір ақуыз молекуласы шамамен 20000 су молекуласымен, 5 майтәрізді заттардың молекулалары, көмірсулардың 25 кіші молекулаларымен және басқа органикалық өнімдермен және 50 органикалық иондармен қоршалған.
Бұл реакцияларды зерттеуге болады, себебі биологиялық макромолекулаларды сәйкес тұз ерітінділерімен салыстырмалы тұрде оңай бөліп алуға болады. Бұл кезде олардың көп қасиеттері негізінен сақталады. Бұл әдіс фундаменталды құбылысты ашуға мүмкіндік берді: тірі материяның құрамына кірстін ақуыздар мен басқа да қосылыстар мен жасанды жолмен алынған күрделі молекулалардың арасында айырмашылық жер мен көктей.
Синтетикалық макромолекулаларды тірі энзимдердің реакция жылдамдығымен де, бұл реакцияларлың температурасы, каталиттік мамандануымси де салыстыруға келмейді. Макромолекулаларлың көптеген қасиеттері. молекулалардың және олардың құрам бөліктерінің конфигурациясына, макромолекулалардың активті орталықтарының кеңістікте таралуының өзгеруіне байланыстм және әртүрлі, типті болмашы әсерден де өзгеруі мүмкін.
Макромолекулалардың қасиеттері макромолекулалардың физикалық және химиялық қасиеттерін анықтайтын олардың электрондық тығыздығының таралуымен байланысты тірі материяның негізгі компоненттерін қарастырайық (ақуыздар, нуклеопротеидтер, көмірсулар, липидтер, бейорганикалық заттар мен су).
Нуклеин   қышқылдары   -   барлық   тірі   ағзалардың   генетикалық материалы   болып   табылады.   ДНК-ның   структурасының   анықталуы биологиядағы   жаңа   кезнді   ашты.   Себебі   бұл  тірі  клеткалар   мен ағзалардың қалан көбеюі және олардың тіршілік қызметін реттеуге қажет ақпараттын қалай кодталатынын түсінуге мүмкіндік берді.
Полинуклеотидтер, фосфорлы биополимерлер.
Нуклеин қышқылдарын алғаш рет И.Ф.Мишер 1868 ж. ядролық материалға бай клеткалардан (лейкоцит, сперматозоид) тапқан. "Нуклсин қышқылдары" термині  1889 ж.  ұсынылды.   Нуклеин қышқылдарының сызықтық молекулалары нуклеотидтерден тұрады. Бір нуклеотидтің 5'-фосфаты мен келесісінің көмірсу қалдығының 3'-гидроксилі арасындағы эфирлік байланыстар молекуланың көмірсу-фосфаттық қаңқасын түзеді. Нуклеин қышқылдарының жоғарыполимерлі тізбектері бірнеше оннан жүздеген миллионға дейін нуклеотидтік қалдықтардан түрады. Олардың молекулалық массасы 105-1010. Әдетте нуклеин қышкыларында мономер ретінде   дезокси-   немесе   рибонуклеотидтер   болады.   Осыған   сәйкес дезоксирибонуклеин және рибонуклеин қышқылдары болып бөлінеді. ДНК молекулалары  әдетте 2 тізбсктен,  РНК  негізінен бір тізбекті  болын табылады. Клеткалы ағалардын құрамына нуклеин қышқылдарының екі типі де кіреді, ал вирустарда нуклеин қышқылдарыиын біреуі-ДНК немесе РНК болады. Нуклеин қышқыддарының биологиялық рөлі-генетикалық ақпаратты  сақтау,  жүзеге асыру  және тасымалдау болып табылады. Сонымен     қатар     олар биологиялық естің әртүрлі түрлерін-иммунологиялық, нейрологиялық қамтамассыз етуі және биосинтетикалық процестерді реттеуде маңызды рөл атқаруы мүмкін.
Нуклеин қышқылдарының мономері нуклеотидтер (нуклеозидфосфаттар), яғни нуклеозидтердің фосфорлық эфирі болып табылады. Олар азоттық негіздеи (әдетте пуриндік немесе пиримидиндік), көмірсу рибоза (рибонуклеотидтер) немссе дезоксирибозадан (дезоксирибонуклеотид) және бір немесе бірнеше фосфор қышқылының қалдығынан тұрады.
Нуклеотидтердің құрылысы-нуклеозидфосфаттар, нуклеозидтердің фосфорлық эфирлері. Азоттық негіздерден (әдетте пуриндік немесе пиримидинді), көмірсу рибозадан (рибонуклеотидтер) немесе дезоксирибозадан (дезоксирибоиуклеотидтер) және бір немесс бірнеше фосфор қышқыльшыц қалдыгыиан тұрады.
Екі нуклеотидтердің қалдығынан динуклеотад, бірнеше-олигонуклеотидтер, көп-полинуклеотидтер. Нуклеотидтер нуклеин қышқылдарының құрамына кіреді (полинуклеотидтер), макызлы коферменттердің (НЛД, НЛДФ, ФЛД, КоЛ және басқа биологияық белсенді қосылыстрдың құрамына).
Нуклеазалар-гидролазалар класына кіретін ферменттер. Бұл ферменттер нуклеин қышқылдарының полинуклеотидтік тізбегіндегі фосфодиэфирлік байланыстарының моно- және олигонуклеотидтер түзе отырын ыдырау реакцияларын катализдейді. Шеткі мононуклеотидтер экзонуклеазалар, ал нолинуклеотидтік тізбектің ішіндегі ыдырау реакциялары эндонуклеазалардың көмегімен ыдырайды.
Клеткаларда нуклеин қьшқылдары барлық уақытта ақуыздармен (протаминдер мен гистондар) байланысты болады, нуклеопротеидтер түзеді.
Протамин-молекулалық салмағы 2000 болатын өте қарапайым ақуыз. Окың құрамына кіреін аминқышқылдары: аргинин, лизин және гистидни.
Гистондар-молекулалық салмағы 12000-20000 болатын қарапайым ақуыз. Құрамында негізгі аминқышқылдары аргинин мен лизин басым. Гистондар сомалық клеткалардың ядроларында кездеседі. Құстарлың эритроциттерінің құрғақ затының 40% құрайды. Гистондар барлық ядролардан табылған, бұл оның ДНК-ның генетикалық функцияларында қатынасатыны туралы қорытынды жасауға мүмкіндік береді. Рибонуклеин қышқылы (РНК) ДНК-ға қарағанда нашар-зерттелген, себебі оның структурасын бұзбай бөліп алу өте қиын.
Нуклеин қышқылдары-мономерлі бірліктер нуклеотидтерден құралған. Нуклеотидтерден үлкен молекулалар-нолинуклеотидтер құралады.
Нуклеотидтердің құрылысы- нуклеотидтердін молекулалары 3 бөліктен тұрады - бескөміртекті қант, азоттық негіздер және фосфор қышқылы.
Қант. Нуклеотидтің құрамына кіретін қант пентозаның түріне байланысты нуклеин қышқылдары 2 типті болады - рибонуклеин қышқылы, дезоксирибонуклеин қышқылы.

Негіздер. Нуклеин қышқылдарға 4 әртүрлі негіздер кіреді: 2-уі пуриндер класына-аденин, гуанин 2-уі пиримидиндер-цитазин, тимин, урацил.

Нуклеозид-қанттың азоттық негізбен қосылуынан түзіледі және ол фосфор қышқылымен фосфоэфирлік байланыс түзеді.

Екі нуклеотид қосылып, конденсация жолымен динуклеотид түзеді. Оның нәтижесінде бір нуклеуотидтің фосфаттық тобы мен екіншісінің қантының арасында фосфодиэфирлік көпірше түзіледі.

Рибонуклеин қышқылдары
 
Көмірсулы компонент ретінде рибозадан, ал азоттық негіздер ретінде-аденин, гуанин, урацил, цитазиннен және олардың модификацияланған туындыларынан (мысалы, метилденгсен) тұратын нуклеин қышқылдары. Барлық тірі клеткалар мен көптеген вирустардың міндетті компоненті. Генетикалық ақпараттың жүзеге асуына қатысады. РНҚ кеңістіктегі құрылысы негізінен бір полинуглеотидті тізбектен, (75-тен 10 000-ка дейін нуклеотидтерден) ал кейбір бөліктерінде негіздердің комплемнтарлылығы припципі бойынша құрылған екі спиралді болып келеді. Құрылыс ерекшеліктері мен атқаратын қызметіне сай клеткалық РНК-ның бірнеше класын бөлін көрсетуге болады: рибосомалық (рРНҚ), тасималдаушы (тРНҚ), ақнарапық немесс матричалық (аРНҚ немесе мРНҚ). Тірі клеткада ДНҚ матрицасында РНК-ның синтезі РНҚ-полимераза ферментінің көмегімен жүзеге асады. Эукариоттардың клеткасында РНҚ-ның әр түрлі класын синтездейтін 3 әр түрлі РНҚ-полимеразалар табылған.
Белгілі бір геннің шегінде ДНҚ-ның 2 комплементарлы тізбегінің біреуі ғана РНҚ-ның синтезінде матрица болып табылады. РНҚ-ның молекулалары функционалды белсенді молекулалар мен салыстырғанда молекулалық массасы үлкен бастамалар түрінде синтезделеді.
Рибосомалық РНҚ жоғары молекулалы және бүкіл клеткалық РНҚ-. ның 80% жуық мөлшерін құрайды. Эукариоттардың клеткасында рРНҚ-ның синтезі ядрошықта шоғырланын, I РНҚ - полимеразамен жүзеге асырылады. Геномда рРНҚ-ны кодтайтын 50-ден 1000-га дейін бірдей гендердің көшірмесі болады. Белгілі бір ақуыздармен байланыса отырып, клетканың маңызды аппараттарының бірі - рибосомаларды түзеді. рРНҚ-на рибосома массасының 60% тура келеді.
Тасымаддаушы РНҚ, төменгі молекулалы (молекулалық массасы шамамен 25000), РНҚ-ның басқа кластарымен саластырғанда құрылысы жақсы зерттелген. III РНҚ-полимеразасының көмегімен бастамалар түрінде синтезделеді. Барлық белгілі тРНҚ-ның екінші ретгік құрылысы үшқұлақты жанырақ пішінді болып келеді. Қосымша сутектік байланыстардың қатысуымен түзілетін үшінші реттік құрылымы L латын әрібі түрінде болады.
тРНҚ-ның негізгі қызметі – сәйкес аминқышқылын байланыстырып (аминқышқылының карбоксил тобы мен тРНҚ-ның шеткі рибоза қалдығының арасында ковалентті байланыстын түзілуі арқылы) және оны аминоацилсинтетаза ферментінің көмегімен рибосомаға тасымалдау. Фермент аминқышқылы мен оған сәйкес тРНҚ "тануға" маманданған. Әрбір аминқышқылынын арнайы аминоацилсинтетазасы мен тРНҚ болады. Кейбір жағдайда бір аминқышқылына 2 немесс одан көп тРНҚ сәйкес келеді. Себебі бір амиақышқылы бірнеше кодонмен кодталуы мүмкін.
Ақпараттық, немесе матрицалық РНҚ. Молекулалық массасы бойынша алуан түрлі (0,05x106 - 4x106) болып келеді. Олар клеткадағы РНҚ-ның жалпы мөлшерінің 2% құрайды. Олар клеткалық ақуыздардың синтезінде матрица болып табылады. Эукариоттардың клеткасында мРНҚ-ның синтезі ядрода -жүреді. Одан арнайы рибонуклеопротеидтік бөлшектермен (информосомалар) мРНҚ цитонлазмаға тасымалдапады. Жетілген мРНҚ-дың 5' және 3' ұштарында трансляцияланбайтын кезектесулер болады. 5' ұшында мРНҚ-лың рибосомамен жалғастыратын бөлік бар. Әдетте эукариоттардың 5' ұшында 7' жағдайында метилденген гуанозии 5' - 5' пирофосфаттық байланыспен келесі негізбен байланысқан. Көбіне 3' ұшында мРНҚ ұзын (250 негізі дейін) гомополимерлі кезектесу (полиаденилат)-лермен аяқталады, ол мРНҚ-па оның транскрипциясы аяқталған соң жалғасады.
РНҚ-лды вирустардың геномы екіспиралды немесе бірспиралды РНҚ түрінде болады. Кейбір геномдық РНҚ-ның құрылымдық ұйымдасуы эукариоттардың мРНҚ-на ұқсас және тікелей трансляциялана алады. Ал басқа вирустарда геномдық тізбекке комплементарлы РНҚ ғана трансляцияланады.
Транскрипция латын тілінен аударғанда transcriptio - көшірін жазамын днген мағынаны білдіреді. Транскрииция дегеніміз - ДНК-ның сәйкес бөлігінде РНК молекулаларының    биосинтезі;    тірі    клеткалардағы генетикалық ақпараттың жүзсге асуының бірінші сатысы. Транскринция ДНК-га тәуелді РНК-полимераза ферментінің көмегімен жүзеге асады. Ол көптеген зерттелген ағзаларда транскринция процесінде артүрлі қызмет атқаратын 4 немесе одан да көп бірдей емес суббірліктерден тұрады. Фермент транскрипцияның басталу белгісі - промоторды (ДНК бөлігі) "танып", оиымсІІ бірігсді де ДНК-ныц қос сниралін ажыратады. Осы жерден бастап ДНК-ның бір тізбегі бойымен жылжын, оны қайтлайды да комплементарлық   принципіне   сәйксс   түзілін   келе   жатқан   РНК-га мономерлі     звеноларды      (нуклеотидтерді)     қосып     алады.     РНК-полимеразаның қозғалысына  сай   РНК-ның  өсіп  келе  жатқан  тізбегі матрицадан  ажырайды  және  ферменттен  кейін  жатқан ДНК-ның  қос спиралі қалпына келеді. РНК-полимераза қайталайтын бөліктің соңына (терминатор)  жеткенде  РНК   матрицадан  бөліиеді.  ДНК-ның  әртүрлі бөліктерінің көшірмелерінің саны ағзаның даму барысында өзгеруі мүмкін. Тиімділігі жоғары инициация (басталу) үшін көбіне промоторға позитивті бақылау   ақуыздарынын   (мысалы,   катаболизмнің   ақуыз-активаторы) қосылуы    қажет.    Прокариоттарда    инициация    кезеңіндсгі    реттеуге транскрипцияның   басталу   нүктесіне  жақын   орналасқан   бөліктер   -операторларды біріктіретін репрессор - ақуыздардың қатысуы  мүмкін екендігі  дәлелденген.  Транскрипцияның соңының  (терминатор)  кейбір белгілерін РНК-полимеразаның өзі таниды. Басқаларын тануға ерекше терминацияланушы ақуыз "ро" қатысады. Транскринцияны терминация кезеңінде     реттеуге     антитерминатор-ақуыздар     мен     ақуыз    синтезі аппаратының компоненттері қатысады.
Эукариоттарда рибосомалық, ақнараттық және тасымалдаушы РНК-лардың синтезіне арналған арнайы РНК-полимеразалары болады.
Скриптон немесе оперон деп аталатыи транскрипция бірліктері, әдетте бірнеше функционалдық жағынан байланысты гендерден, ал эукариоттарда олар негізінен моногенді болып табылады. Қатерлі ісік тектес вирустарда ақпараттың РНК-дан ДНК-га (кері транскрипция) тасымалдануы мүмкіи. Ол кері транскриптаза (ревертаза) фермеитінің көмегімен жүзеге асады.
ДНК-ң структурасы. Нуклеин қышқылдарына ақуыздар тәрізді бірінші ретті структура - олардың нуклеотидтерініц кезектесуі және үшөлінемді структура тән.
Уилкинс пен Франклин - ДНК структурасын рентгеноструктуралық анализ көмегімен зерттеуге талпынды. Олардың зерттеулері ұзақ және қиын ДНК-ның тұздарының таза препараттарын дайындаудап құралды. Осы препараттар үшін олар күрделі дифракциялық суреттер алды. Бұл суреттердің көмегімен тек ДНК молекуласының жалпы структурасын ғана анықтауга болатын еді (таза кристалдар сияқты нақты мәліметтер бере алмайтын еді).
Джеймс Уотсон және Фрэнсис Крик бұл мәселесіне шешуде басқа жолды таңдады. Сол кезде белгілі болған барлық химиялық және физикалық мәлімеітерді пайдаланын, олар ДНК-ның кеңістіктегі моделін жасауға талпынды.
Олар Уилкинстің рентгенограммаларымен әрдайым таныса отырып, ДНК-ның өсі бойыпша 0,34 нм периодтылықпен кайталанып отыратын спиралді структурасы бар деген қорытындыға келді.
Уотсон мнн Крик ДНК-дағы ортүрлі негіздердің қатынасында белгілі бір заңдылықтың бар екендігін түсінді. Бұл зандылықты 1951 ж. Эрвин Чаргафф анықтады.
Уотсон мен Криктің алдында ДНК молекуласы көршілес тізбектердің негіздерің жүнтасуымен біріккен екі спиральді полинуклеотидтік тізбектерден тұратыны туралы болжамды тексеру мақсаты тұрды.
Негіздер бір бірімен сутектік байланыстармен бірігеді. Бұл жерде қандай негіздер жұптасуы керек? - деген сұрақ туды. Пуриндік негіздердің саны пиримидинді негіздердің санына дәл тура келеді.
 
ДНК молекуласының құрылысы
 
Уотсон мен Крик ДНК-ның 2 полинуклеотидтік тізбектеп туратынын көрсетті. Әрбір тізбек оңға қарай спиральге оралған. Сондықтан қос спираль түзеді. Тізбектер антипараллельді, яғни қарама-қарсы бағытталган, бір тізбектің 3’-үшы екіншісінін 5’ үшына қарама-қарсы орналасқан. Әрбір тізбек қантты-фосфатін қанқадан құралған, ал оның бойында спиралъдің өсіне перпендикуляр түрде негіздер орналасады. Екі қарама-қарсы тізбектердің негіздері бір-бірімсн сутектік байланыстармен байланысқан. Қантты-фосфатты қанқаның ара кашықтығы тұрақты және ол бір пурин мен бір пиримидии жұбының алып жаткаи ара қашыктығына тән. Молекула өсінің бойында көршілес негіздер жұбы бір-бірінсн 0,34 нм қашықтықта орналасқан. Спиралдің толық айналымы 3,4 нм, яғни 10 жұп негіздерге сәйкес келеді. Спиральдің екі тізбегі бір-біріне комплементарлы. Уотсон мен Криктің жасаған қорытындылары молекулалық биологияның, дамуын түрткі болды. 1962 ж Уотсон мен Крик және Уилкинс Нобель сыйлыған иеленді (Сызбанұсқа 3).

Сызбанұсқа 3. ДНК-ның синтезі
 
ДНК-ның биосинтсзі жартылай консервативті механизм бойынша матрицалық синтез жолымси жүзеге асады. Бөлініп жатқан клеткадағы хромосомалық ДНК-ның репликациясы қос спиралдың локальды ажырай, репликативтік      вилканың      түзілуіисн     басталады.      Оны      арнайы эндонуклеазалар    мен    ажырау    ақуыздары    жүзегс    асырады.    Екі антипараллельді  тізбектердің  репликациясының сиихрондылығы,   оның синтезі    қысқа    фрагменттермен    (100-10000    нуклсотидтер)    жүруіне байланысты, олар дейін өсіп келе жатқан тізбектерге ДНК-лигазалардың көмегімеи жалғанады. А.Корнберг 1967 ж. іп vitro жағдайда биологиялық активті ДНК-ның ферментативті синтезін жүзеге асырды. 1970 ж. Х.Корана ашытқылардың   аланиндік   тРНК   геніне   сәйкес   келетін   екітізбекті полинуклеотидтік тізбектің толық химиялық синтезін жүзеге асырды. Медицина, ауыл шаруашылыгы және биологияның көптеген мәселелерін шешуде белгілі бір құрылысты генетикалық структуралы гендерді қолдан жасаудын (гендік инженерия) маңызы зор.
Тірі ағзаларда дезоксирибонуклеотидтердің (мономер) синтезі рибонуклеотидтердің тікелей рибозанын 2-ші атомы бойынша тікелей тотықсыздануы тотықсызданған НАДФ және тиоредоксиннеа тұратын көпферментті жүйемен жүзеге асады. Кейбір ағзаларда В12 витаминінің қатысуында рибонуклеозидүшфосфаттардың тотықсыздануы арқылы жүреді.  ДНК-ның тікелей алғы бастамалары дезоксирибонуклеозидүшфосфаттардың   синтезі АТФ-тің қатысуымен дезоксирибонуклеозидмоно- және    дифосфаттардың    фосфорлылануы реакцияларымен аяқталады.
 
Ақуыздардың құрылысы мен қызметі
 
Клеткалар негізінен ақуыздардан тұралы, олардың тірі затының жартысынан астамы ақуыздардың үлесіне келеді. Ақуыздар клетканың құрылымы мен пішінін анықтайды, олар катализдің молекулярлық тану құралы болып табылады. ДНК-да клетканы құруға қажетті барлық информация болғанымен, ол клеткалық процестердің жүруіне тікелей қатыспайды, тек "академиялық " сипаттама сақталады. Мысалы, оттегін тасымалдау гемоглобинге тән қасиет, бұл қасиет осы ақуызды кодтайтын генге тән емес. Компьютерлік терминологияны пайдалансақ нуклени қышқыддары - программалық қамтамасыз ету - клетканың ата-аналарынан алатын инструкциясы, ал ақуыздар "аппараттық қамтамасыз ету-есте сақталған программаны жүзеге асыратын физикалық механизмдер".
Нуклеин қышқылдары мен белоктардың функциясында мұндай өзгешеліктер оларды құрайтын суббірліктердің химиялық табиғатымен түсіндірілсді. ДНК мен РНК молекулалары химиялық жағынан ете ұқсас пуклсотидтерден тұрады. Олар ірі молекула түзгенімен, молекулалардың қасиеттері нуклеотидтердің кезектесуіне байланысты емес. Керісінше ақуызлар 20 әртүрлі, бір-бірінс ұқсамайтыи аминқышкылдарынан құралған, олардың әрқайсысы өзіне ғана тән ерекше химиялық қасиетімен көрінеді.
Осы алуан түрлілігі ортүрлі ақуыздардыц химиялық қасисттерінін универсалдығының негізіңде жатыр.
Акуыз молекуласының конформациясы ондғы амин қышқылдарының кезектесуіне тәуелді.
Полипептидтік тізбекте кептеген байлапыстар бойынша еркін айналу мүмкін, сондықтан кез-келген ақуыз молекуласы көптсгсн пішінде бола алады (конформацияда). Бірақ биологиялық жағдайда полипептидтік тізбек солардың ішінен тек бір конформацияда бола алады. Бір белгілі- бір конформация ғана тұрақты болады, ал қайсысы - бұл полипептидтік тізбектегі амин кышқылдарының орналасуына байланысты.
Акуыздық молекуласын ашуға, яғни денатурациялауға болады, ол бастапқы конформациясын жоғалтып иілгіш полипептидтік тізбекке айналады (кейде жұмсақ жағдайда денатураиия қайтымды).

Полипептидтік тізбектің оралуын бағыттайтын негізгі фактордың бірі-полярлық және полярлық емес бүйір (жанама) топтардың орналасуы. Ақуыз синтезі барысында оның көптеген гидрофобты бүйір топтары ақуыз глобуласының ішінде орналасуға тырысады. Ал полярлық топтар ақуыз молекуласының бетінде орналасуға тырысады да су және басқа да полярлық топтармен әрекеттеседі.
Полипептидтік   тізбекті    құрайтын    аминқышқылдары    пептидтік байланыстармен байланысқан. Ақуыздардың пептидтік топтары полярлы,олар сутектік байланыстар түзеді.
 Цитоплазмадан тыс калған акуыздар, бір полипептидтік тізбектің әртүрлі бөліктерінің арасында қосымша коваленттік байланыстар тузе алады. Мысалы, дисульфидтік байланыстардың (5-5 көшірме) түзілуі. Оралған полинентидтік тізбекте көршілес орналасын қалған цистеиннің екі 5Н- топтары арасында орын алады. Ол клеткадан тыс ақуыздардыц кеністіктегі құрылымын тұрақтандырады. Амин қышқылдарыпың барлық жеке, өзара әсерлесуінің нәтижесінде ақуыз молекуласы спонтанды түрде өзіне тән конформацияға: әдетте жинақталған глобулярлы, кейде ұзынынан созылған фибриллярлы ие болады.
Полипептидтік тізбектсгі амин қышқылдарының кезектссуінде оның оралуына қажетті барлық информация бар. Қазіргі уақытқа дейін акуыздың кеңістіктегі құрылымын деталды түрде толық білу үшін бұл информацияны қалай оқу керек екендігін анықтаған жоқпыз. Ақуыздын пішініи тек өте қиын ақуыз кристалдарының рентгеноструктуралық анализ әдісімен анықтайды. Қазір осы әдіспей 200-деп астам ақуыздар зерттелген. Олардың әрқайсысыйың конфигурациясы өте күрделі.
β-қатпарлы қабатының құрылымы көптеген глобулярлық акуыздардың негізгі құрам бөлігін, яғни жүрегін (соге) құрайды. Антапараллельді β-қабат полипептидтік тізбектің бірнеше рет 180°-қа иілуі нәтижесінде түзілген. Мұндай құрылым тізбектің көршілес бөліктерініа пептидтік топтарыныц арасында сутектік байланыстың түзілуінен беріктігінің жоғары болуымен сипатталады. Сондықтан антипараллельді β-қабат глобулярлы ақуыз жиналатын каркас (қанқа) болып табылады. Антипараллельді тізбекке жақын параллельді β-қатпарлы қабат әдетте екі жағынан α-спиральдармеи жабылған.
α-спираль полипептидтік тізбектің әрбір пептидтік тобының басқа пептадтік топтармен сутектік байланыстармен байланысуы нәтижесінде түзіледі. α-спираддың мұндай қысқа бөліктері көптеген глобулярлық ақуыздарда болады, ал көптеген структуралық (құрылымдық) ақуыздар (мысалы, терінің беріктігін арттыратын клетка ішілік α-кератин) цилиндр тәрізді ұзын α-спиралды бөліктерден тұрады (жібек материалының лизоцимі, шаш).
Ақуыздардың    құрылымы    (структурасы)         алуан    түрілігімен сипатталады.    Амин   қышқылдарының   жанама   (бүйір)   топтарының ерекшеліктері ақуыздардыд кеңістіктегі құрылымының мүмкін болатын пиптерініп де әртүрлі болуын қамтамассыз етеді. Ақуыздардың кеңістіктегі әр алуан структурасының екі шекті жағдайы болады. Біріншісі-клеткашілік матрикстің    белоктарына    жататын    коллаген.   Коллаген    3    жеке нолипептидтік тізбектердеп құралғаи. Олар пролипге бай және әрбір үшінші  жағдайда глицин орналасады да үшеуі де бір бірін айналмп, үштік спіраль   түзеді.   Одан   әрі   молекулалардың  регулярлық   жинақталуы нәтижесінде дәнекер үлнасы түзіледі. Мысалы, сіңір. Бұларда коллагеннің көршілес молекулаларының     лизинді     қалдықтары     ковалеінті байланыстармен тігілген. Нәтижесінде үлкен қысымды көтере алатын берік талшық түзілсді.

Коллаген фибрилласының қысқа бөлігі
Коллаген молекуласы
Коллагенің үш спиралі
Екінші  шекті жағдай-клеткадан тыс белок-эластин. Оның құрамындағы салыстармалы түрде стректураланбаған полиптидік тізбектер коваленттік байланыстар есебінен созылған материал түзеді.

Коллаген тәрізді эластин клеткадан тыс кеңістікке шығарылады. Бұл қасиет артерияларға, өкпеге зиянсыз созылу мен жиырылуға мүмкіндік береді.
 
Ақуыздардын структуралық ұйымдасу деңгенлері
 
Акуыздың өте кіші молекуласының өзі сансыз өте көп әдістермен орала алуға қабілетті болғанымен, іс-жузінде полипептидтік тізбектің оралуы белгілі бір желімен жүреді. І-ші сатысында жақын жатқан бөліктердің арасында сутектік байланыстар түзіледі. Бұл α спираль, немссе β-қатпарлардың, яғни ақуыздың екінші ретті структурасының қалыптасуына әкеледі α-спираль мен β-қатпарлардың кейбір комбинациялары өте тұрақты болады да көптеген белоктарда қалынтасады. Мұндай құрылым құрылымдық ұйымдасудың жоғарғы денгейіне жатады да ақуыздың домендері ден аталады.
Домен-бұл салыстырмалы түрде шагын глобулалық түзіліс. Ол ұзындығы 150 амин қышқылынан немесс кем тұратын полипептидтік тізбектің бөліктері. Домендер глобулалық ақуыздар түзілстін модулдер болып табылады. Әдетте глобулалық ақуыздар бір-бірімен полипептидтік тізбектердің салыстырмалы түрде әлсіз (аіиық) байланысқап бірнеше әр түрлі доменднрднен тұрады. Жеке глобулалық акуыздар әділет ақуызды агрегаттар тузеді.
 
Жаңа ақуыздар мен макромолекулалық агрегаттардың тузілуі
 
Клеткада эволюция процесінде гендердің дунликациясы мен модификациясын қамтамассыз ететін генетикалық механизмдер болады. Егер кандайда бір үшөлшемді комформациясы бар полинентилтік тізбектен түратын және өзіне тан қасиеттері бар ақуыз пайда болса, онда оның негізгі құрылымы көптеген басқа ақуыздардың құрамына кіруі мүмкін. Қазіргі заманғы ағзаларда жақын қызметерді атқаратын әртүрлі ақуыздардыц амин қышқылдық кезектесуі ұқсас. Мұндай ақуыздардың туыстары бастанқыдағы жалғыз ата-тектік геннің дунликациялапуы жолымен және эволюция процесінде атқаратын қызмстінін өзгеруіне әкелетін мутациялардын жиналуынан түзіледі.
Мысалы - протеолиттік (ыдыратушы) ферменттер ссриндік протеиназалар туысы.
Бұл туысқа ас қорыту ферменттері-химотрипсин, трипсин және эластаза, сондай-ақ ұю факторлары-протеиназалар, тромбин жатады. Осы туысқа жататын кез-келген екі ферментті салыстырғанда полипситидтік тізбектегі бірдей амии қышқылдарының ориаласуы шамамен 40% жағдайда сәйкес келеді. Олардың конформациясын рентгеноструктуралық әдіспен зерттегенде полинептидтік тізбектің иілген тұстары бірдей болып келетінін көрсетгі.
Бірақ, әртүрлі сериндік протеиназалардың атқаратын қызметтері әр алуаи болып келеді. Кейбір амин қышқылдарыныц алмасулары ақуыздардың субстраттық мамандануы мен реттеушілік қызметінін өзгеруіне әкелді.
Қазіргі кездегі ақуыздардың функционалдық қасистгерінің алуан түрлілігін осымен түсіндіруге болады. Басқа амии қышқылдық алмасулар "нейтралды" болған, яғни ақуыздың структурасына да қызметіне де әсер етпеген.
Сондықтан клеткаларда структуралық жағынаи жақын полипептидтік тізбектердің ортақ ата-тектен тараған ұқсас, бірак атқаратын қызметі әртүрлі ақуыздар көп. Жаңа ақуыздар көбінесе әртүрлі полипептидтік домендердің бірігуі нәтижесінде түзіледі. Клеткада бірқатар тұрақты ақуыз беттері болса, оңда жаңа қасиеттері бар беттер екі немесе олаи көп жеке акуыздардың ковалентті емес әрекеттесулері нәтижесінде түзіле алады. Бір ақуыз басқа ақуыздармен әрекеттесуі нәтижесінде әртүрлі бірнеше әсерлесу беттері түзіледі.
Клеткаларға глобулалық ақуыздардың ірі функциоиадңық ақуыздық агрегаттарга бірігуі тән. Көптеген ақуыздық агрегаттардың молекулалық массасы 1 млн-нан астам, ал қалыпты нолипентидтік тізбектін молекулалық массы бар болғаны 40000-50000 (шамамен 300-400 а.қ.) тек кейбір поліпентидтердің мөліпері бұдан 3 есе үлкен.
Ақуыз доменднрінің жаңа байланыстыру орталықтарын түзе отырып ассоциациялану приципі ірі клеткалық структуралардың түзілуінде де жұмыс істейді. Молекула үстілік структуралар (фермерлік комплекстер, рибосомалар, ақуызды талшықтар, пирустар, мембраналар) тұтас ірі молекула түрінде синтезделмейді. Олар макромолекулалық суббірліктердің ковалентті емес агрегациясы нәтижссінде түзіледі. Мұның өзіндік артықшылықтарм бар: 1) үлкен структураны түзетін бірнеше рет қайталаиатып кішксис суббірліккс аз генетикалық информция қажет; 2) суббірліктср бір-бірімен әлсіз байланыстармсн қосылғандықтан, олардың жиналум мен диссоциациясын онай бақылауға болады; 3) суббірліктерден жипалу кеткен қателерді жөндеуге мүмкіидік берді.
Алғаш рет өздгінен жипалу темекі теңбілі вирусында анықталған.
Екінші мысал макромолекулалық агрегатқа – бактериялардың рибосомасы жатады.
Бактериялардың рибосомасы 55 әртүрлі ақуыз молекулаларынаи және 3 әртүрлі рРНК __ тұрады. Олар диссоциацияланады және қайтадан жинала алады. Жиналу белгілі бір ретпей жүреді. РНК-га алдымен белгілі бір ақуыздар, кенін басқаларм бірігеді. Содан соң басқа акуыз түзілгеп комплексті танып оған бірігеді.
Бірақ, қазірге дейін кейбір күрделі, өздігінен жиналатын агрегаттардып түзілуінін реттелуі қалай жүретіні айкын емес. Түсіндірудің бір жолы (нониус принципі).
Кейбір күрделі органеллалардың құралуына қажет информация оның өзінің структурасында болады. Мысалы, митохондриялар мен Гольджи аппаратының макромолекулалык компоненттері әдетте алдындағы структураға сайкес біртіндеп қалыптасады. Белгілі бір органеллаға тән жаңадан синтезделген молекуланы арнайы тану механизмі болады, себебі бұл органеллалар өздігінен жиналып, өздігінен ыдырап кете алмайды.
 
Ақуыздын биосинтезі
 
Тәжірибе жүзіде ДНК-иың кейбір ядролық ақуыздардыц синтезі процесінде маңызды рөл атқаратыны дәлелденген. Ағзалардыц тұқым қуалау қасиеттері, олай болса ағзалар жасайтын акуыздардың қасиеттері нуклеин қышқылдарымен анықталады. Клеткалық ДНК-ның басым бөлігі ядро хроматинінде жиналған. Олай болса ДНК клетканың тұқым куалау информациясы сақталатын структураларында орналасқан. Арнайы маманданган ақуыздар-ферменттердің синтезіне қабілеттілігі және бұл қабілеттің ұрпаққа берілуі ДНК-мен байлаиысты.
ДНК-иыц генетикалық рөлінің тікелей дәлелдемесі трансформация құбылысы болып табылады.
"Шифр"-дің ДНК-дан берілуіиің бірінші кезеңі-спираль түрінде оралған және сутектік байлаиыстармен қосылған полипуклеотидтік тізбектердің ажырауы, яғни ДНК молекуласымың репликациясы. 1957 ж. Мезельсон жэпс Сталь репликация жартылай консервативті механизм бойыиша жүретінін дәлелдеді, бұл Уотсон мен Крик моделінің дұрыстығын көрсетеді.
Содан соң клеткада бос ккүйде болатын аденозинүшфосфат (АТФ), цитидинүшфоасфат (ЦТФ), уридинүшфосфат (УТФ) және гуанизинүшфосфат (ГТФ) ДНК тізбегіндегі сәйкес негіздерге қосылады да нолимераза (ДНК-пуклсотидилтрапсфераза) ферментерінің қатысуында информациялық РНК-ның полинуклеотидтік тізбегін түзслі. АТФ ДНК-ның тиминімси, ЦТФ-гуанинмен, УТФ-аденинмен, ГТФ-цитозинмен сутектік байланыспен қосылады.Осылай белгілі бір формада жасалған информациялық РНК-ның полинсептидтік тізбегі өзінін негізінен бөліпсді. Түзілген м-РНК бастапқы ДНК-ның полипуклеотидтік тізбектерінің біреунің негіздер кезектесуін қайпалайды. Ол рибосомала сиптезделетін акуыздың құрылысы туралы ииформацияпы алын келеді.
РНК рөлі. В.И.Палладин, Т.Каснерсон, Ж.Браше, Э.Гейл және т.б. зерттеушілер клеткалар мен үлпалардағы ақуыз синтезінін жылдамдығы олардың құрамындағы рибонуклейн қышқылдарының болуына тікелей байланысты екенін дәлелдеді. Мысалы, клеткалар мен ұлпалардағы ақуыздың синтезі РНК-ны рибоиуклеаза ферментімен ыдыратканда тоқтайды.
Қазір тәжірибе жүзінде вирустардын химиялык құрылысы бойынша-нуклеопротеидтер екендігі анықталған. Нуклеин қышқылдарының молекуласы вирустық бөлшектіц ішінде орналасып, ақуызды қабықшамен қапталған. Барлық вирустарды екі топқа бөлуге болады: РНК-лы және ДНК-лы вирустар. Барлық белгілі өсімдік вирустары тек РНК-дан тұрады. Ақуыз синтезіндегі РНК-ның рөлін Г.Шрамм, Т.Френкель-Конрат тәжірибелерінде көрсетеді. Олар темекі жапыраганыц теңбілі ауруын вирус РНК-сы тудырады.
Нуклеин қышқылдарының өсімдіктер мен жануарлардын әртүрлі клеткалары мен үлпаларындағы мөлшері бірлей емес. Ақуын синтезі қарқынды жүретін клеткаларда, әртүрлі бездердс, әсіресе асқорыту бездерінде РНК-ның мөлшері көп болады (микросомаларда, безді гранулаларда, ядрошықта).
Амин кышқылдарыныц активтенуі. Тірі жүйелердегі ақуыздардын түзілуінің өзіне тән ерекшелігі амин қышқылдарының ақуыз молекуласын түзуге біртіндеп, бірнеше кезеңде қатысуы. Ағзадағы ақуыздардың синтезі аэробты жағдайда жүреді.
1-кезеңде амин қышқыддарының активтенуі жүреді. Содан соң т-РНК-мен бірігеді де рибосомага тасымаяданады. Ерігіш не транспорттық РНК салыстырмалы түрде төменгі молекулалы 25000, ұзақ центрифугалық түнбаға түспейді. т-РНК-клеткадағы РНК-ның жалпы мөлшерінің 10%-ін құрайды.
Амин қышқылдарының активтелуі энергияға бай АТФ-тың пирофосфорлық байлаиыстары есебінсн жүреді. Карбоксил тобы активтенеді.
Амин қышқылы АТФ-пен өзара әрекеттескеиде қышқылдық ангидрид-аминоациладенилат және пирофосфат бөлінеді.
Амин қышқылының аденидатының түзілуі арнайы активтендіруші ферменттің-амино-ацил-т-РНК-синтетазамен катализденеді. Әрбір амин қышқылыныц өзінің активтендіруші ферменті болады. Активтендіруші фермент аденилатпен комплексті қоспа түзеді:

ІІ-кезенде   процескес    т-РКК    қосылады.    Т-РНК-гиалоплазмада орналасқан т-РНК акуыз синтезінде  адапторлық кызмет атқарады.
РНК-ның     ақуыз     синтезіндегі     рөлін     анықтаған     ғалымдар М.Б.Хогланд, Стефенсон, Е.Келлер.
Амин қышқылдарының активтенуі мен олардың т-РНК-мен бірігуі бір ферменттің көмегімен жүзеге асырылуы мүмкін. Әрбір амин қышқылына белгілі бір т-РНК қажет 20 фермент және 20 түрлі т-РНК т-РНК-иың барлық түрлерінід де үшында ЦЦА триплеті болатындығы белгілі. Әр ферменттің 2 активті орталығы болады: олардың біреуі амин қышқылдарының, ал екіншісі т-РНК молекуласыи қосып алады. Олай болса т-РНК-ЦЦА молекулалары активтенген амин қышқыддарын қосып алып, оларды рибосомаларга алып келеді: осы кезде АМФ пен фермент бөлініп шығады.

Рибосомалар клеткадағы ақуыз синтезделетін негізгі орын. Рибосома молекулалық массасы 2,7-4,5 млн. рибонуклеопротеидті бөлшектер, 40-65% р-РНК және құрылымдық акуыздзн тұрады. Рибосомалардын құрамынан көптеген ферменттер мен 30-га жуық негіздік синаттагы ақуыздар табылған. Рибосомалар субъбірліктерге диссоциацияланады немесе димерлер мен тримерлер түзе отарып ассоциацияланады және ірі дисперсті структуралар түзеді.
Рибосомалар бірігіп-полисомалар түзеді.
Рибосомалардың қызметі-клеткадағы, ақуыздардың биосинтезін жүзеге асыру. Аминоацил-т-РНК рибосомаға тасымалданады да, осыда жеке амин қышқылдар полипептидтерге бірігіп, ақуыздыц бірінші ретті структурасы түзіледі. Сондай-ақ осындан толыгынан ақуыздың І, ІІ, ІІІ-ші ретті структурасы калыптасуы мүмкін.
Ақуызды активті түрде синтездеущі рибосомалар, информациялық немесс матрицалық РНК-мсн тығыз байланыдты. (м-РНК жылдам түзіліп жылдам жойылып отырады. Клеткада жиналмайды. ДНК м- не и-РНК-ға матрица болып табылады).
Полинепидтік тізбектің синтезі басталу үшін мына жағдайлар қажет: рибосома м-РНК-меп байланысуы қажет; қоршаған ортада аминоацилденген т-РНК мен трансляцияның ақуызды факторлары (Ғ,Ғ,) және ГТФ, сондай-ақ Мg2+ жонс К+ немесе NH4+ иондарының белгілі бір концентрациясы қажет. Осы жағдайлардың барлыға болған жағдайда синтез бастала алады.
Трансляция-рибосомада м-РНК-даға ақуыздың биосинтезі, яғни тұқым қуалаушылық информациясының нуклеи қышқылдар тілінен акуыздар тіліне айналуы.
Олай болса қазіргі кездегі түсінік бойынша акуыздың биосинтезі 4 негізгі кезеңнен тұрады: 1) амии қышкылдарының активтенуі және олардың ферментпен өзара әсері; 2) амин қышқылдарының т-РНК мен бірігуі; 3) амин қышқылдарының рибосомадакы м-РНК молекуласына тасымалдаиуы және полипептидтік, тізбектің синтезделуі; 4) дайын полипептидтік тізбектің рибосомадан босап шығуы мен ақуыз молекуласының кеңістікті структурасының қалыптасуы.
Ақуыз синтезі жылдам жүреді. Мысалы гемоглобин молекуласы 150 амин қышқылдарынан тұрады. 1,5 минутта орындалады.
 
Клеткада акуыз биосинтезінің реттелуі
 
Клетка берілген уақытта тек өзіне қажет ақуыздарды ғана синтездейді. Тіршілік ету жағдайларының өзгеруі бір ферменттін синтезделуін тоқтатса, екіншілерінің синтезін бастайды. Клеткалардын дамуы мен өсіп-жетілуі, көпклеткалы ағзаларда олардың дифференциациялану процесінін әрбір фазасы клеткада синтезделетін белгілі бір акуыздар жиынтыгымен сипатталады.
Клеткадағы ақуыз синтезінің реттеуші механизмдерін зерттеудін қолайлы объектісі-микроорганизмдер болып табылады. Олар бөлып шығаратын ферменттік ақуыздардагы олардың арнайм мамандану белсенділігі бойынша аныктауға болады.
Клеткада синтезделетін ферменттерді екі топқа бөлуге болады: конститутивті және индуктавті. Конститутивті ферметгер қорсктік ортаның құрамына тәуелсіз тұрақты түрде тү зіледі. Индуктивгі ферменттерді ағза көп мөлшерде тек қосылған заттардың (субстрат) қатысуында синтездей бастайды. Мысалы, Е.соlі β-галактозидаза-лактозаны ыдыратады. Егер бактерияны лактоза-негізгі көміртегі көзі болып табылатын ортада өсірсе, бұл фермеyттің синтезі 10000 есе артады. Бұл құбылыс индукция деп аталады, ал лактоза-индуктор. Лактозаны алып тастағанан соң β-галактозидазаиын синтезі құрт тоқтайды. Бірқатар ферменттердің түзілуі шектелуі немесе репрессияға үшырауы мүмкін. Репрессия клетка ішінде ферменттің жұмыс істеу нәтижесінде пайда болатын өнімдердің жиналуы кезінде байқалады.
Ферменттердің репрессиясы олар синтездейтін заттар клеткаға дайын түрде берілетін болса да орын алады (фосфатаза, триптофан).
Бұл фактілердің барлығы клеткадағы ортүрлі ақуыздардың синтезделуін белгілі бір реттелу механизмі бар екенін көрсетеды.
Ф.Жакоб пен Ж.Моно ақуыз синтезінің реттеу механизмінің жалпы теориясын жасады. Болжам бойынша, ақуыз синтезіи реттеу ДНК деңгейінде жүреді. Оның мәні ДНК молекуласында орналасқан белгілі бір функционалдық бірліктердің "қосылуы" мен "істен шығуында". ДНК молекулалары өз бойында функционалды жағынан біртекті емес. Олар:  структуралық гендер, реттеуші - ген, оператор-ген және т.б.
Индукция әсерінен ақуыз-ферментің синтезінін басталуы ДНК тізбегінід сәйкес бөлігінде м-РНК-ның синтезімсн түсіндірілсді, оны цистрон немесе структуралық ген деп атайды. Егер сәйксс м-РНК жасалып шығарылмайтын болса, онда қандайда бір ферменттің синтезделуі тоқтайды (репрессияланады).
Олай болса структуралық ген оған сайкес м-РНК-ның түзілуіне" матрица болып табылады. Ал соңғысы структураық информацияны тікелей рибосомаға жеткізді де ақуыз синтезделеді.
Структуралық цистронның матрицаларында м-РНК-ның синтезделуі цистрондағы    белгілі    бір-бөлікте-ДНК-операторлардың    бакылауында болады. ДНК тізбегінде көршілес орналасқаи структуралық гендердің ортақ      басқарушы операторы-опероны болады. Структуралық пистропдардағы       м-РНК-ның калыптасу жылдамдығын баска функционалдық  бірлік-реттеуші   ген   бақылайды.   Олар  ренрессор  деп аталатын арнайы ақуыздар түзеді. Репрессор, бір жағанан оператормен байланысты, екінші жағынан белгілі бір төменгі молекулалы қосылыстар-метаболиттермен әрекеттесуге қабілетті. Оларды эффекторлар деп атайды. Олар репрессормен әрекеттесе отырып, олардын индукциялауға (индукция) немесе активсіздендіруге (репрессия) мүмкіндігі бар. Егер индукциялық метаболит пайда  болса,  онда  репрессор активсіздендіріледі  де онын оператормен байланысы  үзіліп,  оперонның жұмыс  істеуіне  мүмкіндік туады да м-РНК түзіледі.
Егер ортада әдетте клетканың барлық ферменттерінің әрекетінің ең соңғы өнімі болып табылатын репрессиялаушы метаболит пайда болса, онда репрессор активтенеді. Белсенді репрессор оператормен байланысады да көршілес орналасқан ДНК бөлігінің м-РНК-ны синтездеуге қабілетін жояды.
 
Эукариоттық клеткаларлың дақылдары, қартаюы, мутанттарды алу
 
Микробиология мен молекулалық генетиканың ірі жетістіктері қарапайым және нәтижелі әдістерді қолдануға негізделген. Бактериялар, төменгі сатыдағы саңырауқұлақтар мен бактериофагтарды ағарлы ортада өсіруге болады. Мұнда әрбір микроб колония, әрбір, фагтың бөлшегі бүршікті түзеді. Колония мен, бүршікті құрайтын индивидуалдардың, барлығы жалғыз клетканың ұрпақтары болып , табылады. Микроорганизмдер дақылдары тәрізді эукариоттық көпклеткалы организмдердің клеткалар дақылын алу мен өсірудің әдістері жасалды. Онкология мен вирусология, генетика, цитология мен даму биологиясы қазір клетка дақылдары әдісінсіз жұмыс істей алмайды.
Клетка және ұлпа дақылдарын бөліп көрсетуге болады. Ұлпалар дақылында бір-бірімен байланысты клеткалар бірлестігі өсіріледі. Клеткалар өздерімен көршілес клеткалармен тікелей байланыста болады. Клетка дақылында жеке клеткалар өседі. Көптеген жағдайда олар клондар түзеді және клеткалық суспензияның тығыздығы әрбір жеке клетканың тіршілігінде шешуші рөл атқарады.
Ұлпалар дақылдарын өсіру техникасы ертеден белгілі. 1907 ж. Харрисон бақаның бөлік алынған ұлпасын фуакционалды жағдайда бірнеше күн сақтауға мүмкіндік беретін әдісті сипаттап жазды.
1912 ж. Карельдің "Ұлпалардын организмнен тыс перманенттік тіршілік стуі" деген еңбегі жарық көрді. Оның негізгі қорытындысы-үлпалар үздіксіз қоректік заттармен қамтамассыз етілуі тиіс. Ұлпалар дақылдары казіргі кезде клиникалық және фармакологиялық зерттеулерде дәрілік препараттардың белгілі бір ұлпа клеткаларына әсерін тексеруде кеңінен қолданылады. Барлық ұлпалық және көптеген клеткалық дақылдардың жаңа қоректік ортаға ауыстырғандағы өмір сұру уақыты шектеулі болады. Олар бірнеше бөлінудең соң (50-100) тіршілігін жояды. Тек кейбір хромосомалар саны бойынша аномалиялары бар клеткалар мен көптеген қатерлі ісік клеткаларының линиялары ұзақ өмір сұре алады.
Клетка және ұлпа дақылдарын зерттеудің бастапқы кезеңдерінде өсіру жағдайларын тұрақтандыру ең басты қиындық болды. 1948 ж. Сэнфоря және т.б. жұмысы пайда болды. Олар тышқанның фибробласттарының дақылдарын өсіруге жарамды қоректік ортаны ұсынды: ол түздардан, жылқы (сыворотка) сарысуы және тауық әмбриондарының экстрактынан тұрды.
Жеке клеткалар тек олардың айналасында сол типке жататын клеткалар болған жағдайда ғана өседі және бөлінеді.
1951 ж. Джонс Гопкинстің Балтимордағы госпиталінде жатырдың катерлі ісігінен Генриетта Лэкс есімді негр әйелі қайтыс болған. Джей мен оның әріптестері оның қатерлі ісігінен клеткаларды алып, оларды өсіре бастады. Осылайша адамның қатерлі ісік клсткаларыны бірінші қатары пайда болды.
Генриетта Лэкс клеткаларының дақылдары қазіргі кезде әлемнің барлық лабораторияларында қолданылады. Олар НеLа клеткалары ретінде белгілі. Қатерлі ісік клеткаларының көптеген линиялары "перманентті" яғни  шексіз бөлінугс қабілеттілігімен сипатталады. НеLа клеткалары анэуплоидты-оларда 60-70 хромосома болады. Осы жылдар барысында олар лабораториялық жағдайларга бейімделіп, кейінірек пайда болған басқа көптеген дақылдарға қарағанда жақсы өседі.
НеL клеткалары негр әйелдсн алынған, ал қазіргі көптеген қатерлі ісік клетка дақылдары ақ адамдардан алынган. Бұл НеL клеткаларын бөліп алуға мүмкіндік береді: гель-электрофорез әдісімен зерттегенде негрлердің гліокозо-6-фосфат дегидрогеназа (Г6ФД) ферменті ақ иәсілдердід осындай ферментінен ерекшеленетіеі анықталған. Бұл айырмашылық өзгерген аллельдің болуына байланысты, сондықта НеL клеткаларының маркері болып табылады.
1955 ж. Игл клеткаларды өсірудің "алхимия" кезеңін аяктады. Ол "Игл қоретік ортасы" ден аталатын қоректік орта жасады, ол тұздар, амин қышқылдары, аптибиотактер, сыиыр сарысуы мен фенолды қызыл бояуынан тұрады. Мұнда рН-ның маңызы зор, оптималды шамасы рН=7,2-7,4 төмен, 6,8 бен 7,6 жоғары клеткалар тіршілігін жояды.
Клетка дақылдарын өсіретін термостаттар СО2-ның қажетті парциалды қысымын камтамассыз ететін құрылғамса жабдықталған.
Эукариоттық клеткалар - "қоғамдық" тіршілік иелері, жеке болса олар өледі. Мұны болдырмау үшін және жеке клетканың ұрнақтарын (клон) бөлп алу үшін арнайы әдістер бар. Пак пен Маркус (1955) қоректендіруші клеткалар қабаты ден аталатын әдісті ұсынды.
Бұл әдіс бөлінуге қабілетті жеке клеткаларды бөліп алуға және олардың салыстырмалы санын бөліп алуға мүмкіндік береді (сш уақытта 100%-ке жетпейді, эффектиптілігі кейде - 50%).
Науэлл (1960) фитогемагглготинин (ФГА)-нің клеткалардыд бөлінуге қабілетіи арттыратыкып байқады. Қазір осындай қасиетке ие көптеген заттар белгілі. Оларды митогендер деп аталады. Стерилді жағдайда өсіру қажет.
Эукариоттық  клеткаларды  тоңазыту арқылы  көп  жыл сақтауға болады.
"Клеткалық линия" деп-қандай да бір мүшеден алынған алғашқы ретті дақылдын ұрпақтарыа атайды. Трипсинмен өңдегеа соң ұлпа жеке клеткаларға ыдырайды, содна сон оларды арнайы қоректік ортада өсіреді. Сонға жылдары әртүрлі организмдердін клеткалық дақылдары: тауықтыа, үй қоянынын, тышқандардын, резус-макаканың, адамның алынған.
Әртүрлі линиялардын клеткалары ультраструктурасы, биохимиялық және антигендік қасинттері бойынша ұқсас болғанымен, өсу ерекшелікіері бойынша бір-бірінен айырмашылығы болады.
Дифференцияданаған клеткалар дегеніміз организмнің дамуы мен өсін жетілу процесінде белгілі бір қасиеттерге ие болған клеткалар.
Клеткалар дақылдары әдісі клетка физиологиясына қатысты көптеген мәселелерді шешуге мүмкіндік берді. Клеткалар қоршаған оргамса қарым-қатынаста болады. Сондықтан олардын бетінде көптеген әртүрлі рецептор-молекулалар болады. Олар арнайы сигналдарды қабылдап, қажет болса ииформацияны клетканың ішіне қарай жібереді. Клеткалық циклдін әртүрлі фазаларында және дифференциацияланудың әртүрлі кезендеріндегі клеткаларда рецепторлардың әртүрлі жиынтығы болады. Бұл уақыт бойынша бақыланатын гендер экспрессиясының нәтижесі. Бұл геном мен қоршаған орта арасында байланыстың болатынын және геномның белгілі бір бөліктерінін іске қосылу сипатының барысын болжауға мүмкіндік береді. Көптеген рецепторлардың болуы клетканын көптеген сигналдарға жауап беру қабілетін қамтамассыз етеді.
 
Вирустар-молекулалық биологияның зерттеу объектісі
 
Вирустар - ақуызды қабықшамен қанталған ДНҚ немесе РНҚ (олар вирустың геномын құрайды) молекулаларынан тұраты» инфекциялық бөлшектер. Вирус тек ие-клетканың денесінде ғана кебейе алады. Олар көбею үшін клетканың қалыпты қызметін бұза отырып, оның генетикалық механизмлерін пайдаланады. Вирустың геномының құрылысы да, репликациялану әдісі де алуан түрлі болып келеді. Әдетте вирустық инфекция жұққан клетканың лизисімен және вирустың ұрпақтарының босап шығуымен аяқталады. Бірақ, кейбір вирустар клетканың хромосомасына кіріп, оның лизисін туғызбайды. Мұндай жағдайда вирустық гендерімен гендерімен бірге репликацияланады. Вирустар кейде иесінің ДНҚ-ның фрагментін бір биологаялық тұрден, екіншісіне тасымалдайтын болғандықтан олар эволюция процесінде әр түрлі генофондтардың кездейсоқ араласуына мүмкіндік туғызады.
Вирустар - бұл мобильді гендер. Олар тек клетканың ішінде ғана көбейе алады. Олардың мөлшері өте ұсақ, сондықтан олар ең кіші бактериялардың өзін ұстап қалатын ультражіңішке сүзгілер арқылм өтуге қабілетті.
Вирустар - бұл корғаныштық қабықшасы бар, бір клеткадан екіншісіне өтуге қабілетті генетикалық элементтер. Вирустардың көбеюінің өзі олар сиген клетка үшін тіршілігін жоюға әкелін соқтырады. Көптеген вирустар жұққан клетканы бұзады (лизис) да, оның ұрнақтарының келесі клеткаларға енуіне мүмкіндік туғызады. Вирустық инфекциялардың ауру белгілері көбіне вирустардың осы цитолиттік қабілетінің көрінісі болып табылады.
Вирустың қабықшасының құрылысы, онын нуклеин қышқылдарының типі, клеткаға ену әдісі, клеткадағы көбею механизмдері әр түрлі вирустарда алуан түрлі болады.
Вирустардың генетикалык компоненттеріне ДНҚ немесе РНҚ жатады. Вирустың ДНҚ-да вирусқа тән  ақуыздар туралы ақпарат жазылған. Бастапқы кезде вирустық ДНҚ-нын молекуласында бір акуыздын құрылысын кодтайтын бір ген ғана болады деп есептеліп келді. Кейіи тіпті ең ұсақ вирустардың өзінің нуклеин қышқылдарының молекуласының өзінде бірнеше ақуыз туралы ақпарат болатыпы анықталды.
Ең ірі вирустық геномдарда (мысалы, бактериофаг Т4) кодталатын ақуыздардың саны бірнеше жүзге жетеді. Сондықтан вирустардың нуклеин қышқылдық компоненттері - өте кішкене хромосомалар болып табылады.
Вирустар ашылғанға дейін РНҚ-ның бірден бір қызметі-тұкымқуалау ақпаратыи тасымалдау деп есептеліп желді (ДНҚ-нан ақуызга). Бірақ темекі теңбілінің вирусында тек РНҚ бар.
1956 ж. тазаланған РНҚ-ның препараттарының көмегімен вирустың ақуыз болмаған жағдайда вирустың инфекциялық қабілетін сақтайтыны дәлелденді. Кейінірек көптеген РНҚ-ды вирустар табылды (полиомиелит, тұмау (грипп), қызылша). Олай болса бұл вирустарда РНҚ тұқымқуалау белгілерін сақтау қызметіп де атқарады.
Бастапқы кезде вирустардың сыртқы қабықшасы тек ақуыздардан және негізінен бір негізгі ақуыздап тұрады деп есептслді. Вирустық инфекция вирустың хромосома мен ақуызды қабықшаға бөлінуінен басталады. Кейін хромосомалар өздігінен көбейіп, көптеген бірдей көшірмелер түзеді де олардың негізінде вирусқа тән қабықшаның ақуызы синдезделеді. Бұл кезде вирустық геноммен кодталатын РНҚ тізбектері м-РНҚ-ның қызметін атқарады. Содан соң ақуызды қабықшаның жаңадан пайда болған вирустық хромосомалардың айналасында кездейсоқ жинақталу нәтижесінде жаңа вирустық бөлшектер түзіледі. Бірақ бұл түсініктер вирустардын тіршілік циклы туралы толық мәлімет бермейтін еді. Біріншіден, барлық вирустарда дерлік ақуызды қабықша (кансид) бірнеше типті полипситидтік тізбектерден тұрады және бұл тізбектер көбіне бірнеше қабатқа жинақталған.
Екіншіден, көптеген вирусттарды ақуызды капсиді акуызбен бірге липид те кіретін мембранамен қапталған. Мұндай вирустардың липидтік компоненттері ие-клетканын плазмалық мембранасындағы липидтерге ұқсас, ал ақуыздары вирусқа тән. 4 сызбанұсқада ДНҚ-ды вирустың көбоюі көрсетілген.
Бұл вирустардың көшпілігінің бұзылған қабықшадан жипақталуы ие-клетканың плазмалық мембранасында жүреді де жаңа вирустық бөлшектер осы плазмалық мембрананың өзінен бүршіктенін шығады. Бүршіктену вирустың ұрпақтарына клетканы өлтірмей, оның плазмалық мембранасын бұзбай шығын кетуге мүмкіндік береді.
Вирустардың хромосомасында тек оның қабықшасының ақуызы ғана емес, оның нуклеин қышқылдарының репликациясына қажет ферменттердің құрылысы туралы да ақпарат болады. Мысалы, Т4-бактериофагтың ДНҚ-да 30-ға жуық әр түрлі ферменттер кодталған. Олар Е.coli ДНҚ-ның репликациясын басып, бактериофагтың хромосомасынын жылдам және таңдамалы түрде репликациялануын камтамасыз етеді. Т4-тің геномында Е.coli ДНҚ-ның бұзатын арнайы нуклеаза да кодталған.
Ұсак, ДНҚ-ды вирустарда (мысалы, маймылдардың SV40 вирусы) генетлкалық ақпарат аз, олар ие-клетканың ферменттеріне тәуелді болады.
Зерттелген алғашқы вирустық хромосомалар жай, сызыктық қос спиралді ДНҚ түрінде болған. Бірақ кейін вирустардың геномы кос спиральді ДНҚ, сақинаға тұйықталған (SV40 және полиомалар) немесе сызықты біргізбекті ДНҚ (парвовирустар), сақиналы біртізбекті ДНҚ молекуласынан (бактериофагтар М13 және фХ174) тұруы мүмкін екені анықталды. Жақында күрделі сызықты қос спиральдар ашылды. Кейбір, бактериофагтар мен аденовирустардың ДНҚ-ның тізбегінің 5'-үштарына ковалентті түрде ақуыз -молекулалары байлапысқан. Ал өте ірі оба вирустарының ДНҚ-ның екі комплементарлы тізбектерінің екі шеті бір-бірімен фосфодиэфирлік байланыстармен қосылған. Бұл формалардың әрқайсысының репликациясына ерекше ферментативті механизмдер қажет.

Сызбанұсқа 4.
Вирустардың хромосомалары ие-клетканың хромосомасына енуге қабілетті. Көптеген вирустар латенттік түрде тіршілік етеді. Олар клеткаға кіргенімен, белсенді емес. Жаңа бөлшектердің түзілуі болмайды. 1950 жылға дейін вирустардың латенттілігінің молекулалық негіздері белгісіз болып келді. 1950 жылы инфекция жұқтырмаған сияқты бактериялар ультракүлгін сәулелендіруден кейін, бактериофагтарды бөлін шығару құбылысы зерттелді. Жүргізілген тәжірибелер мұндай лизогенді бактериялардың хромосомаларына вирустың толық хромосомасы кіргенін анықтады.     Мұндай    интеграцияланған    вирустық   хромосомаларды провирустар деп атайды.
Бактериалды хромосомаға енуге қабілетті бактериофагтарды лизогендеуші бактериофагтар деп атайды. Ең жақсы зерттелісні бактериофаг лямбда (λ). λ бактериофагы E. coli клеткасына өніп, көбейеді де жүздеген жаңа фаг бөлшектері түзіледі. Олар клетканың лизисі кезінде сыртқа шығады. Бактериофаг λ провирус түрінде иесінің хромосомасымен біріс қалынты көбейеді. Сыртқы ортаның қолайсыз әсерінен (мысалы, ультраісүлгін сәулелер) интеграцияланған провирус белініп шығады да вирусқа тән кебею циклін бастайды.
Вирустық хромосомалар салыстырмалы түрде қысқа. Олар бірнеше мын нуклеотидтен ғана тұрады. Сондықтан кездейсоқ қателіктердің болуы өте сирек кездеседі.
Вирустық РНҚ-ның синтезі барлық уақытта РНҚ-матринаның 3' үшынан басталады (яғни вирустық РНҚ-ның жаңа молекуласының 5' үшынан) және 5' → 3' бағытында матрицаның 5' үшына жеткенше жүрін отырады. Вирустық РНҚ-ның синтезін реттеуші (жөндеуін) механизмдер жоқ. Себебі РНҚ-ры қысқа болғандықтан айтарлықтай кателер болмайды.
РНҚ-ды вирустар да комилементарлық тізбектер түзу арқмлы репликацияланады. Жақсы зерттелген РНҚ-ды вирустардың көпшілігінде, мысалы бактериофаг R17 немесе полиомиелит вирусы, біртізбекті хромосомасы болады. Бірақ, хромосомасы қос спиральды РНҚ-нан тұратын вирустар да бар. Оларға бір-бірінен алшақ жатқан ашытқылар мен сүтқоректілерді зақымдайтын реовирустарды мысалға келтіруге болады. Бұлардың барлығында РНҚ-ның репликациясына арнайы РНҚ-на тәуелді РНҚ-полимеразалар (ренликаза) қатысады. Репликазаларды вирустық РНҚ-хромосомасы кодтайды. Бұл ферменттер көбінесе жас вирустық белшектерге енеді де вирустық инфекция кезінде олар бірден вирустық РНҚ-ның репликациялай бастайды.
Түмау (грипп) және везакулярлы стоматит вирустарында репликазалар барлық уақытта жас бөлшектерге енеді.
Вирустардың генетикалық элементтері қалыпты клеткаларды қатерлі ісік клеткаларына айналдыруға қабілетті. ДНҚ-ды вирустар литикалық жолмен көбейе алатын жануар клеткаларын пермиссивті, ал олардың кобеюіне мүмкіндік бермейтін клеткалар пермиссивті емес деп аталады. Кейбір жағдайларда басқаша көрініс орын алады: ДНҚ-ды вирус пермиссивті емес клеткаларды қатерлі ісік клеткаларына айналдырады. Мұндай трансформация кезінде вирустың бір немесе бірнеше гендері ие-клетканың геномына кіріп қалыпты жағдайда тек вирустың көбеюі кезінде түзілетін ақуыздарды синтездей бастайды. Вирустың өнімдері неліктен қалынты клеткаларды қатерлі ісік клеткаларана айналдыратыны бізге белгісіз, бірақ кейбір жағдайларда мұндан өзісрісгеріне иротеинкиназалар қатысатыны анықталды. Алғашқы кезде қатерлі ісік РНҚ-ды вирустардың әрекетін түсіну қиындықтар туғызды. Олардың ис-клеткасына енуі, клетка үшін летальді емес жас вирустық бөлшектердіц (клетка бетінен балініп-шығатын) босанып шығуымен және инфекцияға ұшыраған клеткада оны қатерлі ісікке айналдыратын түрақты өзгсрістердін пайда болуымеи қатар жүреді.
Сурет 1. λ  бактериофаганың тіршілік циклы.

ДНҚ-ның синтезін ингибиторлардың әсерінен вирустың көбеюі мен қатерлі ісіктің транформациялануы тежелетіні ашылғанға дейін РНҚ-ды вирусты жұқтырудың калай тұрақты генетикалық өзгерістерді тұғызатын түсініксіз болып келді. Бұл ДНҚ-ның синтезінің қатерлі ісіктің РНҚ-ды вирустарының көбеюінің міндетті шарты екенін керсетеді. 1970 ж. кері транскриптаза ферментінің ашылуы осы болжамның дұрыс екенін дәлелдеді.
Кері транскриптазаның көмегімен жұғатын РНҚ оларна комплементарлы ДНҚ-иыц тізбегіне транскрипцияларады. Осы себепті қанерлі ісіқтіп РНҚ-ды-вирустары ретровирустар деп аталады. Олардың ішінен алғаш рет ашылып, жақсы зерттелген қатерлі ісік вирусы - Раус саркомасын қарастырайық.
Кері транскриптаза ферменті-бұл ДНҚ нолимераза. Ол алдымса вирустың РНҚ-ның молекуласының ДНҚ-көшірмесін, содан соң ДНҚ-ның екінші тізбегін түзеді. Нәтижеде РНҚ-геномның екі тізбекті ДНҚ-көшірмесі пайда болады. Түзілген қос спиральді ДНҚ-ның ие-клетканым хросомасына енуі вирустық РНҚ-ның жаңа молекулаларының синтезіне қажет қандай да бір белнен клеткалық ферменттермен катализденеді.
 
Сурет 2. Ретровирустың көбею циклы.


Приложенные файлы

  • docx 2104774
    Размер файла: 600 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий