Сабақтың тақырыбы : Трансляция және транскрипцияны анықтау Сабақтың мақсаты : Трансляция және транскрипцияны анықтау
Өте ұсақ органелла, екі суббөліктен тұрады, үлкен және кіші. Нәруыз және шамамен аздаған мөлшерде РНҚ болады. Рибосома аздаған мөлшерде митохондрияда болады (өсімдік хлоропластарында). Нәруыз синтезіне қатысады, Рибосома ЭТ бірігіп жатады және цитоплазмада бос жатады.Көптеген рибосомалар бірігіп полирибосома (полисома) түзеді, осы түзілген бірдей жіп тәрізділер Матрицалық РНҚ д/а
1. Нуклеотидтердің химиялық құрылысын сипаттау және олар ДНҚ молекуласында қалайша қосылып, орналасатынын түсіндіру. ДНҚ мен РНҚ айырмашылығы ДНҚ – қандай ақуыз түзу керектігін нұсқайтын генетикалық ақпарат тасымалдайтын жасушадағы ұзын тізбекті макромолекула. Генетикалық код молекула бойымен ұзыннан тізбектеліп орналасқан аденин, тимин, гуанин және цитозин деп аталатын төрт негізден тұрады. Негіздердің орналасу реті жасушаның қандай ақуыз жасайтынын анықтайды. ДНҚ тізбегі әр дарада әртүрлі болады, тек бір жұмыртқалы егіздерде ғана бірдей болады ! ДНҚ Белгілер РНҚ 2 Жіпшелері 1 Ядрода Орналасуы Ядро мен цитоплазмада ДНҚ-полимераза Ферменті РНК-полимераза А, Т, Г, Ц Нуклеотидтері А, У, Г, Ц Дезоксирибоза Қанты Рибоза Генетикалық ақпаратты сақтап зат алмасу процестерін қадағалау 1. Тұқымқуалау ақпаратын сақтау және оны еншілес жасушаларда көбейген кезде тасымалдау Қызметі Генетикалық ақпаратты тасымалдау және нәруыз биосинтезі Нәруыз биосинтезін жүзеге асыру. Нәруыздар түріндегі тұқымқуалау ақпаратын жүзеге асыру.
Нуклеотидтер т ізбегінің түзілуі Бiрiншi нуклеотидтiң фосфор тобы мен келесi нуклеотидтiң құрамындағы қанттың арасында пайда болатын коваленттiк байланыс арқылы нуклеотидтер бiрi бiрiне жалғасып тiзбек құрайды. Әр бір келесі нуклеотид алдынғы нуклеотидттің 3’-бұрышына жалғасады. Сипаттары ДН Қ РН Қ 1. Молекулалы қ құ рылымы Комплементарлық принцип бойынша А мен Т; Г мен Ц арасында пайда болатын сутектiк байланыстар арқылы қосылған екi қарама-қарсы бағыталған полинуклеотидтiк тiзбектен тұратын биспираль. (А=Т, Г=Ц; А+Г=Ц+Т ара- қ атынасы те ң - Чаргафф ережесi ) Бiр полинуклеотидтiк тiзбек 2. Нуклеотидтер қ ұрамы азотты қ негiздердiн т ү рлерi - А,Т,Г,Ц моносахаридтiң т ү рi – дезоксирибоза Фосфор қышқылының қалдығы азотты қ негiздердiн т ү рлерi - У, А, Г,Ц моносахаридтiң т ү рi – рибоза Фосфор қышқылының қалдығы 3. Қ асиеттерi Авторепродукцияға ( екi еселену ) қ аб і леттiлiгi бар. Ескi ДН Қ -ның әр тiзбегi жаңа тiзбектiң синтезделуiнде қ алып (матрица) ретiнде қ олданылады (репликация процессi ) ДН Қ -ның нуклеотидтiк қ ұрамына түрлiк ерекшелiк тән, бiра қ әр ағзаның барлы қ жасушаларындағы ДН Қ бiрдей болады. Авторепродукцияға қ аб і леттiлiгi жо қ. РН Қ -ның барлы қ түрлерi ДН Қ молекуласының бiр тiзбегiн қ алып ретiнде колдана отырып синтезделедi (транскрипция процессi )* РН Қ -ның нуклеотидтiк қ ұрамында түрлiк ерекше-лiк жо қ, және бiр организмнiң әр жасуша-сында РН Қ түрлерi айры қ ша болуы мүмкiн ( әсiресе а қ паратты қ РН Қ ) 4. Қ ызметтерi ДН Қ - а қ паратты қ қ алып - өйткенi оның бойында барлы қ тұ қ ым қ уалайтын а қ парат жазылған ДН Қ тұ қ ым қ уалау а қ паратын жасушаның ұ рпа қ қ атарында өзгермей берiлуiн қ амтамасыз етедi - Тұ қ ым қ уалау а қ паратын жүзеге асыру қ ызметi. РН Қ қ ызметiне қ арай ү ш түрге бөлiнедi аРН Қ - а қ паратты ДН Қ молекуласынан көшiрiп алып цитоплазмаға белок синтезделетiн жерге жеткiзедi тРН Қ - амин қ ыш қ ылдардың арнайы тасымалдаушысы, трансляция кезiнде адаптор ретiнде кодондарды тану процессiн қ амтамасыз етедi рРН Қ - рибосоманың қ ұрылымды қ бөлiгi, рибосоманың аРН Қ - ны танып байланысуын қ амтамасыз етедi
ДНҚ химиялық құрамы: Нуклеотидтер үш әртүрлі заттар типінен тұрады. Нуклейн қышқылдары: ДНҚ дезоксирибонуклеин қышқылы және РНҚ рибонуклеин қышқылын ан тұрады. Нуклейн қышқылдарының мономері нуклеотидтер, олар тұрақсыз биополимерлерден тұрады. Фосфор қышқылының қалдығы пентозамен 5’-көміртегі арқылы, ал азоттық негіз 1’-көміртегі арқылы байланысады. Нуклеотидтің құрылысы Фосфор қышқылы ДНҚ құрылысы ДНК - полимер. Мономеры - нуклеотид. Нуклеотид - Химиялық құрамы үш заттан тұрады. Азотты негіз - Аденин ; - Гуанин; - Цитазин - Тимин Нуклеотид құрылысы Көмірсу : - Дезоксирибоза Фосфорқышқылы (ФК)
Пиримидин Пуриндер: құрамында екі сақинасы бар азотты негіздер. Олардың біреуі 6 бұрышты, ал екіншісі 5 бұрышты сақина түзеді. Бұған Аденин мен Гуанин жатады. Азотты негіздер : - Аденин ; - Гуанин; - Цитазин ; - Тимин Пиримидин: бұған Тимин, Цитозин, Урацил. Олар бір сақиналы азотты негіздер болып табылады. Тиминнің химиялық құрамы жағынан өте жақын Урацилге. Пуриндер
Көмірсу : - Дезоксирибоза Бес көміртекті қанттардан тұрады. Оларды Пентоза деп атайды: Ерекшелігі: С 5 Н 10 О 5 –Рибоза РНҚ құрамында, С 5 Н 10 О 4 –Дезоксирибоза, ДНҚ құрамында кездеседі. Ерекшелігі құрамындағы оттегі санына байланысты.
Егер тек қана Азотты негіз және моносахаридтер өзара қосылса олар ондай қосылыс Нуклеозид деп атайды. Егер тек қана Азотты негіз және моносахаридтер және Фосфор қышқылы өзара қосылса олар ондай қосылыс Нуклеотид деп атайды.
Ковалентті полюсті байланыс жасайды ұзына бойы орналасқан тізбек. Олар Фосфор қышқылы мен Моносахаридтердің арасында жүреді. Алайда Дезоксирибоза мен Фосфорқышқылы өзара байланыс жасап Қанттыфосфатты көпірше түзеді.
ДНҚ құрылымы ДН Қ - ны ң құ рылысы ДНК - биополимер, оны ң мономер і нуклеотидтер. Нуклеотидтерд ің 4 тү pi болады : Аденин, Гуанин, Тимин, Цитозин. Ә р нуклеотид ү ш компоненттен т ұ рады: 1. фосфор қ ыш қ ылын ың қ алды ғ ы 2. моносахарид ( дезоксирибоза C 5 H 1 0 O 4 ) 3. азотты қ не гі здер, пуринд ік (А-Г), пиримидинд ік (Ц-Т). ДН Қ - ны ң құ рылым ерекшел ігі : 1. ДН Қ е кі полинуклеотидт і ті збектен т ұ рады, оны ң модел і н 1953 ж американ биофизи гі Дж. Уотсон мен а ғ ылшын биофизи гі және генети гі Ф. Крик ұ сын ғ ан. 2. Ек і т і збек 6 ip -6 ipi н e антипараллелд і, 6 ip т і збект ің 5 1 ұ шы ек і нш і т і збект ің З 1 ұ шымен байланысады. 3. ДН Қ - ны ң рентген құ рылысын талдау барысында оны ң 2 спиральдан т ұ ратыны, ө з ось і н ің ма ң ында о ңғ а қ арай оралып спираль т ү зет іні аны қ талды. Спиральд ің диаметр і 2 нм, ә р қ адамы 3,4 нм, ә р б ұ рылымына 10 жуп нуклеотид кі ред і.
ДНҚ молекуласының құрылысы Бip тізбектің бойында орналасқан нуклеотидтер 6ip-6ipiмен коваленттік (фосфо-диэфирлік) байланыспен байланысады, ол 6ip нуклеотидтің дезоксирибозасы мен екінші нуклеотидтің фосфор қышқылының қалдығы арасындағы қосылыс. Бip тізбек бойына кез-келген нуклеотидтер орналаса береді және ол ДНҚ-ның әртүрлілігін қамтамасыз етеді. Азоттық негіздер дезоксирибозамен байланысып, тізбектің бүйір жағында орналасады. ДНҚ-ның екі тізбегі 6ip-6ipiмен азоттық негіздер Аденин мен Тимин немесе Тимин мен Аденин екі, Цитозин мен Гуанин немесе Гуанин мен Цитозин үш сутек көпіршесімен байланысады. Нуклеотидтердің қос тізбекте бip-бipiнe қатаң түрде сәйкес келуін (толықтыруын) комплементарлық деп атайды. Сонымен, ДНҚ екі спиралді тізбектен тұрады, егер бip тізбекте орналасқан азоттық негіздер белгілі болса, екінші тізбектегі азоттық негіздерді комплементарлық принциппен анықтауға болады. ДНҚ-ның өзін-өзі екі еселеуі осы құрылысына негізделген.
Нуклеотидтердің ағза үшін ролі шектелмейді және нуклейнқышқылдардың қаңқасын құрайды. Кейбір коферменттер өзінің нуклеотиді ретінде қабылдайды мысалы: Аденазинтрифосфат АТФ, АДФ, АМФ, және Кофермент А, Никотинамидадениндинуклеотид (НАД), Никотинамидадениндинуклеотидфосфат НАДФ және Флавинадениннуклеотид ФАД. ДНҚ-ның биологиялык функциясы: 1. Генетикалы қ информацияны са қ тау 2. Өзін-өзі e к i еселеу і 3. Ұ рпа қ тан - ұ рпа ққ а генетикалы қ материалды беру. Ә р т ү рге жататын а ғ заларды ң ДН Қ молекуласы т ұ ра қ тылы ғ ымен және т ү рл ік ерекшел ік тер і мен ажыратылады. Жо ғ арыда айтыл ғ андай ДН Қ 6 ip -6 ipi н e комплементарлы e к i т і збектен т ұ рады. Сонды қ тан, онда ғ ы А саны Т, Г саны Ц те ң және А +Г ара қ атынасы 1- ге те ң, оны Чаргафф ереже сі деп атайды Т+Ц (1949 ж). Ал, А +Т ара катынасы 1- ге тең емес, ce6e6i Г + Ц кейбір түрлерде А + Т жұптары көбірек болса Ц + Г азырақ болады, кейбіреуінде кepicінше. Мысалы ; кейб і р бактерияларда А + Т =0,42, ал Г+Ц адамда А + Т =1,53 болады. Г+Ц Совет биохимии А.Н.Белозерскидің анықтауы бойынша азоттық негіздер жұбының ара қатынасы түрлік белгіні анықтайды.
Хромосома дегеніміз – ДНҚ- ның жіпшелерінен тұратын созылыңқы тығыз денешік. Олар бірнеше бөліктерден тұрады : алғашқы бөлік және екінші реттік бөлік. Хромосоманың құрамында 40 ДНҚ, 40 гистон, 20 қышқыл нәруыз және аз мөлщерде РНҚ болады. ДНҚ организмге қажетті әр түрлі нәруызды синтездеуге ақпараттар береді. Гистон дегеніміз – хромосомадағы құрылыс қызметін атқаратын нәруыз. Қышқыл нәруыз хромосоманың қозғалысына, ДНҚ мен РНҚ- ның синтезіне, организмдегі белгілерге жауап беретін нәруыздың қызметін атқарады. РНҚ ядро мен цитолазманың арасындағы байланысты қамтамасыз етеді. Көп уақытқа дейін ғалымдар хромосомаларды жасушаның бөлінуінен кейін жойылып кетеді деген пікірдеболды. Бірақ таңбалы атомдар әдісі арқылы олардың жасушадағы тұрақты құрылым екендігі дәлелденді. Әрбір хромосоманың мөлшері мен пішін тұрақты болады дедік. Ендеше, хромосоманы сыртынан қарағанда, екі буынның бар екенін аңғаруғңа болады. Бірінші буынды центромералы буын деп атайды. Бұл буынмен ахроматимн жіпщелерінің бір ұшы байланысады. Центромераларының орналасуына байланысты хромосомалардың пішіндері өзгеріп отырады. Осыған қарамастан әрбір хромосомадағы центромералардың орны тұрақты болады.
ДНҚ барлық тірі организмдердің болашақ ұрпағының құрылысы, дамуы және жеке белгілері туралы биол. мәліметті сақтап, оларды жаңадан пайда болатын клеткаларға бұлжытпай « жазу » жүйесінің негізі болып табылады. 1940 жылдың аяғында америкалық биохимик Э.Чаргафф (1905 ж.т.) әр түрлі организмдердің ДНҚ молекуласына талдау жасап, оның құрамындағы А мен Т, Г мен Ц негіздерінің молярлық мөлшері тең екенін көрсетті ( бұны Чаргафф ережесі деп атайды ).
Комплементарлық — молекулалардың, не олардың бөлшектерінің бір-бірімен сәйкестілігі.
G 1 –Жасушалары қазір ғана бөлінген жас жасушалар, ағзалардың қалыпты санын қалыпына келтіру. S – C интетикалық кезең. Мұнда ДНҚ синтезі –оның реплекациясы жүреді, яғни хромосомалар екі еселенеді. S кезеңінің соңына қарай жасушаның барлық хромосомалары ДНҚ –ның екі молекуласынан- хромотидтерден тұрады. Реплекация нәтижесінде түзілген екі хромотидтің бір хромосомасы бір-бірімен Центромерге қосылған. Басқа қажетті заттардың: ферменттердің, АТФ –ның, жиырылғыш нәруыздың және т.б. Да синтезі қатарласа жүреді. G 2. - Жасушаларды ң бөлінуге дайындығы. Бөлінуге қажетті құрылымдардың қалыптасуы –жиырылғыш нәруыздардың жинақталуы, олардың бөліну шүйкесі (веретено) түзіледі. Жасушалар көлемінің ұлғаю үдерісі, яғни өсу жалғаса береді. G 0. - басталуы мүмкін. Бұ кез келген уақытта болады. Мысалы: анабиоза ға тап болған тыныштық күйдегі тұқымды өсімдіктер немесе жануарлар жасушалары сиақты тіршілік үдерістері тежелген кезде өтеді. Анабиоз ( гр. anab і os і s – жандану, қайта тірілу ) – қолайсыз жағдайда организмнің тіршілік қабілетінің уақытша жойылып, не мүлдем әлсіреп кету құбылысы немесе эволюциялық даму жолында организмнің тіршілік ортасына физиологиялық бейімделуі ; уақытша күй, мұнда өміршендік процесстердің баяулатылғандығы соншалық тіршіліктің барлық құбылыстары толығымен байқалмайды.
ДНҚ реплекациясында басты рөлді – ДНҚ полимераза фермент атқарады. ДНҚ синтезіне келетін болсақ бұл процесс қос тізбектің белгілі бір бөлікте ажырап, реплекациялық айыр құрылуынан басталады. Бұл процеске Хеликаза ферменті қатысады. ДНҚ ажырағаннан кейін де ДНҚ полимераза ферменті жаңа тізбекті синтездей алмайды, өйткені ДНҚ құрылымында топологиялық қиындық бар. Ол ДНҚ –ның тығыз оралу дәрежесіне байланысты. Бұл қиындық топоизомераза ферментінің әсері арқылы шешіледі: Оралымның ілінген тізбектерін кесіп ажыратады да, репликациялық айырдағы қысымды төмендетеді. ДНҚ –ның қос тізбегі бір біріне 5-3 оған қарсы 3-5 антипараллельді болғандықтан, ДНҚ-полимераза ІІІ ферментті (сүтқоректілерде ДНҚ полимераза α ) жаңа тізбекті тек 5-3 бағытында ғана синтездейді, демек, ДНҚ тізбегінің әрқайсысының реплекациясы жеке жүреді. Олай болса, ДНҚ полимераза ДНҚ-ның 3-5 бағытындағы тізбегін үздіксіз синтездей алады. Өйткені матрицалық тізбектің соңы бос 3-ОН тобынан бастаған, дәл осы соңғы бөлікке ғана өсетін ДНҚ тізбегінің келесі нуклеотиді комплементарлық ережеге сәйкес қосыла алады. Бұл тізбектің синтезделуі екінші тізбекке қарағанда сәл ерте басталады, сол себептен ол «бастаушы» тізбек деп атайды. ДНҚ –ның екінші бағытындағы тізбектің синтезі ( «артта қалған » ) үзілмелі жүреді. Синтез 5 -3 қарай бағытталады.
Бұл тізбекті ДНҚ-полимераза ІІІ ферменті бірден өздігінен синтездей алмайды. «Артта қалған» тізбек синтезін қоздыру үшін, ең алдымен, РНҚ-ның қысқа фрагменті қажет. Бұл қысқа кесінді Праймер (Қоздырғыш ) деп аталады, олардың синтезделуін праймаза ферменті қамтамассыз етеді. Артта қалған тізбектің синтезделуінің тағы бір ерекшелігі –түзілген жаңа ДНҚ тізбегі әрбіреуінің ұзындығы 1000-2000 нуклеотидтке тең жеке үзінділерден тұрады. Бұл үзінділер оларды тұңғыш байқаған жапон ғалымының құрметіне Оказаки фрагменттері деп атады. Үзілмелі Оказаки фрагменттерінің бір –бірімен қосылуы ДНҚ репликациясын аяқтайды. Бұл Оказакия фрагменттерін қосатын фермент ДНҚ лигаза. Нәтижесінде бастапқы бір молекуласының орнына нуклеотид құрамы бойынша одан еш айнымайтын көшірме бірдей екі молекуласы синтезделеді. ДНҚ –ның жаңа тізбегін синтездеуге қатысатын негізгі фермент ДНҚ полимераза α деп аталады. ДНҚ –полимераза β ферменті клетканың репликациялық (қалпына келтіру) қызметін қамтамассыз етеді. Полимераза ферментінің үшінші түрі ДНҚ полимераза γ - ның ядродағы атқаратын қызметі әзірге беймәлім, оны митохондриядағы ДНҚ реплекациясына қатысады деген ғылыми дерек бар.
“Репликациялық айыр ” аймағындағы ДНҚ репликациясының схемасы. Репликация - ДНҚ-ның екi еселену процессi - көбiнесе жасушаның бөлiну алдында жүрiп, жасушаның бірқатар ұрпақтарында хромосомалар санының тұрақтылығын қамтамасыз етедi. Репликация - көптеген ферментердiң қатысуымен жүзеге асырылатын күрделi процесс. Репликацияның негiзгi ферменттерi: 1. Геликаза - ДНҚ тiзбектерiн ажыратады 2. SSB-белоктар - ДНҚ-ның ажыраған тiзбектерiн тұрақтандырады 3. ДНҚ-полимераза - тiзбектi синтездейдi 4. топоизомераза – “репликативтiк айырдың” алдындағы ДНҚ-ның аса жоғары ширатылған жерлерiн босатады 5. РН Қ - праймаза - ДН Қ - полимеразаға керектi РН Қ - бастауыштарды ( праймерлердi ) синтездейдi 6. лигаза - ДН Қ фрагменттерiн жалғап қ осады
А- КЭП Б – 5’ ТЖБ В – Иниц. кодон Г – Инфор. алынады Д – Тер. Кодон Е - 3’ ТЖБ Ж – поли А -фрагмент 5’ 3’ А – қалпақша (КЭП) модификацияланған 4 нуклетидтің біреуінен тұрады. Бірінші 7-метилгуанилат тұрады. Кейінгі бірнеше нуклеотидтер рибозаның 2’ – бұрышында метилденген. Бұл ерекше құрылым мРНҚ 5’ ұшын экзонуклеазадан қорғайды. Б – КЭП-тен кейін 5’ транскрипция жүрмейтін бөлік (ТЖБ) орналасқан. Бұл бөлік оншақты нуклеотидтен тұрады, рибосоманың кіші бөлігінің құрамына кіретін р-РНҚ кодонына комплементарлы. М-РНҚ-ның рибосомамен алғашқы байланысын қамтамасыз етеді. В – м-РНҚ –дан трансляция инициациялық кодоннан басталады. Барлық м-РНҚ-да инициация АУГ (метионин) кодонынан басталады. Г – инициациялық кодоннан кейін белок құрамындағы амин қышқылдарының орналасуы жайлы информация жазылған. Эукариоттарда пісіп жетілген м-РНҚ моноцистронды, бір ғана белок жайлы информация бар. Бактерияларда м-РНҚ полицистронды. Д – информациялық бөліктен кейін терминациялық кодон орналасқан. Ол мағанасыз кодондардың біреуі (УАА, УГА, УАГ). Е – терминациялық кодоннан кейін 3’ транкрипция жүрмейтін бөлік (ТЖБ) орналасады. Ж – эукариоттардың барлық м-РНҚ-ның (гистонды м-РНҚ басқалары) 3’ – ұшында 150-200 аденилді нуклеотидтен тұратын поли А -фрагменттері бар. Соңғы екеуі (е, ж) м-РНҚ-ның тіршілік ұзақтығын реттеуге қатысады. Себебі м-РНҚ-ның ыдырауы 3’-ұшында экзонуклеазалардың әсерінен іс жүзіне асырылады.
П Д
П Д Аминоацил тРНҚ кешені деп аталады.
1975 жылы РН Қ - лы вирустарда “ кер і” транскрипция процесi аны қ талған ( Дульбеко Р., Тимин Г., Балтимор Д.). Алдымен арнайы фермент ревертаза ар қ ылы РН Қ -да комплементарлы принцип бойынша ДН Қ - ның бiр тiзбегi синтезделедi, содан кейiн ДН Қ -полимераза ферментінің көмегімен әдеттегідей екі еселенедi. Эукариоттардың кейбiр жасушаларында да ( әсiресе ұ ры қ ты қ жасушаларда ) ревертаза кездеседі, б ұ л - а қ параттың РН Қ -дан ДН Қ - ға берiлу мүмкiндiгiн көрсетедi. А қ параттың ДН Қ молекуласынан белок молекуласына берілу ( тiкелей трансляция ) құбылысы тек тәж і рбие барысында аны қ талып, тiрi жасушаларда әлi бай қ алмаған.
Сипаттары ДН Қ РН Қ 1. Молекулалы қ құ рылымы Комплементарлық принцип бойынша А мен Т; Г мен Ц арасында пайда болатын сутектiк байланыстар арқылы қосылған екi қарама-қарсы бағыталған полинуклеотидтiк тiзбектен тұратын биспираль. (А=Т, Г=Ц; А+Г=Ц+Т ара- қ атынасы те ң - Чаргафф ережесi ) Бiр полинуклеотидтiк тiзбек 2. Нуклеотидтер қ ұрамы азотты қ негiздердiн т ү рлерi - А,Т,Г,Ц моносахаридтiң т ү рi – дезоксирибоза Фосфор қышқылының қалдығы азотты қ негiздердiн т ү рлерi - У, А, Г,Ц моносахаридтiң т ү рi – рибоза Фосфор қышқылының қалдығы 3. Қ асиеттерi Авторепродукцияға ( екi еселену ) қ аб і леттiлiгi бар. Ескi ДН Қ -ның әр тiзбегi жаңа тiзбектiң синтезделуiнде қ алып (матрица) ретiнде қ олданылады (репликация процессi ) ДН Қ -ның нуклеотидтiк қ ұрамына түрлiк ерекшелiк тән, бiра қ әр ағзаның барлы қ жасушаларындағы ДН Қ бiрдей болады. Авторепродукцияға қ аб і леттiлiгi жо қ. РН Қ -ның барлы қ түрлерi ДН Қ молекуласының бiр тiзбегiн қ алып ретiнде колдана отырып синтезделедi (транскрипция процессi )* РН Қ -ның нуклеотидтiк қ ұрамында түрлiк ерекше-лiк жо қ, және бiр организмнiң әр жасуша-сында РН Қ түрлерi айры қ ша болуы мүмкiн ( әсiресе а қ паратты қ РН Қ ) 4. Қ ызметтерi ДН Қ - а қ паратты қ қ алып - өйткенi оның бойында барлы қ тұ қ ым қ уалайтын а қ парат жазылған ДН Қ тұ қ ым қ уалау а қ паратын жасушаның ұ рпа қ қ атарында өзгермей берiлуiн қ амтамасыз етедi - Тұ қ ым қ уалау а қ паратын жүзеге асыру қ ызметi. РН Қ қ ызметiне қ арай ү ш түрге бөлiнедi аРН Қ - а қ паратты ДН Қ молекуласынан көшiрiп алып цитоплазмаға белок синтезделетiн жерге жеткiзедi тРН Қ - амин қ ыш қ ылдардың арнайы тасымалдаушысы, трансляция кезiнде адаптор ретiнде кодондарды тану процессiн қ амтамасыз етедi рРН Қ - рибосоманың қ ұрылымды қ бөлiгi, рибосоманың аРН Қ - ны танып байланысуын қ амтамасыз етедi
ДНҚ молекуласы нәруыздар туралы ақпаратты сақтау және жүзеге асыру қызметін аткарады. Сондықтан да молекуласының бір полипептидтік тізбегі жайлы акпараттар жазылған ДНҢ беліктеріген немесе цистрон деп аталады. Ерекше ескертетін жайт : аденин азоттық негізі қарама-қарсы жақтан тек қана тиминнің ( A = Т) және кері - сінше (Т = А), ал гуанин азоттык негізі тек қана цитозиннің (Г = Ц) және керісінше (Ц = Г) қосылуын талап етеді. Америкалық биохимик Чаргаффтың айтуынша : ДНҚ- дағы A саны Т санына тең, ал Г саны Ц санына тең. Бұл құбылысты Чаргафф ережесі деп атаған. Сонымен жоғарыда айтылған азоттық негіздердің әр жұбы бір-біріне комплементарлы ( бірін-бірі толықтырады ) болады. Сондыктан да әрбір ДНҚ жіпшесі азоттық негіздердің құрамы жағынан комплементарлы басқа ДНҚ жіпшесін қажет етеді. Бұл қасиет ДНҚ репликациясы құбылысын жақсартады. Репликация ( лат. репликациул — калып ) дегеніміз — ДНҚ- ның екі еселенуі, ол ерекше ферменттер қатысуы арқылы жүзеге асырылады. Нәтижесінде, бөлінген әрбір ДНҚ жіпшесі толық құрылып бітуі үтітін комплементарлы жіпше іздейді. ДНҚ- ның негізгі қызметі — нәруыз құрамы жайлы ақпаратты сақтау және жүзеге асыру.
Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) – барлық тірі клеткалардың негізгі генетикалық материалы болып табылатын күрделі биополимер. ДНҚ- ның негізгі құрылымдық бірлігі – үш бөліктен құралған нуклеотид. Бірінші бөлігі – дезоксирибоза ( бескөміртекті қант ); екіншісі – пуриндік негіздер : аденин (А) мен гуанин (Г) және пиримидиндік негіздер : тимин (Т) мен цитозин (Ц); үшіншісі – фосфор қышқылының қалдығы. Нуклеин қышқылдарында мономерлік қалдықтар ( нуклеотидтер ) өзара фосфодиэфирлік байланыспен байланысқан. ДНҚ барлық тірі организмдердің болашақ ұрпағының құрылысы, дамуы және жеке белгілері туралы биол. мәліметті сақтап, оларды жаңадан пайда болатын клеткаларға бұлжытпай « жазу » жүйесінің негізі болып табылады. 1940 жылдың аяғында америкалық биохимик Э.Чаргафф (1905 ж.т.) әр түрлі организмдердің ДНҚ молекуласына талдау жасап, оның құрамындағы А мен Т, Г мен Ц негіздерінің молярлық мөлшері тең екенін көрсетті ( бұны Чаргафф ережесі деп атайды ). 1952 ж. ағылшын биофизигі М.Уилкинс (1916 ж.т.) және т.б. ғалымдар рентгендік талдау арқылы ДНҚ молекуласы құрылымының спираль бойынша оң жақ оралымын (В – ДНҚ), ал 1979 ж. америкалық ғалым А.Рич (1929 ж.т.) молекула құрылымының сол жақ оралымын ( Z – ДНҚ) ашты. Азотты негіздер спираль осіне перпендикуляр түрінде орналасады. ДНҚ- ның үш сатылы құрылымының кеңістіктік моделін алғаш рет 1953 ж. америкалық ғалым Д.Уотсон (1928 ж.т.) мен ағылшын биологы Фрэнсис КрикФ.Крик (1916 ж.т.) жасады. Модель бойынша ДНҚ молекуласы қос тізбектен құрылған. Қос тізбек бір-бірімен азотты негіздер арасында пайда болатын сутекті байланыстар арқылы жалғасады. Бұл қос тізбекті негіздерге комплементарлық ( ұқсас ) принцип тән, яғни аденинге әдетте тимин, ал гуанинге цитозин сәйкес келеді. ДНҚ- ның бір-біріне қарама-қарсы бағытталған екі спиральді полинуклеотидті тізбегі бір осьті айнала оралып жатады. Уотсон мен Крик моделінің көмегімен ДНҚ- ның өздігінен екі еселену (репликация) қасиеті ашылды. Осы жаңалықтары үшін Уотсонға, Крикке және Уилкинске Нобель сыйлығы берілді (1962). Екі еселену кезінде комплементарлы орналасқан азотты негіздердің сутекті байланысы үзіліп, ДНҚ жіпшелері екіге ажырайды да, екі ұқсас спиральді ДНҚ тізбегі пайда болады. ДНҚ- ның екі еселенуінің мұндай процесі жартылай консервативтік деп аталады, себебі жаңа түзілген ДНҚ молекуласында бір тізбек бұрынғы болады да, екінші тізбек жаңадан түзіледі. Осының нәтижесінде организмнің барлық клеткаларындағы генетик. материал өзгеріссіз қалады. Бұл ғыл. жетістіктер тірі организмнің тұқым қуалаушылығы мен өзгергіштігін молек. деңгейде түсіндіруге жол ашты. П. Мезелсьсон мен Ф. Сталь (1957) ДНҚ автосинтезі жартылай консервативті жүретінін арнайы жүргізілген тәжірибелер арқылы дәлельдеді.
Трансляция және транскрипцияны анықтау ДН Қ-қос тізбекті молекулалары ұсынылғаннан кейін Уотсон мен Крик ұрпақтан –ұрпаққа берілетін және жасушаның зат алмасуын анықтайтын генетикалық ақпарат ДНҚ молекуласының нуклеотид тізбегі арқылы қамтамассыз етіледі деген. Ақуыз синтезі 2 этаптан тұрады. Транскрипция –ДНҚ дан мРНҚ синтезделеді. ДНҚ кейбір аймақтарынан мРНҚ көшірме түзеді. Трансляция –Ізбасар молекуланың ауысуы мРНҚ нәруыздың аминқышқылдарының ізбасарын жазады.
Ақуыздың полипептидтік тізбегіндегі аминқышқылдары қатарын ДНҚ нуклеотидтерінің тізбегі арқылы бейнелеу генетикалық код деп аталады. ДНҚ –ның төрт –ақ түрлі нуклеотидтен (А-Т, Г-Ц) құралғанын, ал ақуыздарды 20 аминқышқылы кездесетінін ескерсек, онда коделік сан 3 тен кем болмау керек. а-РНҚ жасушадағы барлық РНҚ ның 3-5 % құрайды. аРНҚ немесе тРНҚ ол ДНҚ –ның біршама бөлігінің көшірмесін өзіне сақтайды. Ал м-РНҚ ДНҚ-дан синтеделу процесін Транскрипция деп атайды. Мұнда ДНҚ –ның бір ғана тізбегі РНҚ –ға транскрипцияланады. Транскрипция жүретін ДНК бөлігін транскрипті тізбек деп атайды, ал жүрмейтінін Транскрипцияланбайтын тізбек деп атайды. деп атайды. ДНҚ ның белгілі бөлігінен м-РНҚ көшірме жасап алуға қатысатын фермент РНҚ полимераза. Бұл м-РНҚ тізбегін синтездеуге қатысады. м-РНҚ синтезін тездететін фермент РНҚ трнаскриптаза ферменті. Бұл процесте ДНҚ-ға тәуелді РНҚ полимераза ферменті басты рөл атқарады. Осы ферменттің көмегімен жасушаның барлық РНҚ типтері ситезделеді, Ол бірнеше суб бөліктерден, атап айтқанда екі α,бір β, бір γ және σ суббөліктен құралған, Осындай кешеннен құралған РНҚ полимераза толық холофермент деп, ал S –суббөліктен айырылған фермент минималды немесе кор –фермент деп аталады. Транскрипция –трансляция м-РНҚ рибосомаға жабысады Аминқышқылдары белсендіріледі және тРНҚ мен қосылады. Иницация –полипептидті тізбек түзіледі. Элонгация тізбек үзіледі Терминация –сиинтез аяқталады Келесі қолдануға кетеді м-РНҚ және үзіледі.
Инициация процесі өту үшін алдымен РНҚ полимераза (Хлорофермент ) ДНҚ –ның промотор деп аталатын бөлігін тануы шарт. Промотор инициация учаскесінің алдында орналасады және шамамен 40 жұп негізден құралған. Холофермент инициация нүктесіне дейін шамамен 6-10 негіз қалғанда промотормен байланысады. Барлық промторлардың ферментпен байланысу бөлігі тұрақты екендігі анықталды. Ол Прибонов тізбегі деп аталатын ТАТААТ негіздер қатарынан құралған. Промотрдан кейін инициация бөлігі басталады. Оның бірінші нуклеотиді старт алу нүктесі деп аталады. ДН) «+» -тізбегінің старт алу кодонының бірінші негізі әр уақытта –А немесе Г. Осы негізден бастап терминациялық кодонға дейін комплементарлық ережеге сәйкес А-У, Г-Ц, Ц-Г, У-А қосарланады. Матрица 1-РНК полимераза, 2-Репрессор, 3-Промотр, 4-Оператор, 5-аминқышқылдары
ДНҚ «+» -тізбегінде иРНҚ –ның жаңа молекуласы синтезделеді. Барлық иРНҚ –ның құрамында екі бөлікті ажыратуға болады. Коделеуші бөлік ақуыздың амин қышқыл –дарына сәйкес келетін кодондардан құрылған; әдетте ол АУГ кодонынан басталып, терминациялаушы кодонмен (УАА немесе УГА) аяқталады. Алайда, иРНҚ коделеуші бөліктен әр уақытта ұзын болып шығады. Өйткені оның екі соңында қосымша бөліктер бар. Коделеуші бөліктің алдыңғы (иРНҚ-ның 5 1 ұшының соңындағы) қосымша тізбек Лидер деп аталады. Терминация сигналынан кейінгі және 3 1 -ұшы түзетін қосымша тізбек трейлер (соңғы) деп аталады. Информациялық РНҚ – ның 5 1 және 3 1 –ұштарындағы тізбектері ақуыз синтезінің келесі стадиясында трансляцияланбайды. Терминация –синтезделген полипептидтік тізбектің босауы. Эукариоттарда транскрипция үшін ДНҚ-ға тәуелді РНҚ- полимераза ферментінің үш түрі қатысады. Эукариоттық РНҚ полимераза І ядрошықта орналасады және рРНҚ-ның синтезделуіне жауап береді. РНҚ полимераза ІІ иРНҚ синтезіне қатысады. РНҚ полимераза ІІІ ферментінің әсерімен тРНҚ мен 5 S –рРНҚсинтезделуі жүреді. Генетикалық ақпараты бар иРНҚ –ның синтезделген молекулалары ядродан оның қабығындағы саңылау арқылы рибосомаларға бағыт алады. Информациялық РНҚ бірнеше рибосомамен (2 ден 15 ке дейін) қосылып, полисома құрайды. Полисомада ақуыз синтезі – трансляция өтеді.
Информациялық РНҚ молекуласындағы тізбектен триплеттер негіздерінің полипептидтік тізбектегі аминқышқылдары қатарына аударылу механизмі трансляция деп аталады. Трансляцияда үш стадияға бөлінеді: 1.Иницация –полипептидті тізбек түзіледі. 2.Элонгация тізбек үзіледі. 3.Терминация –сиинтез аяқталады. Инициацияның бас кезінде рибосома үлкен (Седментация коэффиценті 50 S ) және кіші (30 S ) жеке суббөліктерден тұрады. Информациялық РНҚ кіші суббөлікте бекінеді, бұл үшін Mg 2+ ионы және ақуыздың инициация факторы қажет. Ақуыз синтезінің басталуының бірінші сигналы болып старт алу АУГ кодоны саналады, оған формилметионинді (фМет) тасымалдайтын тРНҚ (тРНҚ фМет) өзінің УАЦ антикодонымен қосылады. Полипептидтік тізбектің басқа бөлігіндегі метионинді басқа РНҚ – тРНҚ фМет тасымалдайды. Элонгация –өсіп жатқан полипептидтік тізбек құрамына амин қышқылдарының тізбектеліп қосылуы. Полисомаға ақуыз синтезі үшін қажет аминқышқылдарын тРНҚ тасымалдайды. Ол үшін тРНҚ-ның активациясы өтуі керек: амин қышқылы тРНҚ молекуласының аденинді 3 1 –ұшына қосылып, аминоацил –тРНҚ түзіледі. Терминация не ақуыз синтезінің соңы терминациялау кодондары УАА, УГА немесе УАГ (стоп кодондар) триплеттерінің қызметі арқылы өтеді.
Эукариоттық ағзада трансляция цитоплазмада жүреді. иРНҚ синтезделуі реттеуіш-ген деп аталатын тағы бір генмен бақыланады. Реттеуіш –ген құрылымды гендерден біршама қашықтықта орналасуы мүмкін, оның тікелей қызметі –реттеуіш ақуыз-репрессор (тежегіш) синтездеу. Репрессор құрылымды гендерде иРНҚ синтезделуін тежейді, бірақ ол құрылымды гендерге тікелей емес, ген- оператор (құрылымды гендердің басында орналасқан ДНҚ -бөлігі) арқылы жанама әсер етеді. Оператордың алдында промотор орналасқан. Мұнда РНҚ-полимераза бекінетін орын бар. Бір репрессордың бақылауындағы гендер тобы (Промотор, оператор және құрылымды гендер) оперон д/а. Реттеуші геннің қатысуымен активсіз белок - репрессор синтезделеді. Матрица 1-РНК полимераза, 2-Репрессор, 3-Промотр, 4-Оператор, 5-аминқышқылдары
Трансляция - цитоплазмада жүретін кезең. Бұл кезең кезінде тек қана 4 әріптік нуклеотидтік тілдің 20 әріптік аминқьшқылының тілге аударылуы ғана жүріп қоймайды, сонымен қатар амин қышқылдарының белоктық тізбектегі өз орнын табу мәселесі шешіледі. Трансляцияның өзі 5 кезеңнен тұрады. Трансляцияның І- ші кезеңі : амин қышқылдарының активтелуі. Бұл кезеңге қажетті заттар : 20 амин қышқылы, АТФ, Мg 2+, 20т-РНҚ, 20 аминоацил -т-РНҚ - синтетаза ферменті. Бұл кезең жиырмадан астам аминоацил - т-РНҚ- синтетаза ферментінің қатысуымен өтеді. Бұлар айрықша талғамдылық көрсететін ферменттер, атап айтқанда осы ферменттің көмегімен амин қышқылы өзіне тән т-РНҚ таныса, т-РНҚ өзіне тән амин қышқылдарын таба алады. Сондықтан бұл ферментті " адаптор " деп те атайды. Аминоацил -т-РНҚ- синтетаза ферменттерінің осындай айрықша қасиет көрсетуіне т-РНҚ- ның құрылысының өзгешілігі жағдай жасайды. Трансляцияның 2-ші кезеңі - полипептидтік тізбектің инициациясы. Бұл кезеңге қажетті компоненттер: и-РНҚ; белок синтезін бастаушы кодон /АУГ/. Бұл кодон барлық жағдайда метионинге немесе формилметионинге тән болады; N -формилметиониннің т-РНҚ-сы; үлкен және кіші суббірліктер; ГТФ; Мg 2+ -иондары; белок синтезін бастаушы белоктық факторлар, оларды Ғ 1, Ғ 2, Ғ 3 деп белгілейді. Бұл кезеңде белок синтезінің ядролық кезеңінде түзілген, белгілі бір полипептидтің, амин қышқылдың құрамы туралы информациясы бар и-РНҚ рибосоманың кіші суббірлігімен қосылады. Сонан соң бұл и-РНҚ + кіші суббірлік комплексі белок синтезін бастаушы амин қышқылы метионинді тіркеген т-РНҚ мен қосылады. Енді бұл түзілген комплекс рибосоманың үлкен суббірлігімен қосылып, активті, белок синтезін жүргізуге дайын рибосоманы құрайды.
Осы активті рибосоманың түзілуіне Ғ 1, Ғ 2, Ғ 3 белоктық факторлар да өз үлесін қосады. Рибосоманың кіші суббірлігі 21 белоктан және 1600 нуклеотид тізбегінен тұратын бір р-РНҚ-нан тұрса, үлкен суббірлік 34 белоктан және 3200 және 120 нуклеотидтік тізбектерден тұратын екі р-РНҚ-дан тұрады. Осы жоғарыда түзілген комплекстердің нәтижесінде үлкен суббірлікте екі центр пайда болады. Оларды: пептидилді, амино-ацилді центрлер деп атайды. Пептидилдік центрде синтезделетін пептид тізбегі орналасса, аминоацилді центрде осы пептидтік тізбектің өсуіне қатысатын аминоацил-т-РНҚ орналасады. Кез келген белоктың синтезі прокариоттарда М- формилметиониннен басталса, эукариоттарда метиониннен басталады. Метиониннің активтелуі де басқа амин қышқылдарының активтелуі сияқты АТФ пен т-РНҚ- ның және метионил - т-РНҚ - синтетаза ферментінің қатысуымен жүреді. Кесте түрінде : Метионин + т - РНҚ + АТФ Е метионил - т-РНҚ + АМФ + Р н Р п Е - метионил - т-РНҚ - синтетаза. Ал прокариоттарда әрі қарай формил тобының қосылу реакциясы жүріп, N - Формилметионин түзеді : Метионил - т-РНҚ+ N 10 - формил – ТГФҚ ___ ТГФ + формилметионин - т-РНҚ. Трансляцияның 3-ші кезеңі: элонгация деген атпен белгілі. Бұл кезеңге қажетті заттар: екінші кезеңде түзілген активті рибосома; и-РНҚ-дағы кодондарға сәйкес келетін аминоацил - т-РНҚ; Мg 2+ ; белоктық факторлар; ГТФ; пептидилтрансфераза; транслоказа. Бұл кезеңде амин қышқылдарының біртіндеп бірінен кейін бірінің пептидтік байланыс арқылы орналасуы нәтижесінде полипептидтік тізбектің өсуі байқалады. Рибосоманың и-РНҚ-ның бойымен бір кодонга жылжуы үшін, аминоацил т-РНҚ-ның кодонына сәйкес келіп комплементарлы түрде байланысуы үшін 2 молекула ГТФ-тың гидролизі кезінде бөлінетін энергия жұмсалады. Аминоацил - т-РНҚ и-РНҚ кодонына сәйкес байланысуы.
Трансляцияның 4-ші кезеңі - Терминация яғни синтездің бітуі, аяқталу кезеңі, керектізаттар: 1/АТФ; 2/ белок синтезінің біткенін білдіруші и-РНҚ-дағы кодондар; 3/ полипептидтің рибосомадан босап шығуына қажет белоктық факторлар, и-РНҚ-да соңғы амин қышқылын көрсететін кодон біткен соң, мағынасыз, мәнсіз кодондар басталады. Олардың саны үшеу: УАА, УАГ, УГА. Міне осы кодондардың басталуы, полипептидттің синтезінің біткенін хабарлайды. Сонан соң, синтезді бітіруші факторлар /Ғ 1, Ғ 2 / өздерінің әрекетін бастайды. Бұл факторлар: I/ полипептидтің соңғы т-РНҚ-дан гидролиздік жолмен ыдырап шығуын және т-РНҚ-ның босауын; 2/ соңғы т-РНҚ-ның пептидилдік бөлімнің "бос" күйінде бөлінуін; 3/ рибосоманың 305 жане 505 суббірліктерге диссоциациялануын қамтамасыз етеді. Трансляцияның 5-ші кезеңі - кеңістіктегі полипептидтік тізбектің орналасуы және процессинг. Бұл кезеңде полипептид өзінің кеңістіктегі екінші -, үшінші - реттік құрылысын түзіп, биологиялық активті түріне көшеді. Сонымен қатар бұл кезеңде бірінші амин қышқылы метиониннен және кейбір керек емес амин қышқылдарынан ажырап, кейбір амин қышқылдарының қалдықтары өзіне фосфат, - метил -, карбоксил -, ацетил топтарын қосып алуы мүмкін. Ал кейде белоктар өзіне олигосахаридтер мен коферменттерді қосып, өзінің биологиялық қызметін атқаруға дайын болады. Белоктардың синтезі бір рибосомада өтуі мүмкін немесе бір уақытта бірнеше рибосомада /полисомада/ жүруі мүмкін. Полисома бір и-РНҚ бойында бола алатын рибосомалар тобы /80-ге жуық рибосома/ болуы мүмкін. Мұндай бір и-РНҚ- ның бойындағы информацияны бір уақытта бірнеше рибосоманың көмегімен белок синтезіне қолдану синтездің тез және тиімді өтуіне мүмкіндік тудырады.
Бактерияларда транскрипция және трансляция бірімен-бірі ілесіп жүреді, яғни ДНҚ-на тәуелді РНҚ-полимераза и-РНҚ- ның синтезін жүргізіп жатқан кезде, и-РНҚ- ның бір шетінде белок синтезі де басталып жатады. Бактериялардың екінші бір ерекшелігі и-РНҚ- ның тіршілік ету уақыты бірнеше минут қана, сонан соң олар тез нуклеаза ферментінің әсерімен ыдырап кетеді. Белоктардың синтезі көптеген антибиотиктер әсерінен тежеуге ұшырауы мүмкін. Кейбір микроорганизмдер үшін қорғаныш антибиотиктер, басқа организмдер үшін өте улы болып табылады. Мысалы: пурамицин - элонгация кезеңінде әсер етсе, тетрациклин аминоацил - т-РНҚ-ның рибосомадағы аминоацилдік центрімен байланысуына кедергі жасайды; стрептомицин - рибосоманың кіші суббірлігімен қосылып оның қызметін нашарлатады; дифтерия токсині-элонгация факторын тежейді; левомицетин - пептидилтрансфераза ферментінің активтілігін нашарлатады; эритромицин - үлкен суббірлікпен қосылып, транслоказа ферментінің жұмысын тежейді. Белоктар синтезінің реттелуі. Белок синтезінің реттелуі и-РНҚ-ның синтезі және трансляция /яғни белок синтезі/ кезеңінде жүреді. Бұл бағытта аса көп жұмыс істеген француз ғалымдары Жакоб және Моно болды. Бұл ғалымдар осы жұмысы үшін Нобель сыйлығына ие болды. Олар белоктарды синтездеу теориясын оперон теориясы деп атады. Бұл ғалымдардың пікірі бойынша бактерияларда ең кемінде геннің үш түрі болады: I/ оператор гені /0-ген/; 2/ реттеуші ген / R -ген/; 3/ белоктардың бірінші реттік құрылысын анықтайтын құрылымдық ген / S - ген/. ДНҚ молекуласының осы үш ген орналасқан бөлімін оперон деп атайды да, бірімен-бірі тығыз байланысты болады. Реттеуші ген оператор геніне репрессор арқылы әсер етіп отырса, оператор гені құрылымдық генге әсер етеді Барлық ферменттік белоктардың синтезін реттеуді үш топқа бөлуге болады: I/репрессибилді, яғни белоктардың синтезін тежеу; 2/индуцибелді, белок синтезінің жылдамдығын арттыру; 3/ конституитивті немесе кейбір белоктар синтезінің жылдамдығының тұрақты болуы.
1.Белоктардың синтезін тежеу немесе репресибилді жүйелер кебінесе анаболизм реакцияларына қатысатын ферменттердің синтезінде қолданылады. Мұндай жүйелерде құрылымдық гендер / S - гендер/ тұрақты жұмыс істеп тұрады. Реттеуші геннің қатысуымен активсіз белок - репрессор синтезделеді. Енді осы белок - репрессорды активті күйге көшіру үшін корепрессор қажет. Корепресеордың қызметін кейбір кіші молекулалы заттар, реакция нәтижесінде түзілген немесе реакция аралық заттар, гормондар атқара алады. 2. Белок синтезінің жылдамдығын арттыру немесе индуцибелді жүйелер. Бұл жүйе түрінде реттеу катаболизм реакцияларына тән. Мұндай жүйелерде құрылымдық гендер сыртқы орта туғызған жағдайларға тәуелді, яғни клеткаға катаболизм реакцияларына қатысатын ферменттер қажет болғанда ғана жұмыс істейді. Бұл жүйелерде реттеуші геннің қатысуымен синтезделетін белок - репрессор активті болады да, ол оператор генімен комплекс түзеді. Сондықтан оператор гені құрылымдық гендердің жұмысын қамтамасыз етпейді. Бірақ активті белок - репрессордың сыртқы ортадағы клеткаға түскен төменгі молекулалы заттармен қосылыс түзіп активсіз күйге көшетін қасиеті бар. Ол кезде оператор гені белок-репрессордан босап, құрылымдық гендердің жұмысы басталады, яғни и-РНҚ құрылымдық гендердегі сол клеткаға түскен заттардың катаболизмін қамтамасыз ететін ферменттердің бірінші реттік құрылысын жазып алады. Белок синтезінің осы индуцибелді жолмен реттелуі Е. colire жүргізілген тәжірибелер арқылы дәлелденген. Е. coli әдетте тек глюкозамен ғана қоректенеді. Ал егер осы ортаға лактозаны қоссақ, оны галактоза мен глюкозаға ыдырататын лактаза / β - галактоэидаза/ ферменті синтезделгенше, микроорганизмдердің өсуі біраз уақытқа тоқтайды. Клеткаға түскен лактоза /индуктор қызметін атқарады/ активті белок репрессормен қосылып оператор генінің балок - репрессормен қосылуына кедергі жасайды. Соның арқасында оператор гені мен құрылымдық гендер қажетті и-РНҚ түзілуіне, ал ол рибосомада лактозаны ыдыратуға қажет β -галактозидаза ферментінің синтезін қамтамасыз етеді. 3. Конституитивті немесе синтезделу жылдамдықтары тұрақты болатын белоктар. Мұндай белок - ферменттерінің құрьшымдық гендері тұрақты жұмыс істейді де, басқа геңдердің ықпалы әсер етпейді. Бұл ферменттердің қатарына гликолиз, үш карбон қышқылдарының цикліне қатысатын ферменттер жатады.
Эукариотты қ геномның экзон –интрондық құрылымы. Пракариоттарға колинарлық принцип сай келеді: ген нуклеотидтерінің тізбектелуі ақуыздың амин қышқылдарының тізбектелуіне дәл келеді. Басқаша айтқанда геннің көшірмесін алған иРНҚ –ның триплеттері өзінің өніміне толық сәкес келеді. Эукариот геномның қызметінде колинеарлы емес принцип (колинярлы емес транслиция) байқалады. Американ генетигі У. Гильберттің ұсынысы бойынша, олар экзон және интрон деген атауларға ие болды. Эукариот гендері қасиетінің ерекшелігі –оларда интрондардың болуы. Интрон –ДНҚ–ның генетикалық ақпараты жоқ бөлігі, яғни кодпен жазбайтын аминқышқылдары. Ал экзон дегеніміз –ақуыздың аминқышқылдар тізбегі туралы ДНҚ-ның ақпараттық бөлігі. Бактерияларда гендердің барлығы аминқышқылдарды тұтастай кодпен жазады. Ал эукариотта тікелей әрбір геннің ішінде, кодпен жазатын аминқышқылдар үлескілерінің –экзондардың аралығында кодпен жазбайтын интрондардың үлескілері болады. Эукариот а-РНҚ-ның синтезі кезінде гендердің барлығын экзондар да және интрондар да кодпен жазады. Бұдан соң арнайы ферменттер пісіп жетілмеген гя-РНҚ да интрондарды «ойып алады». Бұл «РНҚ –ның пісіп –жетілу» үдерісі –интрондарды шығарып алу сплайсинг деп атайды. Интрондары жоқ пісіп-жетілген а-РНҚ цитоплазмаға түседі.
