Дипломдық жұмыс: Биология | Биологиялық зерттеулерде политізбектік реакция әдісін қолдану

Мазмұны

Кіріспе......................................................................................................................3
І Ғылыми әдебиеттерге шолу
1.1 Политізбектік реакция әдісінің ашылуы........................................................
1.2 ДНҚ-ң құрылысы мен құрамы........................................................................
1.3 ПТР-диагностикасының тәжірибелік қолданылудың перспективалары......
ІІ Зерттеу бөлімі
2.1 Политізбектік реакция әдісінің механизімдері................................................
2.2 Биологиялық материалдың үлгісін дайындау..............................................
2.3Полтитізбектік реакция тізбектері......................................................................
2.4 ПТР-ді тәжірибелік денсаулық сақтауда қолдану.......................................
ІV Зерттеу нәтижелері
4.1 Медициналық тәжірибеде ПТР әдісің қолданылуының проблемалары.....
4.2 Өсімдіктер ДНҚ-ғы бөтен ДНҚ-ң процентік көрсеткішін тест-жүйе арқылы анықтау......................................................................................................

ҚОРЫТЫНДЫ....................................................................................................
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ........................................................................................
Кіріспе

Соңғы он жылдықта молекулалық биологияның, медициналық генетиканың, биохимияның, биофизиканың, микробиологияның, иммунологияның, онкологияның, эпидемиологяның және т.б. ғылымдардың қарқынды дамуы адам, жануар, өсімдік, бактерия және вирус геномын зерттеуде диагностикалық практиканың молекулярлы-биологиялық әдістің белсенді нығайуына әкелді. Бұл әдіс ДНҚ-зерттеу деп аталады. [1]
ДНҚ-зерттеу әдісі әр түрлі ауруларды ерте және толық анықтауға мүмкіндік береді. Терапияда нәтижелі бақылау жасауға және қазіргі диференциалды диагностика жасауға мүмкіндік береді. Тұқым қуалайтын ауруларды анықтауда таптырмайтын әдіс әсіресе қан іздерінен, шәуеттен және саусақ мөрінен қылмысты адамдарды анықтауға мүмкіндік береді.
Қазіргі танда ДНҚ-диагностиканың екі бағыты бар олар: гибридизационды нуклеин қышқылдарының анализі және политізбектік реакция әдісін қолдану арқлы диагностика. Молекулалық биология әдісінің дамуы ХХ ғасырдың 50-і жылдары басталды. Ресімей бастама 1953 жылы ДНҚ-ң құрылысының ашылуымен байланысты болды. ДНҚ-гибридизация әдісі инфекциялы қоздырғыштарды анықтауда қиындау, ұзақ және қымбатқа түсті. Оның орнына политізбектік реакция әдісі келді (ПЦР).
Политізбекті реакция –ДНҚ-ң репликациясының жүруін айқын көрсететін ең негізгі әдістердің бірі болып табылады. ПЦР әдісінің ашылуымен спецификалық молекула ДНҚ-ң миллиондаған молекула арасындағы маңыздылығы анықталды. [2]
Политізбекті реакция әдісінің ашылуы молекулалық биология саласындағы соңғы онжылдықтағы негізгі жаңалық болып табылады. Ашылған жаңалық медицина саласындағы диагностиканы жаңа, жоғары сатыға көтерді. Политізбекті реакция әдісінің маңыздылығы – ДНҚ-ң участогын лабораториялық жағдайда температуралық цикл барысында пробиркада амплификациялау (бірнеше қайтара көшірмесін түсіру). ДНҚ-ң әрбір көшірмесін жасау барысында алдыңғы процесте синтезделген ақпарат қайта синтезделіп, ДНҚ полимеразамен қайта көшіріледі. Осы процесс барысында ДНҚ-дағы ақпарат түрленіп, күрделене түседі де синтез процесінің жүруі жеңілдей түседі.
Политізбекті реакция анализинің ашылуы соңғы жылдары медицина мен ғылым саласында көптеген жетістіктерге жетті. Алғашқы кезде ПТР әдісі институт қабырғасындағы лабораторияда қолданылып, қазіргі таңда көптеген мемлекеттерде практика жүзінде клиникалық ауруларды емдеуде кеңінен қолданылуда. Инфекциялық ауруларды диагностикалау (соның ішінде агенттен туа біткен); микроорганизмдерді генотиптеу, олардың вируленттігін анықтау; микрофлораның антибиотиктерге қарсы тұру қабілеттілігі; генодиагностика және генетикалық дактилоскопия; қанның препараттарына биологиялық бақылау жасауда – ПЦР анализі қолданылып келеді.
Қазіргі таңда Политізбекті реакцияны қажет етпейтін модификация саласы да бар. Соған қарамастан Политізбекті реакция анализі қарқындап дамып, нарықта өзінің соңғы үлгідегі тест, жасанды технологияларын ұсынып келеді. ТМД елдерінде жаңа әдіспен лабораториялық бақылаулар мен зерттеулер жүргізетін лабораториялар саны да артып келеді.
Дипломдық жұмыстың көкейкестілігі:
Дипломдық жұмыстың мақсаты: Биологиялық зерттеулерде политізбектік реакция әдісін қолдануды меңгеру.
Дипломдық жұмыстың міндеттері:

І Ғылыми әдебиеттерге шолу
1.1 Политізбектік реакция әдісінің ашылуы

Алғаш рет американдық биохимик Кэри Мюлис политізбекті реакция әдісін ашқан болатын. Оның негізгі мақсаты ДНҚ бөліктермен басқа ғалымдар жұмыс жасауы үшін қысқа ДНҚ үзіктерін бөліп алу керек болды. Молекулалық биология бағытында алға үлкен қадам жасады және 1993 жылы химия саласынан Нобел силығын алды.
ПТР-дің ашылуы туралы алғаш рет Cetus корпарациясының Кэри Мюлис 1985 жылы Science жураналына алғаш рет жариаланған.
1989 жылы термотұрақты ДНҚ-полимераза Taq ашылып, Science журналында жариаланып молекула жылы деп аталды. Hoffmann-La Roche Inc. және Cetus шешiмі бойынша ПТР-ді диагностикалық мақсаттарға қолдана бастады. 1990 жылы ғалым Cetus, D. Gelfand және S. Stoffel тазаланған Taq DNA-полимеразы анықтаған және де сот сараптамасында брініші ретосы әдісті қолданған. Cetus, H. Erlich и Kary Mullis биохимия саласында Неміс қоғамында наградаға лайықталған.
Политізбектік реакция – ДНҚ-ның табиғи репликациясын беретін және басқа да миллиондаған молекулалардың ішінен ДНҚ-ның жалғыз ерекше молекуласын анықтауға мүмкіндік беретін өте тамаша әдіс.
Политізбектік реакция әдісінің ашылуы соңғы он жылда молекулалы биология обылысында аты танымал жаңалықтардың бірі болды. Бұл әдіс медициналық диагностиканы сапалы жаңа деңгейге көтеруге мүмкіндік береді.
ДНҚ көшірмесін алу үшін реакциялық қосындыға кіретін ингредиенттердің праймерлері (ДНҚ-ның қысқа жасанды жолмен синтезделген молекулалары) және құрамының қолданылуының негізгі принціптері алғаш рет 1971 жылы Kleppe және авторлар бірлестігімен сипатталған. Бірақ ол уақытта ПТР-дің ДНҚ-ға кіретін үзінділер көшірмесінің санының (экспотенциялды) көрсеткіштік ұлғаюы реакциялық нәтиже ретіндегі негізгі қасиеті әлі көрсетілмеген-ді.
1983 жылы «Cetus» фирмасының жұмысшысы Kary Mullis политізбектік реакция ретінде кейіннен танымал болған әдісті ұсынады. Әдістің негізгі мәні қайталанбалы температуралық циклдер процесінде ДНК-нің белгілі бір учаскілерін пробиркада көпреттік көшіруде (амплификациясында) болып табылады. Амплификацияның әрбір циклінде бұрын синтезделген үзінділер ДНҚ-полимеразамен қайта көшіріледі. Осының арқасында ары қарай талдауды біраз жеңілдететін ДНҚ-нің ерекше фрагменттерінің санының көп есе ұлғаюы жүзеге асады.
Бұл жаңалықтың ашылуымен бірге кейбір технологиялыардың дамығандығын атап кету керек. Дәлірек айтсақ, ДНҚ-нің біртізбек үзінділерін автоматты түрде синтездеуге мүмкіндік беретін құралдардың пайда болуы. Дәл сол кезде гейзерлерде өмір сүретін ерекше микроағзалар анықталған. Олардың ферментативтік жүйесі және ДНҚ-полимеразасы ыстық қайнар көздерінің жоғарғы температураларын сақтайды және биологиялық белсенділігі 95° С-қа дейін сақталады, бұл температура көрсеткіш политізбектік реакцияны жүргізу үшін қажетті жағдай туғызады.
ПТР-дің ашылу нәтижесі әдістің тез арада тәжірибелік қолданылуына алып келді. 1985 жылы Saiki авторлар бірлестігімен бірге Р-глобинның геномды тізбектелуінің амплификациясы сипатталған мақаланы жариялады. Осы кезден бастап авторлар өздерінің жұмыстарында ПТР-дің қолданылуы туралы жазған мақалалар саны геометриялық прогресске біршама өсе бастады. Әдістің соншалықты танымалдылыққа ие болғандығы сондай, тіпті қазіргі уақытта молекулалы биология саласында оны қолданусыз жұмысты көз алдына елестету қиын болып отыр. Әсіресе политізбекті реакция әдісінің өршіген дамуына «Адам геномы» ұлтаралық бағдарлама арқасында жетті. Сондай-ақ, қазіргі заман сквинерлеудің лазерлік технологиясы (ДНҚ-ның нуклеотидті тізбектелуінің оқылуы) жасалды. Бұрын 250 жұп нуклеотид (ж.н) өлшемі бар ДНҚ-ның тізбектелуінің оқуылуы үшін бір апта уақыт қажет болса, қазіргі заман лазерлік сквенаторлар күніне 5000 жұп нуклеотидке дейінанықтауға мүмкіндік береді. Бұл өз кезегінде әртүрлі биологиялық қбъектілердің ДНҚ тізбектері құрайтын мәлеметтердің ақпараттық базасының өсуіне мүмкіндік береді. Бүгінгі таңда ПТР-дің әртүрлі модификациясы ұсынылуда, микроағзаларды анықтау үшін тест-жүйелерінің құрылуына, нүктелі мутацияны анықтауға мүмкіндік тудырып отыр, әдістің ондаған әртүрлі қолданылуы суреттелуде. [3-8]