Semantidų pavyzdžiai
Semantidai – populiarūs taksonominės informacijos šaltiniai, atstovaujantys arba pirminę genetinę informaciją DNR, arba antrinę – RNR, arba tretinę – baltymus ir jų vedinius. Manoma, jog tiriant pirminę genetinę medžiagą, gaunami fundamentalesni duomenys, turėtų būti daugiau tiesioginė ir nesudėtinga jų taksonominė interpretacija.
Vis tik po fenolinių junginių taksonomijoje dažniausiai panaudojami baltymai. Rezultatai, gauti iš baltymų taksonomijos, skirstomi į tris grupes, atitinkančias tris naudojamus metodus: SEROLOGIJĄ, ELEKTROFOREZĘ, AMINORŪGŠČIŲ sekvenavimą.
Serologijos technika remiasi imunologinėmis žinduolių reakcijomis, paveikus juos svetimais baltymais. Augalo, gyvūno ar mikrobo ekstraktas A, turintis baltymų arba ANTIGENŲ įšvirkščiamas žinduoliui, dažniausiai triušiui. Jis suformuos baltyminius ANTIKŪNIUS, kiekvieną specifinį antigenui, galinčius jį koaguliuoti. Šie antikūniai gali būti ekstraguojami iš gyvūnų kraujo kaip ANTISERUMAI. Nors pastarasis koaguliuos vėlesnes antigenų atsargas, jis gali būti panaudotas kaip standartinis testas kitų augalų ekstraktams B, C, D ir kitiems. Jų koaguliacijos kiekis gali būti panaudotas kaip panašumo matas augalų ekstraktui A, o tuo pačiu rūšių B, C, D ir kitų panašumui rūšiai A.
Dabar individuali antigeno-antikūnio reakcija, sudarydama bendrą nusėdimą, gali būti atskirai užrašyta. Tai atliekama dviem būdais. Leidžiant antigeninei medžiagai ir antiserumui difunduoti vienam į kitą gelyje. Tada skirtingi baltymai keliauja nevienodu greičiu, todėl skirtingose gelio vietose atsiranda skirtingos reakcijos. Antras būdas, pirma gelyje elektroforezės būdu atskiriami vienos dimensijos antigenai, po to jie difunduoja serumo lovelyje. LENTELĖ IR FIG.43.
Pirmojo DVIGUBOS DIFUZIJOS SEROLOGIJOS metodas pranašesnis už IMUNO-ELEKTROFOREZĖS metodą tuo, kad kelių skirtingų taksonų antigenų mišinių reakcijų veržlumas konkrečiam serumui gali būti stebimas tuo pačiu metu tame pačiame gelyje, bet sudedamųjų reakcijų atskyrimas geresnis antruoju metodu. Kitas patobulinimas, žinomas kaip ABSORBCIJA, apima bendrą antikūnių pašalinimą antiserume taip, kad likusius lengvai galima palyginti su kitų taksonų antikūniais.
Paprastai serologijos metodo tikslas nėra baltymų IDENTIFIKACIJA. Šiuo metodu palyginami nežinomi baltymai, kurių pagrindinė funkcija – maisto atsargų, struktūrinė,enziminė ir kitokia – gali būti nežinoma. Tada aiškinant rezultatų reikšmę, gali kilti nepatogumų. Kartais stengiamasi tiksliai identifikuoti, vykdant lygiagrečius baltymų elektroforetinius atskyrimus panašiuose mėginiuose.
Serologiniai tyrimai atlikti lapų, vaisių, sėklų, gumbų, sporų ir žiedadulkių audiniams. Manyta, kad skirtingos augalo dalys dėka skirtingų enzimų turi nevienodus baltymus. Maisto atsargomis gali būti skirtingi baltymai. Vis tiktai kai kurie baltymai yra visose augalų dalyse. Daugiausia dėmesio buvo skiriama tokiems organams, kaip sėklos ir stiebagumbiai, kur baltymai – maisto atsargos.
Įrodyta, kad serologija naudinga visų rangų nuo šeimos iki rūšies sistematikai. Šiuo metodu ištirti Solanum genties, turinčių stiebagumbius, ryšiai tarp protėvinių ir kultivuojamų rūšių. Taikant serologinį metodą, surinkta daug vertingų duomenų apie Ranunculaceae ir Berberidaceae; Cornaceae ir Nyssacaceae taksonus. Serologiniais ryšiais nustatyta Ranunculaceae klasifikacija tribos ir genties range patvirtino klasikinį įrodymą, ypač paremtą chromosomų tyrimais. Žemesniu rangu tirti vienmečių Bromus ryšiai, naudojant imuno-elektroforetinius duomenis kartu su morfologiniais, citologiniais, citogenetiniais. Jų dėka naujai apžvelgtos rūšies problemos, diploidų – tetraploidų ir hibridų ryšiai. Anksčiau vadinamo Bromus secalinus varieteto citologinis ir serologinis atskirumas leido jį pripažinti kaip naują rūšį B.pseudosecalinus.
Elektroforetinis baltymų atskyrimas remiasi jų amfoterinėmis savybėmis. Veikiant teigiamais arba neigiamais krūviais įvairiu mastu pagal pH vidurkį, jie keliauja per gelį skirtingais greičiais išilgai įtampos gradiento. Paprastai ši procedūra atliekama akrilamido gelio kolonėlėje, sudarytoje iš dviejų pertrauktinių gelių (terminas DISKINĖ ELEKTROFOREZĖ). Didesnio dydžio porų gelis patalpintas virš mažesnio dydžio porų gelio. Baltymų atskyrimas priklauso nuo gelio porų rėčio efekto, dalinis atskyrimasvyksta stambesnių porų zonoje, o visiškas atskyrimas į aiškias grupes – smulkių porų zonoje. Praėjus atskyrimo laikui, srovė išjungiama ir baltymai aptinkami dažais. Šiam tikslui gali būti panaudoti bendri baltymų dažai. Jeigu studijuojamas ypatingas enzimas – reikia specifinio dažo.
Alternatyvi technika – IZOELEKTRINIS FOKUSAVIMAS, kur vieno dydžio porų gelis, išdėstytas pagal pH gradientą nuo 3 iki 10, kai pritaikomas tiriamas ekstraktas ir srovė išjungiama, tada baltymai “atsigula” toje gradiento padėtyje, kuri sutampa su izoelektriniu tašku. Labai patogu, nes baltymai iš eilės gelyje gali būti atskirti lėkštelėje antrinėje dimensijoje standartine diskine elektroforeze, besiremiančia daugiau molekuliniu dydžiu, nei elektriniu krūviu. Naudojant dviejų dimensijų metodą, iš vieno organizmo buvo išskirta virš 1000 baltymų.
Taksonomijoje elektroforezės rezultatai pritaikomi naudingiausiai genties ir žemesniame ranguose. Kuo daugiau darbų buvo skirta maisto atsargoms – baltymams, pavyzdžiui, pupinių, miglinių, tuo daugiau buvo tiriami enzimai. Elektroforezė ne tik gali atskirti giminingus atsargų baltymus bei enzimus, bet taip pat ALOZIMUS ir IZOZIMUS, kurie skiriasi pagal formą.
ALOZIMAI – SKIRTINGOS ENZIMO FORMOS, KUR SUDEDAMIEJI POLIPEPTIDAI APIBRĖŽTI SKIRTINGAIS ALELIAIS VIENAME LOKUSE. Alelis -vieno ir to paties geno skirtingos formos, išsidėsčiusios vienoduose ploteliuose – lokusuose homologinėse arba porinėse chromosomose. Alozimas – enzimas, koduotas skirtinguose aleliuose, bet viename lokuse.
IZOZIMAI arba IZOENZIMAI – SKIRTINGOS FORMOS, KUR POLIPEPTIDAI APIBRĖŽIAMI DAUGIAU NEI VIENU LOKUSU. Izozymas – enzimo produktas, koduotas viename alelyje, bet skirtinguose lokusuose.???
Alozimai pasirodo yra dažnesni, bet literatūroje nagrinėjami kartu su izozimais. Juos galima pamatyti zimogramose. NUOTRAUKA Brūkšnys – enzimai alelyje. Yra heteromerinių brūkšnių, rodančių, kad enzimas yra keliuose lokusuose. Manoma, kad alozimai gali būti atskirti pagal jų skirtingą elektroforetinį mobilumą ir tiksliomis sąlygomis, reikalingomis jų optimaliam katalitiniam aktyvumui. Jie galėtų veikti, skatinami augalo, jo skirtinguose organuose, skirtingose augimo stadijose arba skirtingose augavietėse. Enzimų polimorfizmas dažnai matomas žemesniame, nei rūšies range, ypač išnagrinėjus daugiau nei vieno enzimo sandarą. Izozimai gali būti naudojami, atpažįstant net individualius klonus t.y. organizmo palikuonis, turinčius identiškų. Todėl jie naudingi ne tik taksonomistams, bet ir ekologams bei populiacijų biologams. Daugeliu atvejų vidinis populiacijų kintamumas pagal izozimus nelydimas morfologinės diferianciacijos, pavyzdžiui, Conocephalum conicum rasės Lenkijoje.
Vertingiausi elektroforezės rezultatai buvo gauti, tiriant miglinių, giminingų kviečiams, atstovų genomo sandarą ir tetraploidų bei heksaploidų protėvius. Tiriant atsarginius baltymus, padaryta išvada, kad heksaploidas Triticum aestivum iš tikrųjų turi diploidinių rūšių baltymų sumą. Tiriant enzimus, atrasta, kad tam tikri poliploidai turi visų savo protėvių enzimus plius keletą naujų enzimų. Tikriausiai nauji hibrido enzimai – oligomerai inkorporuoja polipeptidus naujose genomų kombinacijose poliploiduose.
Aminorūgščių sekvenavimas – šiuolaikiškesnis metodas, kurio tikslas yra identifikuoti grynus baltymus iki atomų. Dabar įmanoma nuo polipeptidinės grandinės atlaužti iš eilės po vieną amino rūgštį. Kiekviena amino rūgštis iš eilės identifikuojama chromatografiškai. Tokiu būdu palaipsniui atstatoma aminorūgščių seka. Pradžioje reikia sulaužyti polipeptidinę grandinę į mažesnius fragmentus. Šie maži vienetai atskiriami chromatografija arba elektroforeze (“pirštų atspaudų” (fingerprintig) metodas). Net tokie apytiksliai rezultatai taksonomiškai vertingi. Aminorūgščių sekvenavimo metodas tiria vieno homologinio baltymo kintamumą pagal tikslią aminorūgščių seką, pavyzdžiui, tikriausiai vienas monofiletinės kilmės, esantis eilėje organizmų. Faktas: ypatingas baltymas neturi vienos nekintamos struktūros, bet didelė jo dalis gali kisti, nesikeičiant jo esminei funkcijai. Citochromą c sudaro apytikriai 113 aminorūgščių. Įvairiose augalų rūšyse apie 79 šio baltymo aminorūgštis kinta, bet vienos iš likusių 34 amino rūgščių pakitimas sugriauna molekulės funkcionavimą. Citochromas c – ideali molekulė, nes santykinai maža, nekintanti, spalvota ir aptinkama aerobiniuose organizmuose. Jo sekos nustatytos mažiausiai 25 induočių augalų rūšims, be to dumbliams, gyvūnams, grybams ir bakterijoms. FIGURA KETURI.PENKI
Puslapiai: 1 2