Биз жашап жаткан убакыт укмуштуудай өзгөрүүлөр, зор прогресс менен коштолуп, адамдар барган сайын жаңы суроолорго жооп ала алышат. Жашоо тездик менен алдыга жылып, жакында эле мүмкүн эместей көрүнгөн нерсе ишке аша баштады. Бүгүнкү күндө фантастикалык жанрдагы сюжет сыяктуу көрүнгөн нерсе жакында реалдуулуктун өзгөчөлүгүнө ээ болушу толук мүмкүн.
20-кылымдын экинчи жарымындагы эң маанилүү ачылыштардын бири нуклеиндик кислоталар РНК жана ДНК болду, анын аркасында адам жаратылыштын сырларын ачууга жакындады.
Нуклеиндик кислоталар
Нуклеиндик кислоталар макромолекулярдык касиетке ээ органикалык бирикмелер. Алар суутек, көмүртек, азот жана фосфордон турат.
Аларды 1869-жылы ириңди изилдеген Ф. Мишер ачкан. Бирок, ал кезде анын ачылышына көп маани берилген эмес. Кийинчерээк, бул кислоталар бардык жаныбарлардын жана өсүмдүктөрдүн клеткаларында табылганда, алардын эбегейсиз ролун түшүнүшкөн.
Нуклеиндик кислоталардын эки түрү бар: РНК жана ДНК (рибонуклеиндик жана дезоксирибонуклеиндик)кислоталар). Бул макала рибонуклеин кислотасы жөнүндө, бирок жалпы түшүнүк үчүн ДНК деген эмне экенин карап көрөлү.
Дезоксирибонуклеин кислотасы деген эмне?
ДНК – азоттуу негиздердин суутек байланыштары аркылуу комплементарлык мыйзам боюнча туташкан эки тилкеден турган нуклеиндик кислота. Узун чынжырлар спиральга айланып, бир айланма дээрлик он нуклеотидди камтыйт. Кош спиралдын диаметри эки миллиметр, нуклеотиддердин ортосундагы аралык жарым нанометрге жакын. Бир молекуланын узундугу кээде бир нече сантиметрге жетет. Адам клеткасынын ядросунун ДНКсынын узундугу дээрлик эки метрди түзөт.
ДНКнын түзүлүшү бардык генетикалык маалыматты камтыйт. ДНКнын репликациясы бар, бул бир молекуладан таптакыр окшош эки кыз молекула пайда болгон процессти билдирет.
Белгиленгендей, чынжыр нуклеотиддерден турат, алар өз кезегинде азоттуу негиздерден (аденин, гуанин, тимин жана цитозин) жана фосфор кислотасынын калдыктарынан турат. Бардык нуклеотиддер азоттуу негиздер боюнча айырмаланат. Суутек байланышы бардык негиздер арасында болбойт, аденин, мисалы, тимин же гуанин менен гана бириге алат. Ошентип, организмде тимидил нуклеотиддериндей көп аденил нуклеотиддер бар жана гуанил нуклеотиддеринин саны цитидил нуклеотиддерине барабар (Чаргафф эрежеси). Көрсө, бир чынжырдын ырааттуулугу экинчисинин ырааттуулугун алдын ала аныктайт экен, чынжырлар бири-бирин күзгүдөй сезилет. Эки чынжырдын нуклеотиддери ирээттүү жайгашып, ошондой эле тандалма байланышта болгон мындай схема деп аталат.толуктоо принциби. Кош спирал суутек кошулмаларынан тышкары гидрофобдук түрдө да өз ара аракеттенет.
Эки чынжыр карама-каршы багытта, башкача айтканда, алар карама-каршы багытта жайгашкан. Демек, биринин үч'-учунун карама-каршысында экинчи чынжырдын беш'-аягы жайгашкан.
Сыртынан караганда ДНК молекуласы спираль тепкичти элестетет, анын тосмосу кант-фосфат аркасы, тепкичтери кошумча азот негиздери.
Рибонуклеин кислотасы деген эмне?
РНК – рибонуклеотиддер деп аталган мономерлери бар нуклеиндик кислота.
Химиялык касиеттери боюнча ал ДНКга абдан окшош, анткени экөө тең нуклеотиддердин полимерлери, алар фосфорланган N-гликозид болуп саналат, ал пентозанын (беш көмүртектүү кант) калдыгынын үстүнө курулган, фосфат тобу бар. бешинчи көмүртек атому жана биринчи көмүртек атомундагы азот негизи.
Бул бир полинуклеотиддик чынжыр (вирустардан башка), ДНКга караганда бир топ кыска.
Бир РНК мономери төмөнкү заттардын калдыктары болуп саналат:
- азот негиздери;
- беш көмүртектүү моносахарид;
- фосфор кислоталары.
РНКларда пиримидин (урацил жана цитозин) жана пурин (аденин, гуанин) негиздери бар. Рибоза – РНК нуклеотидинин моносахариди.
РНК менен ДНКнын ортосундагы айырмалар
Нуклеиндик кислоталар бири-биринен төмөнкү жолдор менен айырмаланат:
- анын клеткадагы саны физиологиялык абалына, жаш курагына жана органдын тиешелүүлүгүнө жараша болот;
- ДНКда углевод бардезоксирибоза жана РНК - рибоза;
- ДНКдагы азоттук негиз тимин, ал эми РНКда урацил;
- класстар ар кандай функцияларды аткарышат, бирок ДНК матрицасында синтезделет;
- ДНК кош спираль, РНК бир тилке;
- анын ДНК Chargaff эрежелерине мүнөздүү эмес;
- РНКнын дагы майда негиздери бар;
- чынжырлардын узундугу бир топ айырмаланат.
Изилдөө тарыхы
РНК клеткасын биринчи жолу немис биохимиги Р. Альтман ачыткы клеткаларын изилдеп жүрүп ачкан. 20-кылымдын ортосунда ДНКнын генетикадагы ролу далилденген. Ошондо гана РНКнын түрлөрү, функциялары ж.б.у.с. сүрөттөлгөн. Клеткадагы массанын 80-90%ке чейинкиси рРНКга туура келет, ал белоктор менен бирге рибосоманы түзүп, белок биосинтезине катышат.
Өткөн кылымдын 60-жылдарында протеин синтези үчүн генетикалык маалыматты алып жүрүүчү белгилүү бир түр болушу керектиги биринчи жолу айтылган. Ошондон кийин гендердин толуктоочу копияларын билдирген мындай маалыматтык рибонуклеиндик кислоталар бар экени илимий жактан аныкталган. Алар ошондой эле кабарчы РНКлар деп аталат.
Ташуу кислоталары деп аталгандар аларда жазылган маалыматты чечмелөөдө катышат.
Кийинчерээк нуклеотиддердин ырааттуулугун аныктоо жана кислота мейкиндигинде РНКнын түзүлүшүн аныктоо методдору иштелип чыга баштаган. Ошентип, алардын кээ бирлери рибозимдер деп аталып, полирибонуклеотиддик чынжырларды ажырата алаары аныкталган. Натыйжада, бул планетада жашоо пайда болгон учурда деп болжолдонуп баштады. РНК ДНК жана белокторсуз иштеген. Анын үстүнө, бардык өзгөртүүлөр анын катышуусу менен жасалган.
Рибонуклеин кислотасынын молекуласынын түзүлүшү
Дээрлик бардык РНКлар полинуклеотиддердин бир чынжырчалары, алар өз кезегинде монорибонуклеотиддерден – пурин жана пиримидин негиздеринен турат.
Нуклеотиддер негиздердин баштапкы тамгалары менен белгиленет:
- аденин (A), A;
- гуанин (G), G;
- цитозин (C), C;
- uracil (U), U.
Алар үч жана беш фосфодиэстер байланыштары менен байланышкан.
РНКнын структурасына эң ар түрдүү сандагы нуклеотиддер (бир нече ондогондон он миңдегенге чейин) кирет. Алар, негизинен, толуктоочу негиздер менен түзүлгөн кыска эки жиптүү жиптерден турган экинчи структураны түзө алышат.
Рибнуклеин кислотасынын молекуласынын түзүлүшү
Буга чейин айтылгандай, молекула бир тилкелүү түзүлүшкө ээ. РНК экинчилик структурасын жана формасын нуклеотиддердин бири-бири менен аракеттешүүсүнүн натыйжасында алат. Бул полимер, анын мономери канттан, фосфор кислотасынын калдыгынан жана азоттук негизден турган нуклеотид. Сыртынан караганда, молекула ДНК чынжырларынын бирине окшош. РНКнын курамына кирген аденин жана гуанин нуклеотиддери пурин болуп саналат. Цитозин менен урацил пиримидиндик негиздер.
Синтез процесси
Синтезделе турган РНК молекуласы үчүн шаблон ДНК молекуласы болуп саналат. Ырас, тескери процесс рибонуклеиндик кислота матрицасында дезоксирибонуклеиндик кислотанын жаңы молекулалары пайда болгондо да болот. Мындайвирустардын айрым түрлөрүн репликациялоо учурунда пайда болот.
Биосинтездин негизи рибонуклеин кислотасынын башка молекулалары катары да кызмат кыла алат. Анын клетканын ядросунда болгон транскрипциясы көптөгөн ферменттерди камтыйт, бирок алардын эң маанилүүсү РНК полимеразасы.
Көрүүлөр
РНКнын түрүнө жараша анын функциялары да айырмаланат. Бир нече түрү бар:
- маалыматтык i-РНК;
- рибосомалык рРНК;
- транспорт т-РНК;
- кичи;
- рибозимдер;
- вирустук.
Маалыматтык рибонуклеиндик кислота
Мындай молекулалар матрица деп да аталат. Алар клетканын жалпы санынын эки пайызын түзөт. Эукариоттук клеткаларда алар ДНК калыптары боюнча ядролордо синтезделет, андан кийин цитоплазмага өтүп, рибосомалар менен байланышат. Андан ары алар белок синтези үчүн шаблондор болуп калышат: алар аминокислоталарды алып жүрүүчү трансфер РНКлары менен кошулат. Белоктун уникалдуу түзүлүшүндө ишке ашкан маалымат трансформация процесси мына ушундайча ишке ашат. Кээ бир вирустук РНКларда ал хромосома болуп саналат.
Жакоб менен Мано бул түрдү ачкандар. Катуу түзүлүшкө ээ эмес, анын чынжырчасы ийри илмектерди түзөт. Иштебей жатат, i-РНК бүктөлмөлөргө чогулуп, бүктөлүп, шарга айланат жана иштөө абалында ачылат.
i-РНК синтезделип жаткан протеиндеги аминокислоталардын ырааттуулугу жөнүндө маалыматты алып жүрөт. Ар бир аминокислота генетикалык коддорду колдонуу менен белгилүү бир жерде коддолгон:
- үчтүк - төрт мононуклеотидден алтымыш төрт кодон түзүүгө болот (генетикалык код);
- кесип өтпөстөн - маалымат бир багытта жылат;
- үзгүлтүксүздүк - иштөө принциби бир мРНК бир белок;
- универсалдуулук - аминокислоталардын тигил же бул түрү бардык тирүү организмдерде бирдей коддолгон;
- дегенерация - жыйырма аминокислота белгилүү жана алтымыш бир кодон, башкача айтканда, алар бир нече генетикалык коддор менен коддолгон.
Рибосомалык рибонуклеиндик кислота
Мындай молекулалар клеткалык РНКнын басымдуу көпчүлүгүн, тактап айтканда, жалпысынан сексенден токсон пайызга чейин түзөт. Алар белоктор менен биригип, рибосомаларды түзүшөт - булар белок синтезин аткарган органеллдер.
Рибосомалар алтымыш беш пайыз рРНК жана отуз беш пайыз белок. Бул полинуклеотиддик чынжыр белок менен бирге оңой бүктөлөт.
Рибосома аминокислота жана пептиддик аймактардан турат. Алар контакт беттеринде жайгашкан.
Рибосомалар клеткада эркин кыймылдап, белокторду керектүү жерлерде синтездейт. Алар так эмес жана мРНКдан маалыматты окуп гана тим болбостон, алар менен матрицаны да түзө алышат.
Рибонуклеин кислотасын ташуу
t-РНК эң көп изилденген. Алар клеткалык рибонуклеин кислотасынын он пайызын түзөт. Бул РНК түрлөрү атайын бир фермент урматында аминокислоталар менен байланышып, рибосомаларга жеткирилет. Ошол эле учурда аминокислоталар транспорт менен ташылатмолекулалар. Бирок, ар кандай кодондор бир аминокислота коддору болот. Андан кийин аларды бир нече транспорттук РНК ташыйт.
Ал жигерсиз болгондо шарга айланат, бирок беде жалбырагындай иштейт.
Анда төмөнкү бөлүмдөр бөлүнгөн:
- акцептордук өзөк ACC нуклеотиддик ырааттуулугуна ээ;
- рибосомага кошулуу үчүн сайт;
- бул тРНКга туташтырылган аминокислотаны коддоочу антикодон.
Рибонуклеин кислотасынын кичине түрлөрү
Жакында РНК түрлөрү кичинекей РНК деп аталган жаңы класс менен толукталды. Алар эмбриондук өнүгүүдө гендерди күйгүзүп же өчүрүүчү, ошондой эле клеткалардагы процесстерди башкарган универсалдуу регуляторлор.
Рибозимдер да жакында эле аныкталган, алар РНК кислотасы ачытылганда активдүү катышып, катализатор катары иштешет.
Кислоталардын вирустук түрлөрү
Вирус рибонуклеин кислотасын же дезоксирибонуклеин кислотасын камтышы мүмкүн. Ошондуктан, тиешелүү молекулалар менен, алар РНК камтыган деп аталат. Мындай вирус клеткага киргенде тескери транскрипция жүрөт – вирустун болушун жана көбөйүшүн камсыз кылуучу клеткаларга интеграцияланган рибонуклеиндик кислотанын негизинде жаңы ДНК пайда болот. Башка учурда, келген РНКда толуктоочу РНК пайда болот. Вирустар белоктор, жашоо активдүүлүгү жана көбөйүшү ДНКсыз, бирок вирустун РНКсында камтылган маалыматтын негизинде гана жүрөт.
Репликация
Жалпы түшүнүктү жакшыртуу үчүн бул зарылЭки окшош нуклеин кислотасынын молекуласын пайда кылган репликация процессин карап көрөлү. Клетканын бөлүнүшү ушундайча башталат.
Ал ДНК полимеразаларын, ДНКга көз каранды, РНК полимеразаларын жана ДНК лигазаларын камтыйт.
Репликация процесси төмөнкү кадамдардан турат:
- деспирализация - энелик ДНКнын ырааттуу ачылуусу бар, бүт молекуланы басып алат;
- сутек байланыштарынын үзүлүшү, анда чынжырлар бөлүнөт жана репликация айрысы пайда болот;
- dNTPлерди ата-энелик чынжырлардын бошогон негиздерине тууралоо;
- dNTP молекулаларынан пирофосфаттардын бөлүнүшү жана бөлүнүп чыккан энергиянын эсебинен фосфородиэфирдик байланыштардын түзүлүшү;
- дем алуу.
Кыз молекула пайда болгондон кийин ядро, цитоплазма жана калгандары бөлүнөт. Ошентип, бардык генетикалык маалыматты толугу менен алган эки кыз клетка пайда болот.
Мындан тышкары, клеткада синтезделген белоктордун негизги түзүлүшү коддолот. Бул процессте ДНК түз эмес, кыйыр түрдө катышат, бул ДНКда белоктордун, РНКнын түзүлүшүнө катышкан синтези ишке ашат. Бул процесс транскрипция деп аталат.
Транскрипция
Бардык молекулалардын синтези транскрипция учурунда, башкача айтканда, белгилүү бир ДНК оперонунан генетикалык маалыматты кайра жазууда болот. Процесс бир жагынан репликацияга окшош, ал эми башкаларында такыр башкача.
Окшоштуктар төмөнкү бөлүктөр:
- ДНКнын деспирализациясы менен башталат;
- сутектин жарылуусу пайда болотчынжырлардын негиздеринин ортосундагы байланыштар;
- Аларга кошумча NTFs;
- сутек байланыштары түзүлөт.
Репликациядан айырмачылыктар:
- Транскрипция учурунда ДНКнын транскриптонго туура келген бөлүгү гана бурулбайт, ал эми репликация учурунда бүт молекула бурулбайт;
- транскрипцияланганда, жөндөөчү NTFтер тиминдин ордуна рибоза жана урацилди камтыйт;
- маалымат белгилүү бир аймактан гана өчүрүлөт;
- молекула пайда болгондон кийин суутек байланыштары жана синтезделген чынжыр үзүлүп, чынжыр ДНКдан тайып кетет.
Кадимки иштеши үчүн РНКнын негизги түзүлүшү экзондордон көчүрүлгөн ДНК бөлүмдөрүнөн гана турушу керек.
Жетилүү процесси жаңы пайда болгон РНКда башталат. Тынчтык аймактары кесилип, маалыматтык аймактар полинуклеотиддик чынжырды түзүү үчүн бириктирилет. Андан тышкары, ар бир түрдүн өзүнүн өзгөрүшү бар.
i-РНКда баштапкы учуна жабыштыруу пайда болот. Полиаденилат акыркы жерге жабыштырылды.
TRNA негиздери майда түрлөрдү түзүү үчүн өзгөртүлгөн.
РРНКда жеке негиздер да метилденет.
Белокторду жок кылуудан коргойт жана цитоплазмага транспортту жакшыртат. Жетилген РНК алар менен байланышат.
Дезоксирибонуклеиндик жана рибонуклеиндик кислоталардын мааниси
Нуклеин кислоталары организмдердин жашоосунда чоң мааниге ээ. Ал аларда сакталып, цитоплазмага өтүп, кыз клеткалары тарабынан тукум кууп өтөтар бир клеткада синтезделген белоктор жөнүндө маалымат. Алар бардык тирүү организмдерде болот, бул кислоталардын туруктуулугу эки клетканын жана бүт организмдин нормалдуу иштеши үчүн маанилүү роль ойнойт. Алардын түзүлүшүндөгү бардык өзгөрүүлөр уюлдук өзгөрүүлөргө алып келет.
