Нуклеиндик кислоталар, өзгөчө ДНК илимде жакшы белгилүү. Бул алардын тукум куучулук маалыматын сактоо жана берүү көз каранды болгон клетканын заттары экендиги менен түшүндүрүлөт. 1868-жылы Ф. Мишер тарабынан ачылган ДНК ачык кислоталык касиетке ээ молекула. Окумуштуу аны лейкоциттердин - иммундук системанын клеткаларынан бөлүп алган. Кийинки 50 жылдын ичинде нуклеиндик кислоталарды изилдөө мезгил-мезгили менен жүргүзүлүп турду, анткени көпчүлүк биохимиктер протеиндерди тукум куучулук белгилери үчүн жооптуу негизги органикалык заттар деп эсептешкен.
1953-жылы Уотсон жана Крик тарабынан ДНКнын структурасын чечмелөөдөн бери олуттуу изилдөөлөр башталды, анын натыйжасында дезоксирибонуклеиндик кислота полимер, ал эми нуклеотиддер ДНК мономери катары кызмат кылат. Алардын түрлөрү жана түзүлүшү биз тарабынан бул эмгекте изилденет.
Нуклеотиддер тукум куучулук маалыматтын структуралык бирдиктери катары
Тирүү материянын негизги касиеттеринин бири клетканын да, бүтүндөй организмдин да түзүлүшү жана функциялары жөнүндө маалыматтын сакталышы жана берилиши.жалпысынан. Бул ролду дезоксирибонуклеин кислотасы ойнойт, ал эми ДНК мономерлери - нуклеотиддер тукум куучулук затынын уникалдуу структурасы курулган "кирпичтердин" бир түрү болуп саналат. Келгиле, нуклеиндик кислотанын суперкоюлун түзүүдө жапайы жаратылыш кандай белгилерге таянганын карап көрөлү.
Нуклеотиддер кантип пайда болот
Бул суроого жооп берүү үчүн бизге органикалык химия боюнча бир аз билим керек. Атап айтканда, жаратылышта моносахариддер - пентозалар (дезоксирибоза же рибоза) менен бириккен азотту камтыган гетероциклдүү гликозиддердин тобу бар экенин эске салабыз. Алар нуклеозиддер деп аталат. Мисалы, аденозин жана башка типтеги нуклеозиддер клетканын цитозолунда болот. Алар ортофосфор кислотасынын молекулалары менен эфирдик реакцияга кирет. Бул процесстин продуктылары нуклеотиддер болот. Ар бир ДНК мономеринин жана анын төрт түрү бар, гуанин, тимин жана цитозин нуклеотиддери сыяктуу аталышы бар.
ДНКнын пурин мономерлери
Биохимияда ДНК мономерлерин жана алардын түзүлүшүн эки топко бөлгөн классификация кабыл алынган: мисалы, аденин жана гуанин нуклеотиддери пурин. Алар C5H4N44 формуласы бар органикалык зат пуриндин туундуларын камтыйт.. ДНК мономери, гуанин нуклеотиди, ошондой эле бета конфигурациясындагы N-гликозиддик байланыш аркылуу дезоксирибоза менен туташкан пуриндик азоттук негизди камтыйт.
Пиримидин нуклеотиддери
Азоттуу негиздер,цитидин жана тимидин деп аталат, пиримидин органикалык затынын туундулары. Анын формуласы C4H4N2. Молекула эки азот атомун камтыган алты мүчөлүү тегиздик гетероцикл. Белгилүү болгондой, тимин нуклеотидинин ордуна рРНК, тРНК жана мРНК сыяктуу рибонуклеин кислотасынын молекулаларында урацил мономери бар. Транскрипция учурунда ДНК генинен мРНК молекуласына маалымат өтүүдө, синтезделген мРНК чынжырында тимин нуклеотиди аденинге, аденин нуклеотиди урацилге алмашат. Башкача айтканда, төмөнкү рекорд адилеттүү болот: A - U, T - A.
Чаргафф эрежеси
Мурунку бөлүмдө биз ДНК чынжырларындагы жана ген-мРНК комплексиндеги мономерлердин ортосундагы кат алышуу принциптерине жарым-жартылай токтолгонбуз. Белгилүү биохимик Э. Чаргафф дезоксирибонуклеин кислотасынын молекулаларынын таптакыр уникалдуу касиетин, тактап айтканда, андагы аденин нуклеотиддеринин саны ар дайым тиминге, ал эми гуанин - цитозинге барабар экендигин белгилеген. Чаргаффтын принциптеринин негизги теориялык негизи Уотсон менен Криктин изилдөөлөрү болгон, алар ДНКнын молекуласын кайсы мономерлер түзөөрүн жана алардын кандай мейкиндик уюму бар экенин аныкташкан. Чаргафф тарабынан алынган жана толуктоо принциби деп аталган дагы бир мыйзам ченемдүүлүк пурин жана пиримидин негиздеринин химиялык байланышын жана бири-бири менен өз ара аракеттенгенде суутек байланышын түзүүгө жөндөмдүүлүгүн көрсөтөт. Бул эки ДНК тилкесинде мономерлердин жайгашуусу катуу аныкталган дегенди билдирет: мисалы, биринчи ДНК тилкесинин А карама-каршы болушу мүмкүн.гана T ар түрдүү жана алардын ортосунда эки суутек байланышы пайда болот. Гуанин нуклеотидинин карама-каршысында цитозин гана жайгаша алат. Бул учурда азоттуу негиздер ортосунда үч суутек байланышы пайда болот.
Генетикалык коддогу нуклеотиддердин ролу
Рибосомаларда пайда болгон белок биосинтезинин реакциясын ишке ашыруу үчүн пептиддин аминокислота составы жөнүндөгү маалыматты мРНК нуклеотиддер ырааттуулугунан аминокислота ырааттуулугуна өткөрүү механизми бар. Көрсө, үч чектеш мономер 20 мүмкүн болгон аминокислоталардын бири жөнүндө маалымат алып жүрүшөт. Бул кубулуш генетикалык код деп аталат. Молекулярдык биологиянын маселелерин чечүүдө пептиддин аминокислота составын аныктоо үчүн да, ошондой эле суроону тактоо үчүн колдонулат: кайсы мономерлер ДНК молекуласын түзөт, башкача айтканда, тиешелүү гендин курамы кандай. Мисалы, гендеги AAA триплети (кодон) белок молекуласындагы фенилаланин аминокислотасын коддойт, ал эми генетикалык коддо mRNA чынжырындагы UUU триплетине туура келет.
ДНКнын редупликация процессиндеги нуклеотиддердин өз ара аракеттенүүсү
Мурда белгилүү болгондой, структуралык бирдиктер, ДНК мономерлери нуклеотиддер болуп саналат. Алардын чынжырлардагы спецификалык ырааттуулугу дезоксирибонуклеиндик кислотанын кыз молекуласынын синтез процессинин шаблону болуп саналат. Бул кубулуш клетка интерфазасынын S стадиясында болот. Жаңы ДНК молекуласынын нуклеотиддик ырааттуулугу ДНК-полимераза ферментинин таасири астында ата-эне чынжырларда чогултулат, принцип эске алынат.толуктоочулук (А - Т, Д - С). Репликация матрицалык синтездин реакцияларын билдирет. Бул ДНК мономерлери жана алардын ата-энелик чынжырлардагы түзүлүшү негиз, башкача айтканда, анын кошумча көчүрмөсү үчүн матрица болуп кызмат кылат дегенди билдирет.
Нуклеотиддин структурасы өзгөрүшү мүмкүн
Баса, дезоксирибонуклеин кислотасы клетканын ядросунун өтө консервативдүү түзүлүшү дейли. Мунун логикалык түшүндүрмөсү бар: ядронун хроматининде сакталган тукум куучулук маалымат өзгөрүүсүз жана бурмаланбастан көчүрүлүшү керек. Ооба, клеткалык геном дайыма экологиялык факторлордун "мылтык астында" болот. Мисалы, мындай агрессивдүү химиялык кошулмалар спирт, дары-дармек, радиоактивдүү нурлануу. Алардын баары мутагендер деп аталат, алардын таасири астында ар кандай ДНК мономери өзүнүн химиялык түзүлүшүн өзгөртө алат. Биохимиядагы мындай бурмалоо чекиттик мутация деп аталат. Клетка геномунда алардын пайда болуу жыштыгы кыйла жогору. Мутациялар ферменттердин топтомун камтыган клетканы оңдоо системасынын жакшы иштеши менен оңдолот.
Алардын кээ бирлери, мисалы, рестритазалар, бузулган нуклеотиддерди «кесип», полимеразалар нормалдуу мономерлердин синтезин камсыз кылат, лигазалар гендин калыбына келтирилген бөлүмдөрүн «тигишет». Эгерде кандайдыр бир себептерден улам жогоруда сүрөттөлгөн механизм клеткада иштебей, бузулган ДНК мономери анын молекуласында кала берсе, мутация матрицалык синтез процесстери менен кабыл алынат жана фенотиптик түрдө касиеттери бузулган белоктор түрүндө көрүнөт. аларга мүнөздүү болгон зарыл функцияларды аткара алышпайтклеткалык зат алмашуу. Бул клетканын жашоо жөндөмдүүлүгүн төмөндөтүүчү жана анын өмүрүн кыскарткан олуттуу терс фактор.
