Бүгүнкү күндө тукум куучулук, геном, ДНК, нуклеотиддер сыяктуу түшүнүктөр эч кимди таң калтырбай койбойт. Ар бир адам ДНКнын кош спиралы жөнүндө билет жана ал организмдин бардык белгилеринин пайда болушуна жооптуу. Бирок анын түзүлүшүнүн принциптери жана Чаргаффтын негизги эрежелерине баш ийүү тууралуу бардыгы эле биле бербейт.
Таарынган биолог
20-кылымда көрүнүктүү деген наамга көп ачылыштар берилген эмес. Бирок буковиналык (Черновцы, Украина) Эрвин Чаргаффтын (1905-2002) ачылыштары алардын бири экени талашсыз. Ал Нобель сыйлыгын албаса да, ал Жеймс Уотсон менен Фрэнсис Крик ДНКнын кош спиралдуу түзүлүшү жөнүндөгү идеясын жана анын Нобель сыйлыгын уурдап алышкан деп өмүрүнүн акырына чейин ишенген.
Польшадагы, Германиядагы, АКШдагы жана Франциядагы университеттер ал жерде бул мыкты биохимик окутуусуна сыймыктанышат. Чаргафтын ДНК боюнча негизги эрежелеринен тышкары, ал дагы бир - алтын эреже менен белгилүү. Муну биологдор ушундай деп аташат. Ал эми Э. Чаргаффтын алтын эрежеси мындай угулат: «Илимий моделдердин эң тымызын жана карасанатай касиеттеринин бири.алардын реалдуулукту басып алуу, кээде аны алмаштыруу тенденциясы болуп саналат». Жөнөкөй сөз менен айтканда, бул дегенди билдирет - табиятка эмне кылуу керектигин айтпаңыз, ал сизге бардык дооматтарыңыз менен кайда барышыңызды айтпайт. Көптөгөн жаш окумуштуулар үчүн Эрвин Чаргаффтын бул эрежеси илимий изилдөөнүн урааны болуп калды.
Академиялык фонддор
Төмөнкү текстти түшүнүү үчүн зарыл болгон негизги фундаменталдык түшүнүктөрдү эстеңиз.
Геном - берилген организмдин бардык тукум куума материалдарынын жыйындысы.
Мономерлер полимерлерди - жогорку молекулалуу органикалык молекулаларды түзүү үчүн биригип түзүмдүк бирдиктерди түзөт.
Нуклеотиддер - аденин, гуанин, тимин жана цитозин - ДНК молекуласынын мономерлери, фосфор кислотасынан түзүлгөн органикалык молекулалар, 5 көмүртек атому бар углевод (дезоксирибоза же рибоза) жана пурин (аденин) же топирианин жана тимин) негизи.
ДНК - дезоксирибонуклеин кислотасы, организмдердин тукум куучулук негизи, углеводдук компоненти - дезоксирибоза менен нуклеотиддерден түзүлгөн кош спираль. РНК - рибонуклеин кислотасы, ДНКдан нуклеотиддерде рибоза углеводунун болушу жана тиминдин урацил менен алмашуусу менен айырмаланат.
Баары кантип башталды
Нью-Йорктогу Колумбия университетинде 1950-1952-жылдары Э. Чаргафф башында турган окумуштуулар тобу ДНК хроматографиясы менен алектенишкен. Анын төрт нуклеотидден турганы буга чейин белгилүү болгон, бирок анын спиралдай түзүлүшү тууралуу эч ким биле элек.билген. Көптөгөн изилдөөлөр көрсөткөн. ДНК молекуласында пурин негиздеринин саны пиримидин негиздеринин санына барабар. Тагыраак айтканда, тиминдин саны ар дайым адениндин санына, ал эми гуаниндин саны цитозиндин санына туура келет. Азоттуу негиздердин бул теңдиги Чаргафтын дезоксирибонуклеиндик жана рибонуклеиндик кислоталар үчүн эрежеси.
Биологиядагы мааниси
ДНК молекуласынын түзүлүшүн чыгарууда Уотсон менен Крик жетекчиликке алган негиз ушул эреже болгон. Алардын шарлар, зымдар жана фигуралар эки жиптүү бурмаланган модели бул теңчиликти түшүндүргөн. Башкача айтканда, Чаргаффтын эрежелери боюнча тимин аденин менен, гуанин цитозин менен биригет. Дал ушул нуклеотиддердин катышы Уотсон жана Крик тарабынан сунушталган ДНКнын мейкиндик моделине идеалдуу туура келген. Дезоксирибонуклеин кислотасынын молекуласынын түзүлүшүнүн ачылышы илимди кеңири деңгээлди ачууга түрткү берди: өзгөргүчтүк жана тукум куучулук принциптери, ДНКнын биологиялык синтези, эволюцияны жана анын механизмдерин молекулярдык деңгээлде түшүндүрүү
Chargaff эрежелери эң таза түрүндө
Заманбап илим бул фундаменталдык жоболорду төмөнкү үч постулат менен формулировкалайт:
- Адениндин саны тиминдин, ал эми цитозин гуаниндин санына туура келет: A=T жана G=C.
- Пуриндердин саны ар дайым пиримидиндердин санына барабар: A + G=T + C.
- 4 жана 6-позицияда пиримидин камтыган нуклеотиддердин саныпурин негиздери, бирдей позицияларда оксо топторун камтыган нуклеотиддердин санына барабар: A + G \u003d C + T.
1990-жылдары секвенирлөө технологияларынын ачылышы менен (узун бөлүмдөрдөгү нуклеотиддердин ырааттуулугун аныктоо) Чаргафтын ДНК эрежелери тастыкталган.
Балдардын баш оорусу
Орто мектепте жана университеттерде молекулярдык биологияны изилдөө сөзсүз түрдө Чаргафф эрежеси боюнча маселелерди чечүүнү камтыйт. Алар бул милдеттерди толуктоо принцибине негизделген экинчи ДНК чынжырын куруу (пурин жана пиримидин нуклеотиддеринин мейкиндик толуктоосу) деп аташат. Мисалы, шарт бир чынжырдагы нуклеотиддердин ырааттуулугун берет - AAGCTAT. Окуучудан же студенттен ДНК матрицалык тилкесинин жана биринчи Чаргафф эрежесинин негизинде экинчи тилкени реконструкциялоо талап кылынат. Жооп мындай болот: GGATCGTS.
Тапшырманын дагы бир түрү бир чынжырдагы нуклеотиддердин ырааттуулугун жана нуклеотиддердин салыштырма салмагын билүү менен ДНК молекуласынын салмагын эсептөөнү сунуштайт. Чаргафтын биологиядагы биринчи эрежеси молекулярдык биохимиянын жана генетиканын негиздерин түшүнүү үчүн фундаменталдуу деп эсептелет.
Илим үчүн баары жөнөкөй эмес
E. Чаргафф ДНКнын курамын изилдөөнү улантып, биринчи мыйзам ачылгандан кийин 16 жыл өткөндөн кийин молекуланы эки өзүнчө жипке бөлүп, негиздер саны так бирдей эмес, болжол менен гана экенин аныктаган. Бул Чаргаффтын экинчи эрежеси: өзүнчөдезоксирибонуклеин кислотасынын жипчелери, адениндин саны болжол менен тиминдин, ал эми гуанин - цитозиндин санына барабар.
Теңдиктин бузулушу талданган бөлүмдүн узундугуна түз пропорционалдуу болуп чыкты. Тактык 70-100 миң базалык жуптун узундугунда сакталат, бирок жүздөгөн жана андан аз базалык жуптардын узундугунда ал сакталбайт. Эмне үчүн кээ бир организмдерде гуанин-цитозиндин пайызы аденин-тиминдин пайызынан жогору, же тескерисинче, илим азырынча түшүндүрө элек. Чынында эле, организмдердин кадимки геномдорунда нуклеотиддердин бирдей бөлүштүрүлүшү эрежеге караганда, өзгөчө жагдай болуп саналат.
ДНК сырларын ачпайт
Геномдун секвенирлөө ыкмаларынын өнүгүшү менен, ДНКнын бир тилкесинде болжол менен бирдей сандагы комплементарлык бир нуклеотиддер, база жуптары (динуклеотиддер), тринуклеотиддер жана башка - олигонуклеотиддерге (болумдору) чейин камтылары аныкталган. 10-20 нуклеотиддер). Бардык белгилүү тирүү организмдердин геномдору бул эрежеге баш ийет, өтө аз гана учурларды эске албаганда.
Ошентип, эки бразилиялык илимпоз - биолог Майкл Ямагиши жана математик Роберто Хераи Чаргафф эрежесине алып барышы үчүн зарыл болгон нуклеотиддердин тизмегин талдоо үчүн топтолгон теорияны колдонушкан. Алар төрт белгиленген теңдемелерди чыгарып, белгилүү түрлөрдүн 32 геномун сынашкан. Ал эми фрактал сымал моделдер көпчүлүк түрлөр үчүн, анын ичинде E. coli, өсүмдүктөр жана адамдар үчүн туура экени белгилүү болду. Бирок адамдын иммундук жетишсиздигинин вирусу жана тез соолуп кетүүчү мите бактериязайтун дарактары, Чаргафтын бийлигинин мыйзамдарына такыр баш ийишпейт. Неге? Азырынча жооп жок.
Биохимиктер, эволюциялык биологдор, цитологдор жана генетиктер дагы эле ДНКнын сырлары жана тукум куучулук механизмдери менен күрөшүп жатышат. Заманбап илимдин жетишкендиктерине карабастан, адамзат ааламды ачуудан алыс. Биз тартылуу күчүн жеңдик, космос мейкиндигин өздөштүрдүк, геномдорду өзгөртүүнү жана түйүлдүктүн эмбриондун өнүгүүсүнүн алгачкы этаптарында патологиясын аныктоону үйрөндүк. Бирок биз жаратылыштын Жер планетасында миллиарддаган жылдар бою жараткан механизмдерин түшүнүүдөн дагы эле алыспыз.
