DNK (dezoksiribonuklein kislotasi) tirik materiyaning eng muhim tarkibiy qismlaridan biridir. U orqali nasldan naslga irsiy ma'lumotni saqlash va uzatish ma'lum chegaralarda o'zgaruvchanlik imkoniyati bilan amalga oshiriladi. Tirik tizim uchun zarur bo'lgan barcha oqsillarning sintezi DNK matritsasisiz mumkin emas edi. Quyida DNKning tuzilishi, shakllanishi, asosiy faoliyati va oqsil biosintezidagi rolini ko'rib chiqamiz.
DNK molekulasining tuzilishi
Dezoksiribonuklein kislota ikki ipdan tashkil topgan makromolekuladir. Uning tuzilishi bir nechta tashkiliy darajalarga ega.
DNK zanjirining birlamchi tuzilishi nukleotidlar ketma-ketligi boʻlib, ularning har biri toʻrtta azotli asoslardan birini oʻz ichiga oladi: adenin, guanin, sitozin yoki timin. Zanjirlar bir nukleotidning dezoksiriboza shakari boshqa nukleotidning fosfat qoldig'iga qo'shilganda paydo bo'ladi. Bu jarayon oqsil-katalizator - DNK ligaza ishtirokida amalga oshiriladi
- DNKning ikkilamchi strukturasi ikkilamchi spiral (aniqrogʻi, qoʻsh vint) deb ataladi. Zaminlar qodirbir-biri bilan quyidagicha bog'lanadi: adenin va timin qo'sh vodorod bog'ini, guanin va sitozin esa uchlikni hosil qiladi. Bu xususiyat bazani to'ldirish tamoyiliga asoslanadi, unga ko'ra zanjirlar bir-biriga bog'langan. Bunday holda, qo'sh zanjirning spiral (ko'pincha o'ngga) burilishi sodir bo'ladi.
- Uchlamchi struktura qoʻshimcha vodorod bogʻlari orqali yuzaga keladigan ulkan molekulaning murakkab konformatsiyasidir.
- To'rtlamchi struktura o'ziga xos oqsillar va RNK bilan birgalikda hosil bo'ladi va DNKning hujayra yadrosida qadoqlanishi usulidir.
DNK funktsiyalari
Tirik tizimlarda DNK qanday rol oʻynashini koʻrib chiqaylik. Ushbu biopolimer matritsa bo'lib, turli xil oqsillar, organizm uchun zarur bo'lgan RNK, shuningdek, turli xil tartibga soluvchi saytlarning tuzilishini qayd etadi. Umuman olganda, bu komponentlarning barchasi tananing genetik dasturini tashkil qiladi.
DNK biosintezi orqali genetik dastur keyingi avlodlarga uzatiladi va hayot uchun asosiy ma'lumotlarning irsiyatini ta'minlaydi. DNK mutatsiyaga qodir, buning natijasida bitta biologik turdagi tirik organizmlarning o'zgaruvchanligi yuzaga keladi va buning natijasida tabiiy tanlanish jarayoni va tirik tizimlar evolyutsiyasi mumkin.
Jinsiy koʻpayish jarayonida ota va onaning irsiy maʼlumotlarini birlashtirib, organizm-avlodning DNKsi hosil boʻladi. Birlashtirilganda, turli xil o'zgarishlar mavjud, bu ham o'zgaruvchanlikka hissa qo'shadi.
Genetik dastur qanday takrorlanadi
Bir-birini toʻldiruvchi tuzilish tufayli DNK molekulasining matritsaning oʻzini-oʻzi koʻpayishi mumkin. Bunday holda, undagi ma'lumotlar ko'chiriladi. Molekulaning ikki qizi "ikkita spiral" hosil qilish uchun ko'payishi DNK replikatsiyasi deb ataladi. Bu juda ko'p tarkibiy qismlarni o'z ichiga olgan murakkab jarayon. Ammo ma'lum bir soddalashtirilgan holda, uni diagramma sifatida ko'rsatish mumkin.
Replikatsiya DNKning ma'lum sohalarida fermentlarning maxsus kompleksi tomonidan boshlanadi. Shu bilan birga, qo'sh zanjir bo'shashib, replikatsiya vilkasini hosil qiladi, bu erda DNK biosintezi jarayoni sodir bo'ladi - zanjirlarning har birida komplementar nukleotidlar ketma-ketligi to'planadi.
Replikatsiya kompleksining xususiyatlari
Replikatsiya, shuningdek, DNK polimeraza asosiy rol o'ynaydigan murakkab fermentlar to'plami - replizomalar ishtirokida davom etadi.
DNK biosintezi jarayonida zanjirlardan biri yetakchi hisoblanadi va uzluksiz shakllanadi. Kechiktirilgan ipning shakllanishi qisqa ketma-ketliklarni - Okazaki bo'laklarini biriktirish orqali sodir bo'ladi. Ushbu bo'laklar DNK ligaza yordamida bog'lanadi. Bunday jarayon yarim uzluksiz deb ataladi. Bundan tashqari, u yarim konservativ sifatida tavsiflanadi, chunki yangi hosil bo'lgan molekulalarning har birida zanjirlardan biri ota-ona, ikkinchisi esa qizdir.
DNK replikatsiyasi hujayra boʻlinishidagi asosiy bosqichlardan biridir. Bu jarayon irsiy ma'lumotlarning yangi avlodga o'tishi, shuningdek, organizmning o'sishiga asoslanadi.
Oqsillar nima
Protein - bubarcha tirik organizmlar hujayralarining eng muhim funktsional elementi. Ular katalitik, tizimli, tartibga solish, signalizatsiya, himoya va boshqa ko'plab funktsiyalarni bajaradi.
Oqsil molekulasi aminokislotalar qoldiqlari ketma-ketligidan hosil boʻlgan biopolimerdir. U, nuklein kislota molekulalari singari, birlamchidan to to'rtlamchigacha bo'lgan bir necha darajadagi tizimli tashkil etilishi bilan tavsiflanadi.
Tirik tizimlar tomonidan turli xil oqsillarni yaratish uchun ishlatiladigan 20 ta aniq (kanonik) aminokislotalar mavjud. Qoida tariqasida, oqsil o'z-o'zidan sintez qilinmaydi. Murakkab oqsil molekulasining shakllanishida yetakchi rol nuklein kislotalar - DNK va RNKga tegishli.
Genetik kodning mohiyati
Demak, DNK - bu tananing o'sishi va yashashi uchun zarur bo'lgan oqsillar haqidagi ma'lumotlarni saqlaydigan axborot matritsasi. Proteinlar aminokislotalardan, DNK (va RNK) nukleotidlardan tuzilgan. DNK molekulasining ayrim nukleotidlar ketma-ketligi ma'lum oqsillarning ma'lum aminokislotalar ketma-ketligiga mos keladi.
Hujayrada 20 turdagi oqsil struktura birliklari - kanonik aminokislotalar, DNKda esa 4 turdagi nukleotidlar mavjud. Shunday qilib, har bir aminokislota DNK matritsasida uchta nukleotid - triplet birikmasi sifatida yoziladi, ularning asosiy komponentlari azotli asoslardir. Bu yozishmalar printsipi genetik kod deb ataladi va asosiy tripletlar kodonlar deb ataladi. Genoqsil yozuvini va asoslarning ba'zi xizmat kombinatsiyalarini o'z ichiga olgan kodonlar ketma-ketligi - boshlang'ich kodon, to'xtash kodon va boshqalar.
Genetik kodning ba'zi xususiyatlari
Genetik kod deyarli universaldir - juda kam istisnolardan tashqari, u bakteriyalardan tortib odamlargacha barcha organizmlarda bir xil. Bu, birinchidan, Yerdagi barcha hayot shakllarining munosabatlaridan, ikkinchidan, kodning o'zi qadimiyligidan dalolat beradi. Ehtimol, ibtidoiy hayot mavjudligining dastlabki bosqichlarida kodning turli xil versiyalari juda tez shakllangan, ammo faqat bittasi evolyutsion ustunlikka ega bo'lgan.
Bundan tashqari, u o'ziga xosdir (aniq): turli xil aminokislotalar bir xil triplet tomonidan kodlanmaydi. Shuningdek, genetik kod degeneratsiya yoki ortiqchalik bilan tavsiflanadi - bir xil aminokislotaga bir nechta kodon mos kelishi mumkin.
Genetik yozuv doimiy ravishda o'qiladi; tinish belgilarining vazifalarini asoslarning uchliklari ham bajaradi. Qoidaga ko'ra, genetik "matn"da bir-biriga o'xshash yozuvlar mavjud emas, lekin bu erda ham istisnolar mavjud.
DNKning funktsional birliklari
Organizmning barcha genetik materialining yig'indisi genom deb ataladi. Shunday qilib, DNK genomning tashuvchisi hisoblanadi. Genom tarkibiga nafaqat ma'lum oqsillarni kodlaydigan strukturaviy genlar kiradi. DNKning muhim qismi turli funktsional maqsadlarga ega bo'lgan hududlarni o'z ichiga oladi.
Demak, DNK tarkibida:
- tartibga solishgenetik kalitlar va strukturaviy gen ekspresyonining regulyatorlari kabi o'ziga xos RNKlarni kodlovchi ketma-ketliklar;
- transkripsiya jarayonini tartibga soluvchi elementlar - oqsil biosintezining dastlabki bosqichi;
- psevdogenlar - mutatsiyalar tufayli oqsilni kodlash yoki transkripsiya qilish qobiliyatini yo'qotgan "qazilgan genlar" turi;
- mobil genetik elementlar - genom ichida harakatlanishi mumkin bo'lgan hududlar, masalan transpozonlar ("sakrash genlari");
- telomerlar xromosomalar uchidagi maxsus hududlar boʻlib, ular tufayli xromosomalardagi DNK har bir replikatsiya hodisasida qisqarishdan himoyalangan.
DNKning oqsil biosintezidagi ishtiroki
DNK barqaror struktura hosil qila oladi, uning asosiy elementi azotli asoslarning komplementar birikmasidir. DNKning qo'sh zanjiri, birinchidan, molekulaning to'liq ko'payishini, ikkinchidan, oqsil sintezi paytida DNKning alohida bo'limlarini o'qishni ta'minlaydi. Bu jarayon transkripsiya deb ataladi.
Transkripsiya paytida ma'lum bir genni o'z ichiga olgan DNK bo'limi burilmaydi va zanjirlardan birida - shablonda - kodlovchi deb ataladigan ikkinchi zanjirning nusxasi sifatida RNK molekulasi sintezlanadi. Bu sintez ham asoslar xossasiga asoslanib, to‘ldiruvchi juftliklar hosil qiladi. Sintezda DNK ning kodlanmagan, xizmat ko'rsatuvchi hududlari va RNK polimeraza fermenti ishtirok etadi. RNK allaqachon oqsil sintezi uchun shablon bo'lib xizmat qiladi va DNK keyingi jarayonda ishtirok etmaydi.
Teskari transkripsiya
Uzoq vaqt davomida matritsa ekanligiga ishonishgangenetik ma'lumotni nusxalash faqat bitta yo'nalishda ketishi mumkin: DNK → RNK → oqsil. Ushbu sxema molekulyar biologiyaning markaziy dogmasi deb ataladi. Biroq, tadqiqot jarayonida, ba'zi hollarda RNK dan DNK ga nusxa ko'chirish mumkinligi aniqlandi - bu teskari transkripsiya deb ataladi.
Genetik materialni RNKdan DNKga oʻtkazish qobiliyati retroviruslarga xosdir. Bunday RNK o'z ichiga olgan viruslarning tipik vakili inson immunitet tanqisligi virusi hisoblanadi. Virusli genomning infektsiyalangan hujayra DNKsiga integratsiyalashuvi RNK shablonida DNK biosintezi uchun katalizator vazifasini bajaradigan maxsus ferment - teskari transkriptaza (revertaza) ishtirokida sodir bo'ladi. Revertaz ham virusli zarrachaning bir qismidir. Yangi hosil bo'lgan molekula hujayra DNKsiga integratsiyalangan bo'lib, u erda yangi virus zarralarini ishlab chiqarishga xizmat qiladi.
Inson DNKsi nima
Hujayra yadrosida joylashgan inson DNKsi 23 juft xromosomaga o'ralgan va 3,1 milliardga yaqin juft nukleotidlarni o'z ichiga oladi. Yadro DNKsidan tashqari, inson hujayralari, boshqa eukaryotik organizmlar kabi, mitoxondriyal DNKni o'z ichiga oladi, bu mitoxondriyal hujayra organellalarining irsiyat omili.
Yadro DNKsining kodlovchi genlari (ularning 20 dan 25 mingtasigacha) inson genomining faqat kichik qismini tashkil qiladi - taxminan 1,5%. DNKning qolgan qismi ilgari "axlat" deb nomlangan, ammo ko'plab tadqiqotlar yuqorida muhokama qilingan genomning kodlanmagan hududlarining muhim rolini ochib beradi. Jarayonlarni o'rganish ham juda muhimdirinson DNKsida teskari transkripsiya.
Fan allaqachon strukturaviy va funktsional nuqtai nazardan inson DNKsi nima ekanligini aniq tushunishni shakllantirgan, ammo olimlarning bu sohadagi keyingi faoliyati yangi kashfiyotlar va yangi biotibbiyot texnologiyalarini olib keladi.
