Biz yashayotgan zamon hayratlanarli oʻzgarishlar, ulkan taraqqiyot, odamlar tobora koʻproq yangi savollarga javob olishlari bilan ajralib turadi. Hayot shiddat bilan olg'a siljiydi va yaqinda imkonsiz bo'lib tuyulgan narsa amalga oshmoqda. Bugun ilmiy-fantastik janrdagi syujet bo‘lib ko‘ringan narsa tez orada reallik xususiyatlariga ham ega bo‘lishi mumkin.
XX asrning ikkinchi yarmidagi eng muhim kashfiyotlardan biri bu nuklein kislotalar RNK va DNK bo'lib, ular tufayli inson tabiat sirlarini ochishga yaqinlashdi.
Nuklein kislotalar
Nuklein kislotalar makromolekulyar xususiyatlarga ega organik birikmalardir. Ular vodorod, uglerod, azot va fosfordan iborat.
Ular 1869-yilda yiringni tekshirgan F. Misher tomonidan kashf etilgan. Biroq, o'sha paytda uning kashfiyotiga unchalik ahamiyat berilmagan. Keyinchalik, bu kislotalar barcha hayvonlar va o'simliklar hujayralarida topilgandan keyingina, ularning ulkan roli tushunilgan.
Nuklein kislotalarning ikki turi mavjud: RNK va DNK (ribonuklein va deoksiribonuklein)kislotalar). Ushbu maqola ribonuklein kislotasi haqida, ammo umumiy tushunish uchun DNK nima ekanligini ham ko'rib chiqamiz.
Dezoksiribonuklein kislota nima?
DNK - azotli asoslarning vodorod bog'lari bilan komplementarlik qonuniga ko'ra bog'langan ikkita zanjirdan iborat nuklein kislota. Uzun zanjirlar spiralga o'ralgan, bir burilish deyarli o'nta nukleotidni o'z ichiga oladi. Ikkilamchi spiralning diametri ikki millimetr, nukleotidlar orasidagi masofa taxminan yarim nanometr. Bir molekulaning uzunligi ba'zan bir necha santimetrga etadi. Inson hujayrasi yadrosining DNK uzunligi deyarli ikki metrni tashkil qiladi.
DNK tuzilishi barcha genetik ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. DNK replikatsiyaga ega, bu bir molekuladan ikkita mutlaqo bir xil qiz molekula hosil bo'lish jarayonini bildiradi.
Yuqorida aytib o'tilganidek, zanjir nukleotidlardan iborat bo'lib, ular o'z navbatida azotli asoslardan (adenin, guanin, timin va sitozin) va fosfor kislotasi qoldig'idan iborat. Barcha nukleotidlar azotli asoslarda farqlanadi. Vodorod bog'lanishi barcha asoslar orasida sodir bo'lmaydi, masalan, adenin faqat timin yoki guanin bilan birlashishi mumkin. Demak, organizmda adenil nukleotidlar soni timidil nukleotidlari kabi ko'p bo'lib, guanil nukleotidlar soni sitidil nukleotidlariga teng (Chargaff qoidasi). Ma’lum bo‘lishicha, bir zanjirning ketma-ketligi boshqa bir zanjirning ketma-ketligini oldindan belgilab beradi va zanjirlar bir-birini aks ettiradi. Ikki zanjirning nukleotidlari tartibli joylashgan va tanlab bog'langan bunday naqsh deyiladi.bir-birini to'ldirish tamoyili. Vodorod birikmalariga qo'shimcha ravishda, qo'sh spiral ham hidrofobik tarzda o'zaro ta'sir qiladi.
Ikki zanjir qarama-qarshi yo'nalishda, ya'ni ular qarama-qarshi yo'nalishda joylashgan. Shunday qilib, birining uch' uchiga qarama-qarshi tomonda ikkinchi zanjirning besh' uchi joylashgan.
Tashqi koʻrinishida DNK molekulasi spiral zinapoyaga oʻxshaydi, uning panjarasi shakar-fosfat magistral, zinapoyalari esa bir-birini toʻldiruvchi azot asoslaridir.
Ribonuklein kislota nima?
RNK ribonukleotidlar deb ataladigan monomerli nuklein kislotadir.
Kimyoviy xossalari boʻyicha u DNKga juda oʻxshaydi, chunki ikkalasi ham nukleotidlarning polimerlari boʻlib, ular fosforlangan N-glikozid boʻlib, pentoza (besh uglerodli shakar) qoldigʻi ustiga qurilgan, fosfat guruhi boʻlgan. beshinchi uglerod atomi va birinchi uglerod atomida azot asosi.
Bu bitta polinukleotid zanjiri (viruslardan tashqari), DNKnikidan ancha qisqa.
Bitta RNK monomeri quyidagi moddalarning qoldiqlari:
- azot asoslari;
- besh uglerodli monosaxarid;
- fosfor kislotalari.
RNKlarda pirimidin (urasil va sitozin) va purin (adenin, guanin) asoslari mavjud. Riboza RNK nukleotidining monosaxarididir.
RNK va DNK oʻrtasidagi farqlar
Nuklein kislotalar bir-biridan quyidagi jihatlari bilan farqlanadi:
- uning hujayradagi miqdori fiziologik holatga, yoshga va organlarga bog'liq;
- DNK tarkibida uglevod mavjuddezoksiriboza va RNK - riboza;
- DNKdagi azotli asos timin, RNKda esa urasil;
- sinflar turli funktsiyalarni bajaradi, lekin DNK matritsasida sintezlanadi;
- DNK qo'sh spiral, RNK bir zanjir;
- uning DNK Chargaff qoidalariga xos emas;
- RNK koʻproq kichik asoslarga ega;
- zanjirlar uzunligi sezilarli darajada farqlanadi.
Oʻqish tarixi
RNK hujayrani birinchi marta nemis biokimyogari R. Altman xamirturush hujayralarini o'rganayotganda kashf etgan. Yigirmanchi asrning o'rtalarida genetikada DNKning roli isbotlangan. Shundan keyingina RNK turlari, funktsiyalari va boshqalar tasvirlangan. Hujayradagi massaning 80-90% gacha rRNK ga to'g'ri keladi, u oqsillar bilan birgalikda ribosomani hosil qiladi va oqsil biosintezida ishtirok etadi.
O'tgan asrning oltmishinchi yillarida oqsil sintezi uchun genetik ma'lumotni olib yuruvchi ma'lum bir tur bo'lishi kerakligi birinchi marta taklif qilingan. Shundan so'ng, genlarning to'ldiruvchi nusxalarini ifodalovchi bunday axborot ribonuklein kislotalari mavjudligi ilmiy jihatdan aniqlandi. Ular xabarchi RNKlar deb ham ataladi.
Transport kislotalari ulardagi ma'lumotlarni dekodlashda ishtirok etadi.
Keyinchalik nukleotidlar ketma-ketligini aniqlash va kislota fazosida RNK tuzilishini aniqlash usullari ishlab chiqila boshlandi. Shunday qilib, ribozimlar deb ataladigan ularning ba'zilari poliribonukleotid zanjirlarini parchalashi aniqlandi. Natijada, sayyorada hayot paydo bo'lgan davrda, deb taxmin qilina boshladi. RNK DNK va oqsillarsiz ishlagan. Bundan tashqari, barcha o'zgarishlar uning ishtirokida amalga oshirildi.
Ribonuklein kislota molekulasining tuzilishi
Deyarli barcha RNKlar polinukleotidlarning yagona zanjiri boʻlib, ular oʻz navbatida monoribonukleotidlar - purin va pirimidin asoslaridan iborat.
Nukleotidlar asoslarning bosh harflari bilan belgilanadi:
- adenin (A), A;
- guanin (G), G;
- sitozin (C), C;
- urasil (U), U.
Ular uch va beshta fosfodiester bogʻlari bilan bogʻlangan.
RNK tuzilishiga nukleotidlarning eng xilma-xil soni (bir necha oʻndan oʻn minglabgacha) kiradi. Ular, asosan, bir-birini toʻldiruvchi asoslar orqali hosil boʻlgan qisqa ikki ipli iplardan tashkil topgan ikkilamchi struktura hosil qilishi mumkin.
Ribnuklein kislota molekulasining tuzilishi
Yuqorida aytib o'tilganidek, molekula bir zanjirli tuzilishga ega. RNK o'zining ikkilamchi tuzilishi va shaklini nukleotidlarning bir-biri bilan o'zaro ta'siri natijasida oladi. Bu polimer, uning monomeri shakar, fosfor kislotasi qoldig'i va azotli asosdan tashkil topgan nukleotiddir. Tashqi tomondan, molekula DNK zanjirlaridan biriga o'xshaydi. RNK tarkibiga kiruvchi adenin va guanin nukleotidlari purindir. Sitozin va urasil pirimidin asosidir.
Sintez jarayoni
RNK molekulasi sintezlanishi uchun shablon DNK molekulasi hisoblanadi. To'g'ri, ribonuklein kislotasi matritsasida dezoksiribonuklein kislotaning yangi molekulalari hosil bo'lganda, teskari jarayon ham sodir bo'ladi. Bundayviruslarning ayrim turlarini replikatsiya qilish jarayonida yuzaga keladi.
Biosintez uchun asos ribonuklein kislotaning boshqa molekulalari sifatida ham xizmat qilishi mumkin. Hujayra yadrosida sodir bo'ladigan uning transkripsiyasi ko'plab fermentlarni o'z ichiga oladi, lekin ularning eng muhimi RNK polimerazadir.
Koʻrishlar
RNK turiga qarab, uning vazifalari ham farqlanadi. Bir nechta turlari mavjud:
- axborot i-RNK;
- ribosoma rRNK;
- t-RNKni tashish;
- minor;
- ribozimlar;
- virusli.
Axborot ribonuklein kislotasi
Bunday molekulalar matritsa deb ham ataladi. Ular hujayradagi umumiy miqdorning taxminan ikki foizini tashkil qiladi. Eukaryotik hujayralarda ular DNK shablonlari bo'yicha yadrolarda sintezlanadi, so'ngra sitoplazmaga o'tadi va ribosomalar bilan bog'lanadi. Bundan tashqari, ular oqsil sintezi uchun shablonlarga aylanadi: ularga aminokislotalarni olib yuruvchi transfer RNKlar qo'shiladi. Oqsilning o'ziga xos tuzilishida amalga oshiriladigan axborotni o'zgartirish jarayoni shunday sodir bo'ladi. Ayrim virusli RNKlarda u ham xromosoma hisoblanadi.
Jacob va Mano bu turning kashfiyotchilaridir. Qattiq tuzilishga ega emas, uning zanjiri kavisli ilmoqlarni hosil qiladi. Ishlamayapti, i-RNK burmalarga yig'ilib, to'pga aylanadi va ish holatida ochiladi.
i-RNK sintez qilinayotgan oqsildagi aminokislotalarning ketma-ketligi haqida ma'lumot olib boradi. Har bir aminokislota genetik kodlar yordamida ma'lum bir joyda kodlangan:
- uchlik - to'rtta mononukleotiddan oltmish to'rtta kodon (genetik kod) qurish mumkin;
- kesishsiz - ma'lumot bir yo'nalishda harakatlanadi;
- uzluksizlik - ishlash printsipi shundan iboratki, bitta mRNK bitta oqsildir;
- universallik - aminokislotalarning u yoki bu turi barcha tirik organizmlarda bir xil tarzda kodlangan;
- degeneratsiya - yigirmata aminokislota va oltmish bir kodon ma'lum, ya'ni ular bir nechta genetik kodlar bilan kodlangan.
Ribosoma ribonuklein kislotasi
Bunday molekulalar hujayrali RNKning katta qismini, ya'ni umumiy miqdorining sakson-to'qson foizini tashkil qiladi. Ular oqsillar bilan birikib, ribosomalarni hosil qiladi - bular oqsil sintezini amalga oshiradigan organellalardir.
Ribosomalar oltmish besh foiz rRNK va 35 foiz oqsildan iborat. Bu polinukleotid zanjiri oqsil bilan birga osonlikcha katlanadi.
Ribosoma aminokislotalar va peptid hududlaridan iborat. Ular kontakt yuzalarida joylashgan.
Ribosomalar hujayra ichida erkin harakatlanib, oqsillarni kerakli joylarda sintez qiladi. Ular unchalik aniq emas va nafaqat mRNK maʼlumotlarini oʻqiy oladi, balki ular bilan matritsa hosil qiladi.
Ribonuklein kislotasini tashish
t-RNK eng koʻp oʻrganilgan. Ular hujayra ribonuklein kislotasining o'n foizini tashkil qiladi. Ushbu turdagi RNKlar maxsus ferment tufayli aminokislotalar bilan bog'lanadi va ribosomalarga etkazib beriladi. Shu bilan birga, aminokislotalar transport orqali tashiladimolekulalar. Biroq, turli xil kodonlar aminokislotalarni kodlashi sodir bo'ladi. Keyin ularni bir nechta transport RNKlari olib yuradi.
U faol boʻlmaganda toʻpga aylanadi, lekin yonca bargi kabi ishlaydi.
Unda quyidagi boʻlimlar ajratilgan:
- akseptor poyasi ACC nukleotidlar ketma-ketligiga ega;
- ribosomaga ulanish uchun sayt;
- bu tRNKga biriktirilgan aminokislotalarni kodlovchi antikodon.
Ribonuklein kislotaning kichik turlari
Yaqinda RNK turlari kichik RNK deb ataladigan yangi sinf bilan toʻldirildi. Ular, ehtimol, embrion rivojlanishida genlarni yoqadigan yoki o‘chiradigan, hamda hujayralardagi jarayonlarni boshqaradigan universal regulyatorlardir.
Ribozimlar ham yaqinda aniqlangan, ular RNK kislotasi fermentlanganda faol ishtirok etib, katalizator vazifasini bajaradi.
Virusli kislotalar
Virus tarkibida ribonuklein yoki deoksiribonuklein kislotasi boʻlishi mumkin. Shuning uchun tegishli molekulalar bilan ular RNK o'z ichiga olgan deb ataladi. Bunday virus hujayraga kirganda, teskari transkripsiya sodir bo'ladi - virusning mavjudligi va ko'payishini ta'minlaydigan hujayralarga integratsiyalangan ribonuklein kislotasi asosida yangi DNK paydo bo'ladi. Boshqa holatda, kiruvchi RNKda komplementar RNK hosil bo'ladi. Viruslar oqsillardir, hayotiy faoliyat va ko'payish DNKsiz, faqat virusning RNKsidagi ma'lumotlar asosida davom etadi.
Replikatsiya
Umumiy tushunishni yaxshilash uchun bu zarurIkkita bir xil nuklein kislota molekulalarini hosil qiluvchi replikatsiya jarayonini ko'rib chiqing. Hujayra bo'linishi shunday boshlanadi.
Bu DNK polimerazalari, DNKga bog'liq, RNK polimerazalari va DNK ligazalarini o'z ichiga oladi.
Replikatsiya jarayoni quyidagi bosqichlardan iborat:
- despiralizatsiya - butun molekulani egallab olgan ona DNKining ketma-ket ajralishi mavjud;
- vodorod aloqalarining uzilishi, bunda zanjirlar ajralib chiqadi va replikatsiya vilkasi paydo bo'ladi;
- dNTP-larni ota-ona zanjirlarining bo'shatilgan asoslariga moslashtirish;
- pirofosfatlarning dNTP molekulalaridan ajralishi va ajralib chiqadigan energiya hisobiga fosforodiester bog'lanishlarining shakllanishi;
- nafas olish.
Qizil molekula hosil boʻlgandan keyin yadro, sitoplazma va qolganlari boʻlinadi. Shunday qilib, barcha genetik ma'lumotlarni to'liq qabul qilgan ikkita qiz hujayra hosil bo'ladi.
Bundan tashqari, hujayrada sintezlanadigan oqsillarning birlamchi tuzilishi kodlangan. DNK bu jarayonda to'g'ridan-to'g'ri emas, balki bilvosita ishtirok etadi, bu DNKda oqsillarning sintezi, hosil bo'lishda ishtirok etuvchi RNK sodir bo'lishidan iborat. Bu jarayon transkripsiya deb ataladi.
Trankripsiya
Barcha molekulalarning sintezi transkripsiya, ya'ni ma'lum bir DNK operonidan genetik ma'lumotni qayta yozish jarayonida sodir bo'ladi. Jarayon ba'zi jihatdan replikatsiyaga o'xshaydi, boshqalarida esa juda farq qiladi.
Oʻxshashliklar quyidagi qismlardan iborat:
- DNK despiralizatsiyasi bilan boshlanadi;
- vodorod yorilishi sodir bo'ladizanjirlar asoslari orasidagi bog'lanishlar;
- Ularga qoʻshimcha NTFlar;
- vodorod bogʻlari hosil boʻladi.
Replikatsiyadan farqlari:
- transkripsiya jarayonida DNKning faqat transkriptonga mos keladigan qismi burilmaydi, replikatsiya paytida esa butun molekula burilmaydi;
- transkripsiya qilinganida sozlanishi mumkin boʻlgan NTFlar timin oʻrniga riboza va urasilni oʻz ichiga oladi;
- ma'lumot faqat ma'lum bir hududdan o'chiriladi;
- molekula hosil boʻlgandan soʻng vodorod bogʻlari va sintezlangan zanjir uziladi va zanjir DNKdan chiqib ketadi.
Normal faoliyat uchun RNKning asosiy tuzilishi faqat ekzonlardan koʻchirilgan DNK boʻlimlaridan iborat boʻlishi kerak.
Etilish jarayoni yangi hosil bo'lgan RNKda boshlanadi. Jim hududlar kesiladi va informatsion hududlar polinukleotid zanjirini hosil qilish uchun birlashtiriladi. Bundan tashqari, har bir turning oʻziga xos oʻzgarishlari bor.
i-RNKda boshlang'ich uchiga birikish sodir bo'ladi. Poliadenilat oxirgi joyga biriktirilgan.
TRNA asoslari kichik turlarni hosil qilish uchun oʻzgartirilgan.
rRNKda alohida asoslar ham metillanadi.
Oqsillarni yo'q qilishdan himoya qiling va sitoplazmaga tashishni yaxshilang. Yetuk RNK ular bilan bog'lanadi.
Deoksiribonuklein va ribonuklein kislotalarning ahamiyati
Nuklein kislotalar organizmlar hayotida katta ahamiyatga ega. U ularda saqlanadi, sitoplazmaga o'tkaziladi va qiz hujayralar tomonidan meros qilib olinadiHar bir hujayrada sintezlangan oqsillar haqida ma'lumot. Ular barcha tirik organizmlarda mavjud, bu kislotalarning barqarorligi ikkala hujayraning va butun organizmning normal ishlashi uchun muhim rol o'ynaydi. Ularning tuzilishidagi har qanday o'zgarishlar uyali o'zgarishlarga olib keladi.
