Nuklein kislotalar, ayniqsa DNK fanda juda yaxshi ma'lum. Bu ularning irsiy ma'lumotlarning saqlanishi va uzatilishi bog'liq bo'lgan hujayraning moddalari ekanligi bilan izohlanadi. 1868 yilda F. Misher tomonidan kashf etilgan DNK aniq kislotali xususiyatlarga ega molekuladir. Olim uni leykotsitlar yadrolaridan - immun tizimining hujayralaridan ajratib oldi. Keyingi 50 yil ichida nuklein kislotalarni o'rganish vaqti-vaqti bilan amalga oshirildi, chunki ko'pchilik biokimyogarlar oqsillarni irsiy belgilar uchun mas'ul bo'lgan asosiy organik moddalar deb bilishgan.
1953 yilda Uotson va Krik tomonidan DNK strukturasi shifrlanganidan beri jiddiy izlanishlar boshlandi, buning natijasida dezoksiribonuklein kislota polimer, nukleotidlar esa DNK monomerlari sifatida xizmat qiladi. Ularning turlari va tuzilishi biz tomonidan ushbu ishda o‘rganiladi.
Nukleotidlar irsiy ma'lumotlarning tarkibiy birliklari sifatida
Tirik materiyaning asosiy xususiyatlaridan biri ham hujayraning, ham butun organizmning tuzilishi va funktsiyalari haqidagi ma'lumotlarni saqlash va uzatishdir.umuman. Bu rolni dezoksiribonuklein kislotasi va DNK monomerlari - nukleotidlar o'ziga xos "g'isht" dir, ulardan irsiyat moddasining noyob tuzilishi qurilgan. Keling, nuklein kislota superoilini yaratishda yovvoyi tabiat qanday belgilarga amal qilganini ko'rib chiqaylik.
Nukleotidlar qanday hosil boʻladi
Bu savolga javob berish uchun bizga organik kimyo boʻyicha biroz bilim kerak. Xususan, tabiatda monosaxaridlar - pentozalar (dezoksiriboza yoki riboza) bilan birlashgan azotli geterotsiklik glikozidlar guruhi mavjudligini eslaymiz. Ular nukleozidlar deb ataladi. Masalan, hujayra sitozolida adenozin va boshqa turdagi nukleozidlar mavjud. Ular ortofosfor kislotasi molekulalari bilan esterifikatsiya reaksiyasiga kirishadi. Bu jarayonning mahsulotlari nukleotidlar bo'ladi. Har bir DNK monomerining to'rt turi bor, guanin, timin va sitozin nukleotidlari kabi nomga ega.
DNKning purin monomerlari
Biokimyoda DNK monomerlari va ularning tuzilishini ikki guruhga ajratuvchi tasnif qabul qilingan: masalan, adenin va guanin nukleotidlari purindir. Ular tarkibida C5H4N44 formulali organik modda purin hosilalari mavjud.. DNK monomeri, guanin nukleotidi, shuningdek, beta konfiguratsiyadagi N-glikozid bog'i orqali deoksiriboza bilan bog'langan purin azotli asosni ham o'z ichiga oladi.
Pirimidin nukleotidlari
Azotli asoslar,sitidin va timidin deb ataladigan organik moddalar pirimidinning hosilalaridir. Uning formulasi: C4H4N2. Molekula ikkita azot atomini o'z ichiga olgan olti a'zoli planar geterotsikldir. Ma'lumki, timin nukleotid o'rniga rRNK, tRNK va mRNK kabi ribonuklein kislota molekulalarida urasil monomeri mavjud. Transkripsiya jarayonida DNK genidan mRNK molekulasiga ma'lumot o'tishi jarayonida sintezlangan mRNK zanjirida timin nukleotidi adenin bilan, adenin nukleotidi urasil bilan almashtiriladi. Ya'ni, quyidagi rekord adolatli bo'ladi: A - U, T - A.
Chargaff qoidasi
Oldingi bo'limda biz DNK zanjirlari va gen-mRNK kompleksidagi monomerlar o'rtasidagi muvofiqlik tamoyillariga qisman to'xtalib o'tdik. Mashhur biokimyogar E. Chargaff dezoksiribonuklein kislota molekulalarining mutlaqo noyob xususiyatini, ya'ni undagi adenin nukleotidlari soni doimo timinga, guanin esa sitozinga teng ekanligini aniqladi. Chargaff tamoyillarining asosiy nazariy asosi Uotson va Krikning tadqiqotlari bo'lib, ular qaysi monomerlar DNK molekulasini tashkil etishini va ular qanday fazoviy tashkilotga ega ekanligini aniqladilar. Chargaff tomonidan olingan va komplementarlik printsipi deb ataladigan yana bir naqsh purin va pirimidin asoslarining kimyoviy munosabatini va bir-biri bilan o'zaro ta'sirlashganda vodorod bog'larini hosil qilish qobiliyatini ko'rsatadi. Bu shuni anglatadiki, har ikkala DNK zanjiridagi monomerlarning joylashishi qat'iy belgilangan: masalan, birinchi DNK zanjirining A qarama-qarshi tomoni bo'lishi mumkin.faqat T farq qiladi va ular orasida ikkita vodorod aloqasi paydo bo'ladi. Guanin nukleotidiga qarama-qarshilikda faqat sitozin joylashishi mumkin. Bunda azotli asoslar oʻrtasida uchta vodorod bogʻi hosil boʻladi.
Nukleotidlarning genetik koddagi roli
Ribosomalarda yuzaga keladigan oqsil biosintezi reaktsiyasini amalga oshirish uchun peptidning aminokislotalar tarkibi haqidagi ma'lumotlarni mRNK nukleotidlar ketma-ketligidan aminokislotalar qatoriga o'tkazish mexanizmi mavjud. Ma'lum bo'lishicha, uchta qo'shni monomer 20 ta mumkin bo'lgan aminokislotalardan biri haqida ma'lumot olib yuradi. Bu hodisa genetik kod deb ataladi. Molekulyar biologiyaga oid masalalarni yechishda peptidning aminokislotalar tarkibini aniqlash va savolga oydinlik kiritish uchun foydalaniladi: qaysi monomerlar DNK molekulasini hosil qiladi, boshqacha qilib aytganda, tegishli genning tarkibi qanday. Masalan, gendagi AAA tripleti (kodon) oqsil molekulasidagi aminokislota fenilalaninni kodlaydi va genetik kodda u mRNK zanjiridagi UUU tripletiga mos keladi.
DNK reduplikatsiyasi jarayonida nukleotidlarning oʻzaro taʼsiri
Avvalroq ma'lum bo'lganidek, strukturaviy birliklar, DNK monomerlari nukleotidlardir. Zanjirlardagi ularning o'ziga xos ketma-ketligi deoksiribonuklein kislotaning qiz molekulasini sintez qilish jarayoni uchun shablondir. Bu hodisa hujayra interfazasining S-bosqichida sodir bo'ladi. Yangi DNK molekulasining nukleotidlar ketma-ketligi printsipni hisobga olgan holda DNK polimeraza fermenti ta'sirida asosiy zanjirlarda yig'iladi.to'ldiruvchilik (A - T, D - C). Replikatsiya matritsa sintezining reaksiyalarini bildiradi. Bu shuni anglatadiki, DNK monomerlari va ularning asosiy zanjirlardagi tuzilishi asos bo'lib xizmat qiladi, ya'ni uning asosiy nusxasi uchun matritsa.
Nukleotidning tuzilishi oʻzgarishi mumkinmi
Aytgancha, dezoksiribonuklein kislotasi hujayra yadrosining juda konservativ tuzilishi deylik. Buning mantiqiy izohi bor: yadro xromatinida saqlanadigan irsiy ma'lumotlar o'zgarmas va buzilmagan holda ko'chirilishi kerak. Xo'sh, hujayra genomi doimo atrof-muhit omillarining "qurol ostida" bo'ladi. Masalan, spirtli ichimliklar, giyohvand moddalar, radioaktiv nurlanish kabi agressiv kimyoviy birikmalar. Ularning barchasi mutagenlar deb ataladi, ularning ta'siri ostida har qanday DNK monomeri kimyoviy tuzilishini o'zgartirishi mumkin. Biokimyoda bunday buzilish nuqta mutatsiyasi deb ataladi. Hujayra genomida ularning paydo bo'lish chastotasi ancha yuqori. Mutatsiyalar fermentlar to'plamini o'z ichiga olgan hujayra ta'mirlash tizimining yaxshi ishlashi bilan tuzatiladi.
Ularning ba'zilari, masalan, restriktazalar, shikastlangan nukleotidlarni "kesib qo'yadi", polimerazalar normal monomerlar sintezini ta'minlaydi, ligazalar genning tiklangan bo'limlarini "tikadi". Agar biron sababga ko'ra hujayrada yuqorida tavsiflangan mexanizm ishlamasa va nuqsonli DNK monomeri uning molekulasida qolsa, mutatsiya matritsa sintezi jarayonlari bilan ushlanib, fenotipik ravishda o'zini zaiflashgan oqsillar shaklida namoyon qiladi. ularga xos bo'lgan zarur funktsiyalarni bajara olmaydihujayra metabolizmi. Bu hujayraning hayotiyligini pasaytiradigan va uning umrini qisqartiradigan jiddiy salbiy omil.
