Bugungi kunda irsiyat, genom, DNK, nukleotidlar kabi tushunchalar hech kimni ajablantirmasa kerak. Har bir inson DNKning qo'sh spirali haqida biladi va u organizmning barcha belgilarining shakllanishi uchun javobgardir. Ammo uning tuzilishi va Chargaffning asosiy qoidalariga bo'ysunish tamoyillari haqida hamma ham bilmaydi.
Xafa boʻlgan biolog
XX asrda ko'p kashfiyotlar ajoyib unvonga ega emas. Ammo asli Bukovina (Chernovtsi, Ukraina) Ervin Chargaffning (1905-2002) kashfiyotlari, shubhasiz, ulardan biri. U Nobel mukofotini olmagan bo'lsa-da, umrining oxirigacha Jeyms Uotson va Frensis Krik DNKning ikki zanjirli spiral tuzilishi haqidagi g'oyasini va Nobel mukofotini o'g'irlaganiga ishongan.
Polsha, Germaniya, AQSH va Fransiya universitetlari u yerda bu ajoyib biokimyogar darslari borligidan faxrlanadilar. Chargaffning DNK uchun asosiy qoidalariga qo'shimcha ravishda, u yana bir - oltin qoida bilan mashhur. Biologlar buni shunday atashadi. E. Chargaffning oltin qoidasi esa shunday yangraydi: “Ilmiy modellarning eng makkor va jirkanch xususiyatlaridan biri. Ularning haqiqatni egallashga, ba'zan esa siqib chiqarishga moyilligidir . Oddiy qilib aytganda, bu degani - tabiatga nima qilish kerakligini aytmang va u sizga barcha da'volaringiz bilan qaerga borish kerakligini aytmaydi. Ko'pgina yosh olimlar uchun Ervin Chargaffning bu qoidasi ilmiy tadqiqotning o'ziga xos shioriga aylandi.
Akademik asoslar
Quyidagi matnni tushunish uchun zarur boʻlgan asosiy fundamental tushunchalarni eslang.
Genom - ma'lum bir organizmning barcha irsiy materialining yig'indisi.
Monomerlar polimerlarni - yuqori molekulyar organik molekulalarni hosil qilish uchun birlashadigan strukturaviy birliklar hosil qiladi.
Nukleotidlar - adenin, guanin, timin va sitozin - DNK molekulasining monomerlari, fosfor kislotasidan hosil bo'lgan organik molekulalar, 5 uglerod atomli uglevod (deoksiriboza yoki riboza) va purin (adenin) yoki topiriyan va timin) asoslari.
DNK - dezoksiribonuklein kislotasi, organizmlar irsiyatining asosi, uglevod komponenti - dezoksiriboza bilan nukleotidlardan hosil bo'lgan qo'sh spiraldir. RNK - ribonuklein kislota, nukleotidlarda riboza uglevodining mavjudligi va timinning urasil bilan almashinishi bilan DNKdan farq qiladi.
Hammasi qanday boshlandi
Nyu-Yorkdagi Kolumbiya universitetida 1950-1952 yillarda E. Chargaff boshchiligidagi bir guruh olimlar DNK xromatografiyasi bilan shug'ullangan. U to'rt nukleotiddan iborat ekanligi allaqachon ma'lum edi, ammo uning spiral tuzilishi haqida hali hech kim bilmaydi.bilar edi. Ko'p tadqiqotlar ko'rsatdi. DNK molekulasidagi purin asoslari soni pirimidin asoslari soniga teng. Aniqroq aytganda, timin miqdori doimo adenin miqdoriga, guanin miqdori esa sitozin miqdoriga mos keladi. Azotli asoslarning bu tengligi deoksiribonuklein va ribonuklein kislotalar uchun Chargaff qoidasidir.
Biologiyadagi ma'no
Uotson va Krik DNK molekulasining tuzilishini olishda aynan shu qoidaga asos boʻldi. Ularning sharlar, simlar va haykalchalarning ikki torli spiral shaklida o'ralgan modeli bu tenglikni tushuntirdi. Boshqacha qilib aytganda, Chargaff qoidalariga ko'ra, timin adenin bilan, guanin esa sitozin bilan birlashadi. Uotson va Krik tomonidan taklif qilingan DNKning fazoviy modeliga ideal tarzda mos keladigan nukleotidlarning bu nisbati edi. Dezoksiribonuklein kislota molekulasi tuzilishining kashf etilishi fanni yanada kengroq darajani ochishga turtki boʻldi: oʻzgaruvchanlik va irsiyat tamoyillari, DNKning biologik sintezi, evolyutsiya va uning mexanizmlarini molekulyar darajada tushuntirish.
Chargaff qoidalari eng sof shaklda
Zamonaviy fan ushbu asosiy qoidalarni quyidagi uchta postulat bilan shakllantiradi:
- Adenin miqdori timin miqdoriga, sitozin esa guanin miqdoriga mos keladi: A=T va G=C.
- Purinlar miqdori har doim pirimidinlar soniga teng: A + G=T + C.
- 4 va 6-pozitsiyalarda pirimidinni o'z ichiga olgan nukleotidlar sonipurin asoslari, bir xil pozitsiyalarda okso guruhlarini o'z ichiga olgan nukleotidlar soniga teng: A + G \u003d C + T.
1990-yillarda sekvensiya texnologiyalari (uzoq boʻlimlarda nukleotidlar ketma-ketligini aniqlash) kashf etilishi bilan Chargaffning DNK qoidalari tasdiqlandi.
Bolalarning bosh og'rig'i
O'rta maktabda va universitetlarda molekulyar biologiyani o'rganish Chargaff qoidasi bo'yicha muammolarni hal qilishni o'z ichiga oladi. Ular bu vazifalarni faqat komplementarlik (purin va pirimidin nukleotidlarining fazoviy komplementarligi) tamoyiliga asoslangan ikkinchi DNK zanjirini qurish deb atashadi. Masalan, shart bitta zanjirdagi nukleotidlar ketma-ketligini beradi - AAGCTAT. Talaba yoki talaba DNK matritsa zanjiri va birinchi Chargaff qoidasi asosida ikkinchi ipni qayta qurishi talab qilinadi. Javob: GGATCGTS.
Boshqa vazifa turi DNK molekulasining ogʻirligini hisoblashni, bitta zanjirdagi nukleotidlar ketma-ketligini va nukleotidlarning solishtirma ogʻirligini bilishni taklif qiladi. Chargaffning biologiyaning birinchi qoidasi molekulyar biokimyo va genetika asoslarini tushunish uchun asosiy hisoblanadi.
Ilm uchun hamma narsa unchalik oddiy emas
E. Chargaff DNK tarkibini o'rganishni davom ettirdi va birinchi qonun kashf etilganidan keyin 16 yil o'tgach, u molekulani ikkita alohida zanjirga ajratdi va asoslar soni mutlaqo teng emas, balki faqat taxminan ekanligini aniqladi. Bu Chargaffning ikkinchi qoidasi: alohida holatdadezoksiribonuklein kislotaning iplari, adenin miqdori taxminan timin miqdoriga, guanin esa sitozinga teng.
Tenglik buzilishi tahlil qilinayotgan qism uzunligiga toʻgʻridan-toʻgʻri proportsional boʻlib chiqdi. Aniqlik 70-100 ming tayanch juftlik uzunligida saqlanadi, lekin yuzlab tayanch juftlik va undan kamroq uzunlikda u endi saqlanib qolmaydi. Nima uchun ba'zi organizmlarda guanin-sitozinning ulushi adenin-timin foizidan yuqori yoki aksincha, fan hali tushuntirilmagan. Darhaqiqat, organizmlarning oddiy genomlarida nukleotidlarning teng taqsimlanishi qoida emas, balki istisno hisoblanadi.
DNK o'z sirlarini oshkor qilmaydi
Genomlarni ketma-ketlashtirish texnikasining rivojlanishi bilan DNKning bir zanjirida taxminan bir xil miqdordagi komplementar yagona nukleotidlar, asoslar juftlari (dinukleotidlar), trinukleotidlar va boshqalar - oligonukleotidlargacha (bo'limlar) borligi aniqlandi. 10-20 nukleotid). Maʼlum boʻlgan barcha tirik organizmlarning genomlari bu qoidaga boʻysunadi, juda kam istisnolar bilan.
Shunday qilib, ikki braziliyalik olim - biolog Maykl Yamagishi va matematik Roberto Xerai Chargaff qoidasiga olib kelishi uchun zarur bo'lgan nukleotidlar ketma-ketligini tahlil qilish uchun to'plam nazariyasidan foydalanganlar. Ular to'rtta to'plam tenglamalarini yaratdilar va ma'lum turlarning 32 genomini sinab ko'rdilar. Va ma'lum bo'lishicha, fraktalga o'xshash naqshlar ko'pchilik turlarga, shu jumladan E. coli, o'simliklar va odamlarga tegishli. Ammo odamning immunitet tanqisligi virusi va parazit bakteriya tez so'nishiga olib keladizaytun daraxtlari, Chargaff hukmronligi qonunlariga umuman bo'ysunmaydilar. Nega? Hozircha javob yoʻq.
Biokimyogarlar, evolyutsion biologlar, sitologlar va genetiklar hali ham DNK sirlari va meros mexanizmlari bilan kurashmoqda. Zamonaviy ilm-fan yutuqlariga qaramay, insoniyat koinotni ochishdan uzoqdir. Biz tortishish kuchini yengib chiqdik, kosmosni o'zlashtirdik, genomlarni qanday o'zgartirishni va embrion rivojlanishining dastlabki bosqichlarida homila patologiyasini aniqlashni o'rgandik. Ammo biz hali ham tabiatning Yer sayyorasida milliardlab yillar davomida yaratgan barcha mexanizmlarini tushunishdan yiroqmiz.
