Nuklein kislotalar hujayrada muhim rol o'ynaydi, uning hayotiy faolligini va ko'payishini ta'minlaydi. Bu xususiyatlar ularni oqsillardan keyin ikkinchi muhim biologik molekulalar deb atashga imkon beradi. Ko'pgina tadqiqotchilar hatto DNK va RNKni birinchi o'ringa qo'yishadi, bu ularning hayot rivojlanishidagi asosiy ahamiyatini anglatadi. Shunga qaramay, ular oqsillardan keyin ikkinchi o'rinni egallashlari kerak, chunki hayotning asosi aynan polipeptid molekulasidir.
Nuklein kislotalar hayotning boshqa darajasi bo'lib, har bir molekula o'ziga xos vazifani bajarishi tufayli ancha murakkab va qiziqarli. Buni batafsil ko'rib chiqish kerak.
Nuklein kislotalar tushunchasi
Barcha nuklein kislotalar (DNK va RNK) biologik heterojen polimerlar bo'lib, ular zanjirlar soni bilan farqlanadi. DNK ikki zanjirli polimer molekulasi bo'lib, o'z ichiga oladieukaryotik organizmlarning genetik ma'lumotlari. Dumaloq DNK molekulalari ba'zi viruslarning irsiy ma'lumotlarini o'z ichiga olishi mumkin. Bular OIV va adenoviruslardir. Shuningdek, DNKning 2 ta maxsus turi mavjud: mitoxondrial va plastid (xloroplastlarda uchraydi).
RNK esa nuklein kislotaning turli funktsiyalari tufayli yana ko'plab turlarga ega. Yadro RNK mavjud bo'lib, unda bakteriyalar va ko'pchilik viruslarning irsiy ma'lumotlari, matritsa (yoki xabarchi RNK), ribosoma va transport mavjud. Ularning barchasi irsiy ma'lumotni saqlashda yoki genlarni ifodalashda ishtirok etadi. Biroq, nuklein kislotalarning hujayrada qanday vazifalarni bajarishini batafsilroq tushunish kerak.
Ikki zanjirli DNK molekulasi
Bu turdagi DNK irsiy ma'lumotni saqlash uchun mukammal tizimdir. Ikki zanjirli DNK molekulasi geterogen monomerlardan tashkil topgan yagona molekuladir. Ularning vazifasi boshqa zanjirning nukleotidlari o'rtasida vodorod aloqalarini hosil qilishdir. DNK monomerining o'zi azotli asos, ortofosfat qoldig'i va besh uglerodli monosaxarid dezoksiribozadan iborat. Muayyan DNK monomeri asosida qaysi turdagi azotli asos yotishiga qarab, u o'z nomiga ega. DNK monomerlarining turlari:
- deoksiriboza ortofosfat qoldigʻi va adenil azotli asosga ega;
- dezoksiriboza va ortofosfat qoldig'i bilan timidin azotli asos;
- sitozin azot asosi, dezoksiriboza va ortofosfat qoldiqlari;
- deoksiriboza va guanin azotli qoldiqli ortofosfat.
DNK tuzilish sxemasini soddalashtirish uchun yozma ravishda adenil qoldig'i "A", guanin qoldig'i "G", timidin qoldig'i "T" va sitozin qoldig'i "C" deb belgilanadi. ". Genetik ma'lumotlarning ikki zanjirli DNK molekulasidan messenjer RNKga o'tkazilishi muhim ahamiyatga ega. U bir nechta farqlarga ega: bu erda uglevod qoldig'i sifatida dezoksiriboza emas, balki riboza bo'ladi va timidil azotli asos o'rniga RNKda urasil paydo bo'ladi.
DNKning tuzilishi va funktsiyalari
DNK biologik polimer printsipi asosida qurilgan bo'lib, unda ota-ona hujayraning genetik ma'lumotlariga qarab ma'lum bir shablonga muvofiq bitta zanjir oldindan yaratilgan. Bu erda DNK nukleotidlari kovalent bog'lar bilan bog'langan. Keyin komplementarlik printsipiga ko'ra, bir zanjirli molekulaning nukleotidlariga boshqa nukleotidlar biriktiriladi. Agar bir zanjirli molekulada boshlanish nukleotid adenin bilan ifodalangan bo'lsa, ikkinchi (to'ldiruvchi) zanjirda u timinga to'g'ri keladi. Guanin sitozinni to'ldiruvchi hisoblanadi. Shunday qilib, ikki zanjirli DNK molekulasi quriladi. U yadroda joylashgan bo'lib, kodonlar - nukleotidlarning tripletlari bilan kodlangan irsiy ma'lumotni saqlaydi. Ikki zanjirli DNK funktsiyalari:
- ota-ona hujayradan olingan irsiy ma'lumotni saqlash;
- gen ifodasi;
- mutatsion oʻzgarishlarning oldini olish.
Oqsillar va nuklein kislotalarning ahamiyati
Oqsillar va nuklein kislotalarning funktsiyalari keng tarqalgan deb ishoniladi, xususan:ular genlarni ifodalashda ishtirok etadilar. Nuklein kislotaning o'zi ularni saqlash joyi, oqsil esa gendan ma'lumotni o'qishning yakuniy natijasidir. Genning o'zi bitta integral DNK molekulasining xromosomaga o'ralgan bo'limi bo'lib, unda ma'lum bir oqsilning tuzilishi haqidagi ma'lumotlar nukleotidlar yordamida qayd etiladi. Bitta gen faqat bitta oqsilning aminokislotalar ketma-ketligini kodlaydi. Bu irsiy ma'lumotni amalga oshiradigan protein.
RNK turlarining tasnifi
Hujayradagi nuklein kislotalarning vazifalari juda xilma-xildir. Va ular RNK holatida eng ko'p. Biroq, bu ko'p funktsiyalilik hali ham nisbiydir, chunki RNKning bir turi funktsiyalardan biri uchun javobgardir. Bunday holda, RNKning quyidagi turlari mavjud:
- virus va bakteriyalarning yadro RNKsi;
- matritsa (ma'lumot) RNK;
- ribosoma RNK;
- messenjer RNK plazmid (xloroplast);
- Xloroplast ribosomali RNK;
- mitoxondrial ribosoma RNK;
- mitoxondrial messenjer RNK;
- transfer RNK.
RNK funktsiyalari
Bu tasnifda RNKning bir necha turlari mavjud boʻlib, ular joylashuviga qarab boʻlinadi. Biroq, funksional nuqtai nazardan, ularni faqat 4 turga bo'lish kerak: yadroviy, informatsion, ribosoma va transport. Ribosomal RNKning vazifasi messenjer RNKning nukleotidlar ketma-ketligiga asoslangan oqsil sintezidir. Qayerdaaminokislotalar transport ribonuklein kislotasi yordamida messenjer RNKga "bog'langan" ribosoma RNK ga "olib keladi". Ribosomalari bo'lgan har qanday organizmda sintez shunday davom etadi. Nuklein kislotalarning tuzilishi va funktsiyalari genetik materialning saqlanishini va oqsil sintezi jarayonlarini yaratishni ta'minlaydi.
Mitoxondrial nuklein kislotalar
Agar yadro yoki sitoplazmada joylashgan nuklein kislotalarning hujayradagi funktsiyalari haqida deyarli hamma narsa ma'lum bo'lsa, demak, mitoxondriyal va plastid DNK haqida hali ham kam ma'lumot mavjud. Bu erda o'ziga xos ribosoma va messenjer RNKlar ham topilgan. Nuklein kislotalar DNK va RNK bu yerda hatto eng avtotrof organizmlarda ham mavjud.
Ehtimol, nuklein kislota hujayra ichiga simbiogenez orqali kirgandir. Bu yo'l olimlar tomonidan muqobil tushuntirishlar yo'qligi sababli eng ehtimolli deb hisoblanadi. Jarayon quyidagicha ko'rib chiqiladi: simbiotik avtotrof bakteriya ma'lum bir davrda hujayra ichiga kiradi. Natijada, bu yadrosiz hujayra hujayra ichida yashaydi va uni energiya bilan ta'minlaydi, lekin asta-sekin parchalanadi.
Evolyutsion rivojlanishning dastlabki bosqichlarida, ehtimol, simbiotik yadro bo'lmagan bakteriya xost hujayra yadrosida mutatsiya jarayonlarini harakatga keltirgan. Bu mitoxondriyal oqsillarning tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni saqlash uchun mas'ul bo'lgan genlarni mezbon hujayraning nuklein kislotasiga kiritish imkonini berdi. Biroq, hozircha, mitoxondriyal kelib chiqishi nuklein kislotalari hujayradagi qanday funktsiyalarni bajaradi,ko'p ma'lumot yo'q.
Ehtimol, ba'zi oqsillar mitoxondriyalarda sintezlanadi, ularning tuzilishi hali xostning yadro DNKsi yoki RNKsi tomonidan kodlanmagan. Bundan tashqari, sitoplazmada sintez qilingan ko'plab oqsillar mitoxondriyaning qo'sh membranasidan o'ta olmaganligi sababli hujayraga o'ziga xos oqsil sintez mexanizmi kerak bo'lishi mumkin. Shu bilan birga, bu organellalar energiya ishlab chiqaradi va shuning uchun oqsil uchun kanal yoki ma'lum bir tashuvchi mavjud bo'lsa, u molekulalarning harakatlanishi va kontsentratsiya gradientiga qarshi etarli bo'ladi.
Plazmid DNK va RNK
Plastidlar (xloroplastlar) ham o'zlarining DNKlariga ega bo'lib, ular, ehtimol, mitoxondriyal nuklein kislotalarda bo'lgani kabi, shunga o'xshash funktsiyalarni amalga oshirish uchun javobgardir. Shuningdek, u o'zining ribosoma, xabarchi va transfer RNKsiga ega. Bundan tashqari, biokimyoviy reaktsiyalar soniga ko'ra emas, balki membranalar soniga qarab, plastidlar murakkabroq. Ko'pgina plastidlarda 4 qavatli membranalar mavjud bo'lib, olimlar buni turli yo'llar bilan tushuntiradilar.
Bir narsa aniq: nuklein kislotalarning hujayradagi vazifalari hali toʻliq oʻrganilmagan. Mitoxondriyal oqsil sintez qilish tizimi va shunga o'xshash xloroplastik tizim qanday ahamiyatga ega ekanligi ma'lum emas. Agar oqsillar (aniq hammasi emas) allaqachon yadro DNKida (yoki organizmga qarab RNK) kodlangan bo'lsa, hujayralar nima uchun mitoxondrial nuklein kislotalarga muhtojligi ham to'liq aniq emas. Garchi ba'zi faktlar bizni mitoxondriya va xloroplastlarning oqsil sintez qilish tizimi xuddi shu funktsiyalar uchun javobgar ekanligiga rozi bo'lishga majbur qilsa-da.va yadroning DNKsi va sitoplazmaning RNKsi. Ular irsiy ma'lumotni saqlaydi, ularni ko'paytiradi va qiz hujayralarga uzatadi.
CV
Yadro, plastid va mitoxondriyal kelib chiqadigan nuklein kislotalar hujayradagi qanday funktsiyalarni bajarishini tushunish muhimdir. Bu fan uchun ko'plab istiqbollarni ochadi, chunki bugungi kunda ko'plab avtotrof organizmlar paydo bo'lgan simbiotik mexanizmni ko'paytirish mumkin. Bu yangi turdagi hujayrani, ehtimol hatto insonni ham olish imkonini beradi. Ko'p membranali plastid organellalarni hujayralarga kiritish istiqbollari haqida gapirishga hali erta.
Hujayradagi deyarli barcha jarayonlar uchun nuklein kislotalar mas'ul ekanligini tushunish muhimroqdir. Bu ham oqsil biosintezi, ham hujayraning tuzilishi haqidagi ma'lumotlarning saqlanishi. Bundan tashqari, nuklein kislotalarning irsiy materialni ota-ona hujayralaridan qiz hujayralarga o'tkazish funktsiyasini bajarishi muhimroqdir. Bu evolyutsion jarayonlarning keyingi rivojlanishini kafolatlaydi.
