Sayyoramizdagi barcha hayot yadrodagi genetik ma'lumotlar tufayli o'z tashkilotining tartibliligini saqlaydigan ko'plab hujayralardan iborat. U monomer birliklari - nukleotidlardan tashkil topgan murakkab yuqori molekulyar birikmalar - nuklein kislotalar tomonidan saqlanadi, amalga oshiriladi va uzatiladi. Nuklein kislotalarning rolini ortiqcha baholab bo'lmaydi. Ularning tuzilishining barqarorligi organizmning normal hayotiy faoliyatini belgilaydi va strukturadagi har qanday og'ishlar muqarrar ravishda hujayra tuzilishi, fiziologik jarayonlarning faolligi va umuman hujayralarning hayotiyligi o'zgarishiga olib keladi.
Nukleotid tushunchasi va uning xossalari
DNK yoki RNKning har bir molekulasi kichikroq monomerik birikmalar - nukleotidlardan yig'ilgan. Boshqacha qilib aytganda, nukleotid hujayra hayoti davomida zarur bo'lgan nuklein kislotalar, kofermentlar va boshqa ko'plab biologik birikmalar uchun qurilish materialidir.
Bu almashtirib bo'lmaydigan asosiy xususiyatlarigamoddalarni kiritish mumkin:
• oqsil tuzilishi va irsiy xususiyatlar haqidagi ma'lumotlarni saqlash;
• o'sish va ko'payish ustidan nazorat;
• hujayradagi metabolizm va boshqa ko'plab fiziologik jarayonlarda ishtirok etish.
Nukleotid tarkibi
Nukleotidlar haqida gapirganda, ularning tuzilishi va tarkibi kabi muhim masalaga toʻxtalib oʻtmasdan ilojimiz yoʻq.
Har bir nukleotid quyidagilardan iborat:
• qand qoldigʻi;
• azotli asos;
• fosfat guruhi yoki fosforik kislota qoldigʻi.
Nukleotidni murakkab organik birikma deb aytish mumkin. Azotli asoslarning tur tarkibiga va nukleotidlar tarkibidagi pentoza turiga qarab nuklein kislotalar quyidagilarga bo'linadi:
• deoksiribonuklein kislotasi yoki DNK;
• ribonuklein kislotasi yoki RNK.
Nuklein kislotalarning tarkibi
Nuklein kislotalarda shakar pentoza bilan ifodalanadi. Bu besh uglerodli shakar, DNKda u dezoksiriboza, RNKda riboza deb ataladi. Har bir pentoza molekulasi beshta uglerod atomiga ega, ulardan to'rttasi kislorod atomi bilan birga besh a'zoli halqa hosil qiladi, beshinchisi esa HO-CH2 guruhiga kiradi.
Pentoza molekulasidagi har bir uglerod atomining holati tub sonli arab raqami bilan koʻrsatilgan (1C´, 2C´, 3C´, 4C´, 5C´). Nuklein kislota molekulasidan irsiy ma'lumotni o'qishning barcha jarayonlari qat'iy yo'nalishga ega bo'lganligi sababli, uglerod atomlarining raqamlanishi va ularning halqada joylashishi o'ziga xos to'g'ri yo'nalish ko'rsatkichi bo'lib xizmat qiladi.
Gidroksil guruhiga ko'rafosfor kislotasi qoldig'i uchinchi va beshinchi uglerod atomlariga (3S va 5S) biriktiriladi. U DNK va RNKning kislotalar guruhiga kimyoviy bog'lanishini aniqlaydi.
Azotli asos shakar molekulasidagi birinchi uglerod atomiga (1S´) biriktirilgan.
Azotli asoslarning tur tarkibi
Azotli asos boʻyicha DNK nukleotidlari toʻrt xil boʻladi:
• adenin (A);
• guanin (G);
• sitozin (C);
• timin (T).
Birinchi ikkitasi purinlar, oxirgi ikkitasi pirimidinlardir. Molekulyar og'irligi bo'yicha purinlar har doim pirimidinlardan og'irroqdir.
RNK nukleotidlari azotli asos bilan ifodalanadi:
• adenin (A);
• guanin (G);
• sitozin (C);
• urasil (U).
Uratsil, xuddi timin kabi, pirimidin asosidir.
Ilmiy adabiyotlarda ko'pincha azotli asoslarning boshqa belgilanishini topish mumkin - lotin harflarida (A, T, C, G, U).
Purinlar va pirimidinlarning kimyoviy tuzilishiga batafsil toʻxtalib oʻtamiz.
Pirimidinlar, ya'ni sitozin, timin va urasil ikkita azot atomi va to'rtta uglerod atomi bilan ifodalanadi va olti a'zoli halqa hosil qiladi. Har bir atom 1 dan 6 gacha bo'lgan o'z raqamiga ega.
Purinlar (adenin va guanin) pirimidin va imidazol yoki ikkita geterosikldan iborat. Purin asos molekulasi to'rtta azot atomi va beshta uglerod atomi bilan ifodalanadi. Har bir atom 1 dan 9 gacha raqamlangan.
Azotli birikmalar natijasidaasos va pentoza qoldig'i nukleozid hosil qiladi. Nukleotid nukleozid va fosfat guruhining birikmasidir.
Fosfodiester bogʻlanishlarining hosil boʻlishi
Nukleotidlar qanday qilib polipeptid zanjirida bog’lanib, nuklein kislota molekulasini hosil qiladi degan savolni tushunish muhimdir. Bu fosfodiester bog'lanishlari tufayli sodir bo'ladi.
Ikki nukleotidning oʻzaro taʼsiri dinukleotid hosil qiladi. Yangi birikma hosil bo'lishi kondensatsiya natijasida sodir bo'ladi, bunda bir monomerning fosfat qoldig'i va boshqa monomerning pentozasining gidroksi guruhi o'rtasida fosfodiester bog'lanish paydo bo'ladi.
Polinukleotid sintezi bu reaksiyaning takroriy takrorlanishi (bir necha million marta). Polinukleotid zanjiri shakarlarning uchinchi va beshinchi uglerodlari (3S´ va 5S´) o'rtasida fosfodiester bog'lanishlari hosil bo'lishi orqali qurilgan.
Polinukleotidlar birikmasi DNK polimeraza fermenti ishtirokida sodir boʻladigan murakkab jarayon boʻlib, zanjirning faqat bir uchidan (3´) erkin gidroksi guruhi bilan oʻsishini taʼminlaydi.
DNK molekulasining tuzilishi
DNK molekulasi, xuddi oqsil kabi, birlamchi, ikkilamchi va uchinchi darajali tuzilishga ega boʻlishi mumkin.
DNK zanjiridagi nukleotidlar ketma-ketligi uning birlamchi tuzilishini belgilaydi. Ikkilamchi struktura bir-birini to'ldirish tamoyiliga asoslangan vodorod aloqalari orqali hosil bo'ladi. Boshqacha qilib aytganda, DNK qo'sh spiral sintezi jarayonida ma'lum bir naqsh ishlaydi: bir zanjirning adenini ikkinchisining timiniga, guanin sitozinga va aksincha. Adenin va timin yoki guanin va sitozin juftlariBirinchi holatda ikkita, oxirgi holatda uchta vodorod bog'lari tufayli hosil bo'ladi. Nukleotidlarning bunday aloqasi zanjirlar orasidagi mustahkam bog'lanishni va ular orasidagi teng masofani ta'minlaydi.
Bir DNK zanjirining nukleotidlar ketma-ketligini bilgan holda, ikkinchisini komplementarlik yoki qoʻshilish tamoyili bilan yakunlashingiz mumkin.
DNKning uchinchi darajali tuzilishi murakkab uch oʻlchamli bogʻlanishlar orqali hosil boʻladi, bu uning molekulasini yanada ixcham va kichik hujayra hajmiga sigʻishiga imkon beradi. Masalan, E. coli DNKsining uzunligi 1 mm dan ortiq, hujayraning uzunligi esa 5 mikrondan kam.
DNKdagi nukleotidlar soni, ya'ni ularning miqdoriy nisbati Chergaff qoidasiga bo'ysunadi (purin asoslari soni doimo pirimidin asoslari soniga teng). Nukleotidlar orasidagi masofa ularning molekulyar og'irligi kabi 0,34 nm ga teng doimiy qiymatdir.
RNK molekulasining tuzilishi
RNK pentoza (bu holda riboza) va fosfat qoldig'i o'rtasidagi kovalent bog'lanishlar orqali hosil bo'lgan yagona polinukleotid zanjiri bilan ifodalanadi. U uzunligi bo'yicha DNKdan ancha qisqa. Nukleotid tarkibidagi azotli asoslarning tur tarkibida ham farqlar mavjud. RNKda timinning pirimidin asosi o'rniga urasil ishlatiladi. Organizmda bajaradigan funktsiyalariga qarab, RNK uch xil bo'lishi mumkin.
• Ribosomal (rRNK) - odatda 3000 dan 5000 gacha nukleotidlarni o'z ichiga oladi. Zarur strukturaviy komponent sifatida u hujayradagi eng muhim jarayonlardan biri joylashgan ribosomalarning faol markazini shakllantirishda ishtirok etadi.- oqsil biosintezi.
• Tashish (tRNK) - o'rtacha 75 - 95 nukleotidlardan iborat bo'lib, kerakli aminokislotalarni ribosomadagi polipeptid sintez joyiga o'tkazadi. Har bir tRNK turi (kamida 40 ta) monomerlar yoki nukleotidlarning oʻziga xos ketma-ketligiga ega.
• Axborot (mRNK) - nukleotidlar tarkibida juda xilma-xil. Genetik ma'lumotni DNKdan ribosomalarga uzatadi, oqsil molekulasi sintezi uchun matritsa vazifasini bajaradi.
Nukleotidlarning organizmdagi roli
Hujayradagi nukleotidlar bir qancha muhim vazifalarni bajaradi:
• nuklein kislotalar (purin va pirimidin seriyasining nukleotidlari) uchun qurilish bloklari sifatida ishlatiladi;
• hujayradagi ko'plab metabolik jarayonlarda ishtirok etadi;
• ATP tarkibiga kiradi. - hujayralardagi asosiy energiya manbai;
• hujayralardagi qaytaruvchi ekvivalentlarning tashuvchisi sifatida ishlaydi (NAD+, NADP+, FAD, FMN);
• bioregulyatorlar funktsiyasini bajaradi;
• hujayradan tashqari muntazam sintezning ikkinchi xabarchilari sifatida ko'rib chiqilishi mumkin (masalan, cAMP yoki cGMP).
Nukleotid murakkabroq birikmalar - nuklein kislotalarni hosil qiluvchi monomer birlik bo'lib, ularsiz genetik ma'lumotni uzatish, uni saqlash va ko'paytirish mumkin emas. Erkin nukleotidlar hujayralar va umuman tananing normal ishlashini ta'minlaydigan signalizatsiya va energiya jarayonlarida ishtirok etadigan asosiy komponentlardir.
