Тұқым қуалаушылықтың молекулалық негіздері

Аденин мен гуанин пуриннің туындылары, ал басқалары — пн-римидиннщ туындылары болып табылады.

Осы азот негіздері рибозамен немесе дезоксирибозамен қосылып нуклеозид түзеді. Дезоксиаденозин, дезоксигуанозин, дезокси-цитидин және тимидин — ДНК нуклеозидтері болып табылады. Ал аденозин, гуанозин, цитидин, уридин РНК. нуклеозидтері болып са-налады. Мұнда пуринді немесе пиримидинді негіздер өзінің 9 неме-се 1 жағдайындағы азот атомы арқылы моносахаридтің бірінші көміртек атомымен жалғасады. Мысалы:

Рибозанын, бесінші көміртек атомына фосфор қышқылыың қалдығы қосылады. Құрамына азотты негіз, рибоза немесе дезоксирибоза және фосфор қышқылының қалдығы кіретін мұндай қосылыс нуклеотид деп аталады. РНК құрамындағы нуклеотидтер аденил, гуанил, цитидил, уридил қышқылдары деп аталады. ДНҚ құрамына дезоксиаденил, дезоксигуанил, дезоксицитидил, тимидил қышқылдары деп аталатын нуклеотидтер кіреді.

Пентозаның үшінші көміртегіндегі ОН тобы бос күйінде қалады. Осы гидроксил тобы арқылы нуклеотидтер өзара байланысады. Жекелеген нуклеотид нуклеин қышқылының орасан зор молекула-сын құру үшін қүрылыс «кірпіші” ретінде пайдаланылады. Сон-дықтан нуклеин қышқылдарын полимерлер деп атайды, ал нуклеотидтер мономерлер болып табылады. Осындай әдіспен ұзын полинуклеотидтік тізбек түзе отырып, көптеген мононуклеотид қалдықтары байланыса алады. Пентоза мен фосфор қышқылының кезектесіп келіп отыратын қалдықтарынан осы тізбектін, осі құралады, ал азотты негіздер тізбектің бүйіріне орналасады. Екі полинуклеотидтік тізбектің азотты негіздері сутектік байланыс түзе отырып, өзара әрекеттеседі. Бұл байланыстың ең көп мөлшері аденин мен тимин, гуанин мен цитозиннің арасында түзіледі. Бұл негіздер комплементарлы негіздер деп аталады. Олардың арасында түзілетін сутектік байланыс полинуклеотидтік тізбектерді бір-біріне бекітеді. Мұндай тізбек комплементарлы тізбек деп аталады.

Нуклеин қышқылдарының алуан түрлілігі олардың құрамына кіретін нуклеотидтердің мөлшері мен сапасына байланысты.Академик А. Н. Белозерскийдід лабораториясында жоғары және төменгі сатыдағы әр түрлі өсімдіктердің, жануарлар мен микроорганизмдердін, клеткаларынан алынған ДНК мен РНК-ның құрамы зерттелді.ДНК клеткада генетикалық информацияны сақтаушы қызметін атқарады. Бактериялардың түр езгерісіндегі ДНК-ның ДНК қос тізбегінің бір бөлігі маңызын алғаш рет 1944 жылы Эвери, Мак-Карти және Мак-Леод ашып көрсетті. 1953 жылы Уотсон мен Крик рентгендік анализ жасау және басқа да мәліметтер негізінде ДНК молекуласының моделін құрастырды, Олардың моделі бойынша ДНК молекуласы бір оське бағытталған спираль тәрізді айнала оралған екі комплементарлық тізбек болып табылады. Әрбір тізбек кәдімгі полинуклеотид болып саналады, онда нуклеотидтер фосфор қышқылының қалдықтары арқылы өзара байланысқан. Спиральдағы полинуклеотидтердің екі тізбегі бір-біріне азот негіздері жағынан бағытталған. Сол себептен қос тізбекті спиральдың ішінде азот негіздері орналасады. Углевод пен фосфат топтары спиральдың сыртына орналасады. Бұл жағдайда бір тізбектің негіздері жоғарыда айтылғандай сутектік байланыстар арқылы екінші тізбектің негіздерімен байланысқан. Тізбектер комплементарлы болып келетіндіктен, тізбектердің біріндегі негіздердің орналасу реті әр түрлі болуы мүмкін, бірақ екінші тізбектегі негіздердің орналасу реті бірінші тізбектегі негіздердің орналасу ретіне сәйкес келуі тиіс. Бір тізбектегі аденин екінші тізбектегі тиминмен, гуанин цитозинмен байланысады.Вилькенс және Р. Франклин тапқан ДНК молекуласының рент-генограммасы оның спиральды структурасын дәлелдеді.ДНК-ның молекулалық салмағы жөнінде қорытынды жасап, пікір айту қиын, өйткені ДНК-ны жоғары сатыдағы өсімдіктерден бөліп алу процесінде оның молекулалары жеке бөлшектерге ыдырап кетеді. Бидай клеткаларынан бөліп алған ДНҚ бөлшектерінің құрамында нуклеотидтердің саны 108-ге жетеді.

Рибонуклеин қышқылы белок биосинтезіне қатысады.

Клеткалардың типі мен тканьдердің түріне және организмнің физиологиялық күйіне қарай РНК-ның мөлшері өзгеріп отыратындығы көптеген лабораториялық тәжірибелер арқылы дәлелденген. Өсу нүктелерінде және клеткалардың кебеюі мен өсу процестері өтетін басқа да учаскелерінде РНК көп мөлшерде жиналады. Жедел өсетін жас клеткалардағы РНК-ның мөлшері оның құрғақ салмағының 15—20 процентіне дейін жетуі мүмкін. Көбею процесіне кіріспес бұрын кез келген клетка РНК жинақтап алуы тиіс. Лагфаза (екі бөліну процесінің арасындағы уақыт) кезеңінде РНК қарқынды түрде түзіледі. Егер РНК-ның құрамына оған тән емес азотты негіздер енгізетін болсақ, ол бактериялар мен вирустардың өсу және көбею процестерінің толық тоқтауына себепші болады.Мұның бәрі РНК-ның белок синтезімен байланысты екендігін көрсетеді. Мұндай пікірді 1941 жылы Қасперсон мен Браше бір мезгілде дерлік айтқан болатын.

Рибосомалар — клеткадағы белок синтезін жүзеге асыратын орын. Егер клеткаға РНК-ны бұзатын рибонуклеаза ферментін енгізсе, белок синтезі тоқтайды (Браше).1956 жылы Шрамм мен Френкель-Конрат лабораторияларында бір мезгілде РНК-ның белок синтезіндегі маңызы ашып көрсетілді. Олар тұңғыш рет темекі мозаика вирусын РНК мен белокқа бөлді және РНК-ны темекінің өсіп тұрған сау жапырағына енгізді. Енгізілген РНК жапырақта ауру туғызды. Бұл жағдай енгізілген РНК-ның негізінде жапырақта вирус белогы синтезделгенін дәлел-деді. РНК-ның матрица екендігі көрсетілді. Матрица деген сөз баспа тәжірибесінен алынған.

 ДНҚ қос спиралі

Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) - тірі организмдердегі генетикалық ақпараттың ұрпақтан-ұрпаққа берілуін,сақталуын,дамуы мен қызметін қамтамасыз етуіне жауапты нуклеин қышқылының екі түрінің бірі. ДНҚ-ның клеткадағы басты қызметі - ұзақ мерзімге РНҚ мен белокқа қажетті ақпаратты сақтау. ДНҚ-ның ерекшелiгi. Бiр организмнiң барлық клеткаларындағы ДНҚ молекуласының құрамы, құрылымы бiрдей болады да, жасына, ортадағы жағдайына тәуелдi емес. ДНҚ молекуласының нуклеотидтiк құрамы, құрылымы, тiзбегiндегi нуклеотидтердiң реттелiп орналасуы организмнiң ерекше қасиетiн анықтайды. ДНҚ молекуласының полинуклеотид тiзбегiндегi нуклеотидтердiң ретi – ұрпақтан-ұрпаққа берiлетiн генетикалық мәлiмет. Полинуклеотид тiзбегiндегi нуклеотидтердiң реттелiп орналасуы ДНҚ молекуласының бiрiншi реттiк құрылымы деп аталады. ДНҚ молекуласының екiншi реттiк құрылымын 1953 ж. Уотсон мен Крик анықтады. ДНҚ құрылымының анықталуы ХХ ғасырдағы биологияның ең маңызды жаңалығы деп саналады. Уотсон мен Крик теориясы бойынша екi полинуклеотид тiзбегiнен құралған ДНҚ-ның молекуласы кеңiстiкте оң қос қабат спираль болып табылады. Қос қабат спиральдағы екi тiзбектiң жолдамасы – антипараллель, бiр тiзбектегi нуклеотидтер арасындағы байланыс 3'®5'-бағыттағы қалдықтардан түзiледi, екiншi тiзбектегi нуклеотидтер арасындағы байланыс 5'®3' бағыттағы қалдықтардан түзiледi. Екi полинуклеотидтi тiзбек өзара бұранда сияқты жалғасып, азоттық негiз арқылы байланысады. Гидрофобты азоттық негiздер спиральдiң iшiне орналасқан, ал гидрофильдi пентозды-фосфорлы қалдықтар ДНҚ молекуласының сыртқы жағына қарай бағытталған. Спиральдiң бiр айналымына азоттық негiздiң 10 жұбы келедi. Спиральдiң диаметрi 2 нм болады. Қос қабат спиральдегі азоттық негiздердің қабысуы өте ерекше. Бiр тiзбектегi аденинге – екiншi тiзбектегi тимин, ал гуанинге цитозин қарсы тұрады. Бұл – ДНҚ молекуласының құрылымыныњ өте ерекше маңызды қасиетi. Спиральдағы азоттық негiздердiң осылай орналасуы ДНҚ тiзбегiндегi сєйкестiк-үйлесiмдiлiк (комплементарлық) деп аталады. Қос қабат спиральдi азоттық негiздердiң арасындағы сутектiк байланыс және гидрофобты әрекеттесулер бiрiктiрiп ұстап тұрады. Мұнда аденин мен тиминнiң арасында екi сутектiк байланыс түзiледi, ал гуанин мен цитозиннiң арасында үш сутектiк байланыс түзiледi . Қосақтың әрқайсысында азоттық негiздердiң пентозды-фосфорлы керегесi-мен қосатын гликозидтік байланыстарының арасындаѓы қашықтығы бiрдей – 1,085 нм.

Рибонуклеин қышқылы (РНҚ) — жоғары молекулалық байланыс; нуклеин қышқылдарының типі. Табиғатта кеңінен таралған. РНҚ-ның көмірсу бөлігінде рибоза қанты, ал азотты негіздері ретінде аденин, гуанин, цитозин және урацил болады.

 РНҚ полинуклеотидінің химиялық  құрылымы

Рибонуклеин қышқылдары рибосомалық (рРНҚ), ақпараттық (аРНҚ) және тасымалдаушы (тРНҚ) болып бөлінеді. Рибонуклеин қышқылы тізбегі бірнеше ондаған нуклеотидтерден бірнеше мыңдаған нуклеотидтерге дейін созылатын біржіпшелі полинуклеотидтерден тұрады. Организмде РНҚ ақуыздармен кешенді байланысқан рибонуклеотидтер түрінде болады. РНҚ генетикалық ақпараттың жүзеге асуы мен ақуыз синтезіне қатысып, барлық тірі организмдерде аса маңызды биологиялық рөл атқарады. Көптеген вирустарда РНҚ-н жалғыз нуклеинді компонент (құраушы) құрайды. Осындай РНҚ вирустарда РНҚ биосинтезімен қатар ДНҚ биосинтезінде де матрица рөлін атқара алады (кері транскриптаза). Бактериялар, өсімдіктер және жануарлар жасушаларында құрылымы, метаболизмі және биол. қызметтері әр түрлі РНҚ типтері кездеседі. Мысалы, рРНҚ рибосоманың құрамына еніп, жасушадағы РНҚ-ның негізгі массасын құрайды және көлемі, құрылымы түрлі организмдерде әр түрлі болады. Клеткада негізінен рРНҚ-да ақуыздың биосинтезі жүреді; тРНҚ жасушада амин қышқылдары қалдықтарын жалғастырып алып, оны ақуыз синтезі өтіп жатқан жерге тасымалдайды. Әрбір амин қышқылының өзіне сай арнайы тРНҚ (әдетте бірнеше) болады. Барлық тРНҚ жоңышқа жапырағына ұқсас макромолекулалы құрылымға ие. Олардың рибосомаға және аРНҚ-на жабысатын, үш нуклеотидтен тұратын (антикодон) және амин қышқылы қалдығын жалғастыратын аймақтары бар. РНҚ-ның барлық түрлері жасушада ДНІ матрицасында синтезделеді, соның нәтижесінде ДНҚ-ндағы дезоксирибонуклеотидтер тізбегінде комплементарлы рибонуклеотидтер тізбегі құрастырылады, мұны транскрипция процесі деп атайды. Клетка ядросында матриц. РНҚ-ның (мРНҚ) бастамасы болып келетін алып молекулалар табылған, олардың көп бөлігі ядрода ыдырайды да, аз бөлігі цитоплазмаға өтіп, нағыз мРНҚ-ын құрайды.

Пайдаланылған әдебиеттер

↑ Қазақ энциклопедиясы

↑ Биология: Жалпы білім беретін мектептің, 9-сыныбына арналған оқулық, 2-басылымы, өңделген/ М. Гильманов, А. Соловьева, Л. Әбшенова. - Алматы: Атамұра, 2009