DNT hansı molekullardan sintez olunur? DNT molekulunun quruluşu

DNT-nin kimyəvi tərkibi və onun makromolekulyar təşkili. DNT spirallarının növləri. Rekombinasiya, replikasiya və DNT təmirinin molekulyar mexanizmləri. Nükleazlar və polimerazalar haqqında anlayış. DNT replikasiyası genetik məlumatın nəsillərə ötürülməsi üçün şərt kimi. Replikasiya prosesinin ümumi xüsusiyyətləri. Replikasiya çəngəlində baş verən hərəkətlər. Telomer replikasiyası, telomeraza. Yaşlanma mexanizmində terminal xromosom fraqmentlərinin az replikasiyasının əhəmiyyəti. Replikasiya xətalarının düzəldilməsi sistemləri. DNT polimerazalarının korreksiyaedici xassələri. Zədələnmiş DNT-nin bərpası mexanizmləri. DNT təmiri xəstəlikləri anlayışı. Ümumi genetik rekombinasiyanın molekulyar mexanizmləri. Sayta xas rekombinasiya. Gen çevrilməsi.

1865-ci ildə Gregor Mendel genləri kəşf etdi və onun müasiri Fridrix Mişer onları 1869-cu ildə kəşf etdi. aşkar nuklein turşuları (somon irin və sperma hüceyrələrinin nüvələrində). Ancaq uzun müddət bu kəşflər bir-biri ilə əlaqəli deyildi, uzun müddət irsiyyət maddənin quruluşu və təbiəti məlum deyildi. NK-nın genetik rolu transformasiya (1928, F. Griffiths; 1944, O. Avery), transduksiya (1951, Lederberg, Zinder) və bakteriofaqların çoxalması (1951, A. Hershey, M. Chase).

Bakteriofaqların çevrilməsi, ötürülməsi və çoxalması DNT-nin genetik rolunu inandırıcı şəkildə sübut etmişdir. RNT viruslarında (QİÇS, hepatit B, qrip, TMV, fare leykozları və s.) bu rolu RNT yerinə yetirir.

Nuklein turşularının quruluşu. NC-lər genetik məlumatın saxlanması və ötürülməsində iştirak edən biopolimerlərdir. NA monomerləri azotlu əsas, monosaxarid və bir və ya bir neçə fosfat qrupundan ibarət nukleotidlərdir. NA-dakı bütün nukleotidlər monofosfatlardır. Fosfat qrupu olmayan nukleotidə nukleozid deyilir. NA-nın tərkibində olan şəkər ribozanın və ya 2-deoksiribozanın D-izomeri və β-anomeridir. Tərkibində riboza olan nukleotidlər ribonukleotidlər adlanır və RNT-nin monomerləridir, dezoksiribozadan alınan nukleotidlər isə dezoksiribonukleotidlərdir və DNT onlardan ibarətdir. Azotlu əsasların iki növü var: purinlər - adenin, guanin və pirimidinlər - sitozin, timin, urasil. RNT və DNT tərkibinə adenin, guanin, sitozin daxildir; Urasil yalnız RNT-də, timin isə yalnız DNT-də olur.

Bəzi hallarda NA-larda nadir kiçik nukleotidlər, məsələn, dihidroridin, 4-tiouridin, inozin və s. olur. Onların müxtəlifliyi tRNT-də xüsusilə yüksəkdir. Kiçik nukleotidlər polimer zəncirinin formalaşmasından sonra baş verən NA əsaslarının kimyəvi çevrilmələri nəticəsində əmələ gəlir. RNT və DNT-də müxtəlif metilləşdirilmiş törəmələr son dərəcə yayılmışdır: 5-metiluridin, 5-metilsitidin, l-N-metilladenozin, 2-N-metilquanozin. RNT-də metilləşmənin obyekti riboza qalıqlarının 2"-hidroksi qrupları da ola bilər ki, bu da 2"-O-metilsitidin və ya 2"-O-metilquanosinin əmələ gəlməsinə səbəb olur.

Ribonükleotid və deoksiribonukleotid vahidləri bir nukleotidin 5"-hidroksil qrupunu digərinin 3"-hidroksil qrupu ilə birləşdirən fosfodiester körpülərindən istifadə edərək bir-birinə bağlanır. Beləliklə, nizamlı onurğa fosfat və riboza qalıqlarından əmələ gəlir və yan qruplar zülallara bağlandığı kimi əsaslar da şəkərlərə bağlanır. Zəncir boyu əsasların düzülüşü NC-nin ilkin strukturu adlanır. Əsasların ardıcıllığı adətən pentozanın 5"-dən 3" karbon atomu istiqamətində oxunur.

DNT quruluşu. DNT strukturunun ikiqat sarmal modeli 1953-cü ildə Watson və Crick tərəfindən təklif edilmişdir (şək. 7).

Bu üçölçülü modelə görə, DNT molekulu iki əks istiqamətli polinükleotid zəncirindən ibarətdir və eyni oxa nisbətən sağ əlli spiral meydana gətirir. Azotlu əsaslar qoşa sarmal daxilində yerləşir və onların müstəviləri əsas oxa perpendikulyar, şəkər fosfat qalıqları isə xaricə məruz qalır. Əsaslar arasında spesifik H-bağları yaranır: adenin - timin (və ya urasil), quanin - sitozin, Watson-Crick cütləşməsi adlanır. Nəticədə, daha böyük purinlər həmişə daha kiçik pirimidinlərlə qarşılıqlı əlaqədə olur, bu da optimal onurğa sütununun həndəsəsini təmin edir. Qoşa spiralın antiparalel zəncirləri nə əsas ardıcıllığı, nə də nukleotid tərkibində eyni deyil, lakin yuxarıda göstərilən əsaslar arasında xüsusi hidrogen bağının olması səbəbindən bir-birini tamamlayır.

DNT-nin kopyalanması (replikasiyası) üçün tamamlayıcılıq çox vacibdir. DNT-dəki müxtəlif əsasların sayı arasındakı əlaqələr ortaya çıxdı

Şəkil 7. B - DNT forması

Chargraff və başqaları. 50-ci illərdə DNT-nin strukturunun qurulması üçün böyük əhəmiyyət kəsb edirdi: orqanizmdən asılı olmayaraq DNT zəncirinin əsaslarında adenin qalıqlarının sayının timin qalıqlarının sayına bərabər olduğu göstərilmişdir. guanin qalıqları sitozin qalıqlarının sayına bərabərdir. Bu bərabərliklər selektiv baza cütləşməsinin nəticəsidir (şək. 8).

İkiqat spiralın həndəsəsi belədir ki, bitişik əsas cütləri bir-birindən 0,34 nm məsafədədir və spiral oxu ətrafında 36 ° fırlanır. Buna görə də, spiralın hər döngəsində 10 əsas cüt var və spiral addımı 3,4 nm-dir. İkiqat sarmalın diametri 20 nm-dir və içərisində iki yiv əmələ gəlir - böyük və kiçik. Bu, şəkər fosfat magistralının azotlu əsaslara nisbətən spiral oxundan daha uzaqda yerləşməsi ilə əlaqədardır.

DNT strukturunun sabitliyi müxtəlif növ qarşılıqlı təsirlərlə bağlıdır, əsas olanlar əsaslar arasında H-bağları və planarası qarşılıqlı təsirdir (yığınlaşma). Sonuncunun sayəsində atomlar arasında nəinki əlverişli Van der Waals təmasları təmin edilir, həm də

Şəkil 8. DNT zəncirlərinin tamamlayıcılıq və antiparalellik prinsipi

paralel əsasların atomlarının p-orbitallarının üst-üstə düşməsi səbəbindən əlavə sabitləşmə. Stabilləşmə, aşağı qütblü əsasların sulu mühitlə birbaşa təmasdan qorunmasında özünü göstərən əlverişli hidrofobik təsirlə də asanlaşdırılır. Bunun əksinə olaraq, qütb və ionlaşmış qrupları ilə şəkər fosfat onurğası ifşa olunur, bu da strukturu sabitləşdirir.

DNT üçün dörd polimorfik forma məlumdur: A, B, C və Z. Adi struktur B-DNT-dir, burada əsas cütlərin təyyarələri qoşa sarmalın oxuna perpendikulyardır (Şəkil 7.). A-DNT-də əsas cütlərinin müstəviləri normaldan sağ əlli qoşa spiralın oxuna doğru təxminən 20° fırlanır; Spiralın hər döngəsində 11 əsas cüt var. C-DNT-də spiralın hər döngəsində 9 əsas cütü var. Z-DNT hər növbədə 12 əsas cütü olan solaxay spiraldır; əsasların müstəviləri spiral oxuna təxminən perpendikulyardır. Hüceyrədəki DNT adətən B formasında olur, lakin onun ayrı-ayrı bölmələri A, Z və hətta başqa bir formada ola bilər.

DNT ikiqat spiral donmuş formalaşma deyil, daimi hərəkətdədir:

· sxemlərdə birləşmələr deformasiyaya uğramışdır;

· tamamlayıcı baza cütləri açılır və bağlanır;

DNT zülallarla qarşılıqlı əlaqədə olur;

· molekulda gərginlik yüksək olarsa, o zaman lokal olaraq açılır;

· sağ spiral sola çevrilir.

DNT-nin 3 hissəsi var:

1. Tez-tez təkrarlanan (peyk) - genlərin 106 nüsxəsinə qədər (siçanlarda 10%). Zülal sintezində iştirak etmir; genləri ayırır; keçidi təmin edir; transpozonları ehtiva edir.

2. Zəif təkrarlanan - 102 - 103 gen nüsxəsinə qədər (siçanlarda 15%). Tərkibində t-RNT sintezi üçün genlər, ribosom zülallarının və xromatin zülallarının sintezi üçün genlər var.

3. Unikal (təkrar olunmayan) – siçanlarda 75% (insanlarda 56%). Struktur genlərdən ibarətdir.

DNT lokalizasiyası: DNT-nin 95%-i xromosomlarda (xətti DNT) nüvədə, 5%-i isə mitoxondrilərdə, plastidlərdə və hüceyrə mərkəzində dairəvi DNT şəklində lokallaşdırılır.

DNT-nin funksiyaları: məlumatın saxlanması və ötürülməsi; təmir; replikasiya.

Gen bölgəsindəki iki DNT zəncirinin funksional rolu əsaslı şəkildə fərqlənir: onlardan biri kodlaşdırma və ya hissiyyat, ikincisi isə şablondur.

Bu o deməkdir ki, genin “oxuması” prosesində (transkripsiya və ya pre-mRNT sintezi) DNT şablon ipi şablon rolunu oynayır. Bu prosesin məhsulu, pre-mRNT, nukleotid ardıcıllığında DNT-nin kodlaşdırma zəncirinə uyğun gəlir (timin əsaslarının urasil əsasları ilə əvəzlənməsi ilə).

Beləliklə, məlum olur ki, DNT şablon zəncirinin köməyi ilə transkripsiya zamanı DNT kodlaşdırıcı zəncirinin genetik məlumatı RNT strukturunda çoxalır.

Bütün canlı orqanizmlərə xas olan əsas matris prosesləri DNT replikasiyası, transkripsiyası və tərcüməsidir.

Replikasiya- ana DNT molekulunun əsas ardıcıllığında kodlanmış məlumatın qız DNT-yə maksimum dəqiqliklə ötürüldüyü proses. Yarımkonservativ replikasiya ilə birinci nəslin qız hüceyrələri valideynlərindən bir DNT zəncirini alır, ikinci zəncir isə yeni sintez olunur. Proses transferaza sinfinə aid olan DNT polimerazalarının iştirakı ilə həyata keçirilir. Şablonun rolunu ikiqat zəncirli ana DNT-nin ayrılmış zəncirləri oynayır və substratlar deoksiribonukleozid-5"-trifosfatlardır.

Transkripsiya- genetik məlumatın DNT-dən RNT-yə ötürülməsi prosesi. RNT-nin bütün növləri - mRNT, rRNT və tRNT - şablon rolunu oynayan DNT-də əsasların ardıcıllığına görə sintez olunur. Yalnız bir, sözdə "+" DNT zəncirinin transkripsiya edilir. Proses RNT polimerazalarının iştirakı ilə baş verir. Substratlar ribonukleozid 5"-trifosfatlardır.

Prokaryotlarda və eukariotlarda təkrarlanma və transkripsiya prosesləri sürət və fərdi mexanizmlərə görə əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir.

Yayım- mRNT-nin dekodlanması prosesi, bunun nəticəsində mRNT-nin əsas ardıcıllığının dilindən məlumat zülalın amin turşusu ardıcıllığının dilinə tərcümə olunur. Tərcümə ribosomlarda baş verir, substratlar aminoasil-tRNT-dir.

DNT polimerazaları tərəfindən kataliz edilən şablon DNT sintezi iki əsas funksiyanı yerinə yetirir: DNT replikasiyası - yeni qız zəncirlərinin sintezi və bunun zədələnmiş hissələrinin kəsilməsi nəticəsində yaranan zəncirlərdən birində qırılan ikiqat zəncirli DNT-nin təmiri. nükleazlarla zəncirlənir. Prokaryotlarda və eukariotlarda üç növ DNT polimerazı var. Prokaryotlarda I, II və III tipli polimerazalar təyin edilir, pol l, polll və pol III kimi təyin olunur. Sonuncu böyüyən zəncirin sintezini kataliz edir; pol DNT-nin yetişməsi prosesində mühüm rol oynayır; pol ll funksiyaları tam başa düşülməyib. Eukaryotik hüceyrələrdə DNT polimeraza ά xromosom replikasiyasında, DNT polimeraza β təmirdə, γ çeşidi isə mitoxondrial DNT replikasiyasını həyata keçirən fermentdir. Bu Fermentlər, replikasiyanın baş verdiyi hüceyrənin növündən asılı olmayaraq, 5"→3 istiqamətində böyüyən DNT zəncirlərindən birinin 3" ucunda OH qrupuna bir nukleotid bağlayır. Buna görə də bu F-lərin 5"→3" polimeraza aktivliyinin olduğunu deyirlər. Bundan əlavə, onların hamısı 3"→5" istiqamətində nukleotidləri parçalayaraq DNT-ni parçalamaq qabiliyyətini nümayiş etdirirlər, yəni 3"→5" ekzonükleazlardır.

1957-ci ildə Meselson və Stahl E.coli-ni tədqiq edərək müəyyən etdilər ki, hər bir sərbəst zəncirdə DNT polimeraza fermenti yeni, tamamlayıcı zəncir əmələ gətirir. Bu, yarı mühafizəkar təkrarlama üsuludur: bir ip köhnədir, digəri isə yenidir!

Tipik olaraq, replikasiya ori bölgələri adlanan ciddi şəkildə müəyyən edilmiş sahələrdə başlayır (replikasiya mənşəyindən) və bu sahələrdən hər iki istiqamətdə yayılır. Ori bölgələrindən əvvəl ana DNT zəncirlərinin budaq nöqtələri yerləşir. Budaq nöqtəsinə bitişik sahə replikasiya çəngəl adlanır (şək. 9). Sintez zamanı replikasiya çəngəsi molekul boyunca hərəkət edir və çəngəl son nöqtəyə çatana qədər valideyn DNT-nin getdikcə daha çox yeni bölmələri açılır. Zəncirin ayrılması xüsusi F - helikazlardan (topoizomerazlar) istifadə etməklə həyata keçirilir. Bunun üçün lazım olan enerji ATP-nin hidrolizi ilə ayrılır. Helikazlar polinükleotid zəncirləri boyunca iki istiqamətdə hərəkət edir.

DNT sintezinə başlamaq üçün bir toxum lazımdır - primer. Primer rolunu qısa RNT (10-60 nukleotid) yerinə yetirir. Primazanın iştirakı ilə DNT-nin müəyyən bir hissəsinə tamamlayıcı sintez olunur. Primer əmələ gəldikdən sonra DNT polimeraza işləməyə başlayır. Helikazlardan fərqli olaraq, DNT polimerazları şablonun yalnız 3"-dən 5" ucuna qədər hərəkət edə bilir. Buna görə də, ikiqat zəncirli ana DNT açıldıqda böyüyən zəncirin uzanması, replikasiya çəngəlinin 3"-dən 5" ucuna doğru hərəkət etdiyi şablonun yalnız bir zəncirində baş verə bilər. Davamlı sintez olunan zəncir aparıcı zəncir adlanır. Geridə qalan ipdə sintez də bir primerin meydana gəlməsi ilə başlayır və aparıcı ipin əksinə - replikasiya çəngəlindən gedir. Geridə qalan ip fraqmentlərdə (Okazaki fraqmentləri şəklində) sintez olunur, çünki primer yalnız replikasiya çəngəsi şablonun primaz üçün yaxınlığı olan bölgəni buraxdıqda əmələ gəlir. Okazaki fraqmentlərinin vahid zəncir əmələ gətirmək üçün bağlanması (çarpaz bağlanması) olgunlaşma prosesi adlanır.

Telin yetişməsi zamanı RNT primeri həm aparıcı zəncirinin 5" ucundan, həm də Okazaki fraqmentlərinin 5" uclarından çıxarılır və bu fraqmentlər bir-birinə tikilir. Astarın çıxarılması 3"→5" ekzonükleazanın iştirakı ilə həyata keçirilir. Eyni F, çıxarılan RNT əvəzinə, 5"→3" polimeraza aktivliyindən istifadə edərək deoksinukleotidləri birləşdirir. Bu vəziyyətdə, "yanlış" bir nukleotidin əlavə edilməsi halında, "korreksiya" aparılır - tamamlayıcı olmayan cütlər meydana gətirən əsasların çıxarılması. Bu proses 109 əsas cütə bir xətaya uyğun gələn son dərəcə yüksək təkrarlama dəqiqliyini təmin edir.

Şəkil 9. DNT replikasiyası:

1 - replikasiya çəngəl, 2 - DNT polimeraza (pol I - yetişmə);

3 - DNT polimeraza (pol III - "korrektor"); 4-spiral;

5-giraz (topoizomeraz); 6-qoşa spiralın sabitliyini pozan zülallar.

Korreksiya böyüyən zəncirin 3” ucuna “yanlış” nukleotidin ilişdiyi, matrislə lazımi hidrogen bağlarını yarada bilmədiyi hallarda aparılır. III pol səhvən yanlış baza bağladıqda, onun 3” - 5” ekzonükleaza aktivliyi "içərilənir" və bu baza dərhal çıxarılır, bundan sonra polimeraza aktivliyi bərpa olunur. Bu sadə mexanizm ona görə işləyir ki, pol III yalnız mükəmməl DNT ikiqat spiralında polimeraza kimi fəaliyyət göstərə bilir. baza cütləşməsi.

RNT fraqmentlərinin çıxarılmasının başqa bir mexanizmi hüceyrələrdə RNase H adlanan xüsusi ribonukleazın olmasına əsaslanır. Bu F bir ribonukleotid və bir dezoksiribonukleotid zəncirindən tikilmiş ikiqat zəncirli strukturlara xasdır və onlardan birincisini hidroliz edir.

RNase H həmçinin RNT primerini aradan qaldırmağa qadirdir, ardınca DNT polimeraza ilə boşluğu təmir edir. Fraqmentlərin lazımi qaydada yığılmasının son mərhələlərində DNT liqazı fəaliyyət göstərir, fosfodiester bağının əmələ gəlməsini kataliz edir.

Eukaryotik xromosomlarda DNT cüt spiralının bir hissəsinin helikazlar tərəfindən açılması strukturun qalan hissəsinin super qıvrılmasına gətirib çıxarır ki, bu da qaçılmaz olaraq replikasiya prosesinin sürətinə təsir göstərir. Supercoiling DNT topoizomerazları tərəfindən qarşısı alınır.

Beləliklə, DNT polimeraza ilə yanaşı, DNT replikasiyasında böyük Ps dəsti iştirak edir: helikaz, primaz, RNaz H, DNT liqaz və topoizomeraz. Şablon DNT biosintezində iştirak edən fosfor zülallarının və zülallarının bu siyahısı tam deyil. Bununla belə, bu prosesdə iştirak edənlərin çoxu bu günə qədər çox az öyrənilmişdir.

Replikasiya prosesi zamanı “korreksiya” baş verir - yeni sintez edilmiş DNT-yə daxil olan yanlış (tamamlayıcı olmayan cütlər əmələ gətirən) əsasların çıxarılması. Bu proses 109 əsas cütə bir xətaya uyğun gələn son dərəcə yüksək təkrarlama dəqiqliyini təmin edir.

Telomerlər. 1938-ci ildə klassik genetiklər B.MakKlinton və Q.Möller sübut etdilər ki, xromosomların uclarında telomerlər (telos-end, meros-hissə) adlı xüsusi strukturlar mövcuddur.

Alimlər kəşf ediblər ki, rentgen şüalarına məruz qaldıqda yalnız telomerlər müqavimət göstərir. Əksinə, terminal bölmələrdən məhrum olan xromosomlar birləşməyə başlayır ki, bu da ciddi genetik anormallıqlara səbəb olur. Beləliklə, telomerlər xromosomların fərdiliyini təmin edir. Telomerlər sıx şəkildə yığılmışdır (heteroxromatin) və fermentlər (telomeraza, metilaz, endonükleazlar və s.) üçün əlçatmazdır.

Telomerlərin funksiyaları.

1. Mexanik: a) S fazasından sonra bacı xromatidlərin uclarının birləşməsi; b) homoloqların konyuqasiyasını təmin edən xromosomların nüvə membranına fiksasiyası.

2. Stabilizasiya: a) genetik əhəmiyyətli DNT bölmələrinin az replikasiyasından qorunma (telomerlər transkripsiya edilmir); b) qırılan xromosomların uclarının sabitləşməsi. α - talassemiyalı xəstələrdə α - globin genlərində xromosom 16d qırılmaları baş verir və zədələnmiş ucuna telomerik təkrarlar (TTAGGG) əlavə olunur.

3.Gen ifadəsinə təsiri. Telomerlərin yaxınlığında yerləşən genlərin fəaliyyəti azalır. Bu susdurmanın təzahürüdür - transkripsiya səssizliyi.

4. “Sayma funksiyası”. Telomerlər hüceyrə bölünmələrinin sayını hesablayan bir saat cihazı kimi fəaliyyət göstərir. Hər bölmə telomerləri 50-65 bp qısaldır. İnsan embrion hüceyrələrində onların ümumi uzunluğu 10-15 min bp-dir.

Telomerik DNT bu yaxınlarda bioloqların diqqətini çəkdi. İlk tədqiqat obyektləri təkhüceyrəli protozoalar - kirpikli kirpiklərdir (tetrahymena), onlar bir neçə on minlərlə çox kiçik xromosomları və buna görə də bir hüceyrədə çoxlu telomerləri (daha yüksək eukariotlarda hər hüceyrədə 100 telomerdən az olur) ehtiva edir.

Kirpiklərin telomer DNT-sində 6 nukleotid qalıqlarının blokları dəfələrlə təkrarlanır. DNT-nin bir zəncirində 2 timin bloku - 4 guanin (TTGGYG - G-zəncir) və tamamlayıcı zəncir - 2 adenin - 4 sitozin (AACCCC - C-zəncir) var.

Təsəvvür edin ki, insan telomerik DNT-sinin kirpiklilərinkindən cəmi bir hərflə fərqləndiyini və 2 timin - adenin - 3 guanin (TTAGGG) blokları əmələ gətirdiyini kəşf edən alimlərin təəccübünü təsəvvür edin. Üstəlik, bütün məməlilərin, sürünənlərin, suda-quruda yaşayanların, quşların və balıqların telomerlərinin (G - zənciri) TTAGGG bloklarından qurulduğu ortaya çıxdı.

Ancaq burada təəccüblü bir şey yoxdur, çünki telomerik DNT heç bir zülal kodlamır (genləri ehtiva etmir). Bütün orqanizmlərdə telomerlər yuxarıda müzakirə edilən universal funksiyaları yerinə yetirirlər. Telomerik DNT-nin çox mühüm xüsusiyyəti onun uzunluğudur. İnsanlarda 2 ilə 20 min baza cütü arasında dəyişir, bəzi siçan növlərində isə yüz minlərlə əsas cütə çata bilir. Məlumdur ki, telomerlərin yaxınlığında onların fəaliyyətini təmin edən və telomerlərin qurulmasında iştirak edən xüsusi zülallar var.

Sübut edilmişdir ki, normal işləməsi üçün hər bir xətti DNT-də iki telomer olmalıdır: hər ucunda bir telomer.

Prokariotların telomerləri yoxdur - onların DNT-si halqa şəklində bağlıdır.

Hamımız bilirik ki, insanın görünüşü, bəzi vərdişləri və hətta xəstəlikləri irsi xarakter daşıyır. Canlı haqqındakı bütün bu məlumatlar genlərdə kodlanır. Bəs bu bədnam genlər necə görünür, necə işləyir və harada yerləşirlər?

Deməli, istənilən insanın və ya heyvanın bütün genlərinin daşıyıcısı DNT-dir. Bu birləşmə 1869-cu ildə İohann Fridrix Mişer tərəfindən kəşf edilmişdir.Kimyəvi cəhətdən DNT dezoksiribonuklein turşusudur. Bu nə deməkdir? Bu turşu planetimizdəki bütün canlıların genetik kodunu necə daşıyır?

DNT-nin harada yerləşdiyinə baxaraq başlayaq. İnsan hüceyrəsində müxtəlif funksiyaları yerinə yetirən çoxlu orqanoidlər var. DNT nüvədə yerləşir. Nüvə kiçik bir orqanoiddir, xüsusi membranla əhatə olunur və bütün genetik materialın - DNT-nin saxlandığı yerdir.

DNT molekulunun quruluşu necədir?

Əvvəlcə DNT-nin nə olduğuna baxaq. DNT struktur elementlərdən - nukleotidlərdən ibarət çox uzun bir molekuldur. 4 növ nukleotid var - adenin (A), timin (T), guanin (G) və sitozin (C). Nukleotidlər zənciri sxematik olaraq belə görünür: GGAATTCTAAG... Nukleotidlərin bu ardıcıllığı DNT zənciridir.

DNT-nin quruluşu ilk dəfə 1953-cü ildə James Watson və Francis Crick tərəfindən deşifrə edilmişdir.

Bir DNT molekulunda bir-birinin ətrafında spiral şəklində bükülmüş iki nukleotid zənciri var. Bu nukleotid zəncirləri necə bir yerdə qalır və spiral şəklində bükülür? Bu fenomen tamamlayıcılıq xüsusiyyəti ilə bağlıdır. Tamamlayıcılıq o deməkdir ki, yalnız müəyyən nukleotidlər (tamamlayıcı) iki zəncirdə bir-birinin əksinə tapıla bilər. Beləliklə, adeninin qarşısında həmişə timin, guaninin əksinə həmişə yalnız sitozin var. Beləliklə, quanin sitozinə, adenin isə timinə tamamlayıcıdır.Müxtəlif zəncirlərdə bir-birinə əks olan belə cüt nukleotidlərə də tamamlayıcı deyilir.

Sxematik olaraq aşağıdakı kimi göstərilə bilər:

G - C
T - Ə
T - Ə
C - G

Bu tamamlayıcı A - T və G - C cütləri cütün nukleotidləri arasında kimyəvi bağ əmələ gətirir və G və C arasındakı əlaqə A və T arasında olduğundan daha güclüdür. Bağ ciddi şəkildə tamamlayıcı əsaslar arasında formalaşır, yəni formalaşma tamamlayıcı olmayan G və A arasında əlaqə mümkün deyil.

DNT-nin "qablaşdırılması", DNT zəncirinin xromosoma çevrilməsi necədir?

Niyə bu DNT nukleotid zəncirləri də bir-birinin ətrafında bükülür? Bu niyə lazımdır? Fakt budur ki, nukleotidlərin sayı çox böyükdür və belə uzun zəncirləri yerləşdirmək üçün çox yer lazımdır. Bu səbəblə iki DNT zəncirinin bir-birinin ətrafında sarmal şəklində bükülməsi. Bu fenomen spirallaşma adlanır. Spirallaşma nəticəsində DNT zəncirləri 5-6 dəfə qısalır.

Bəzi DNT molekulları bədən tərəfindən aktiv şəkildə istifadə olunur, digərləri isə nadir hallarda istifadə olunur. Spirallaşmaya əlavə olaraq, belə nadir hallarda istifadə olunan DNT molekulları daha da yığcam “qablaşdırmadan” keçir. Bu yığcam qablaşdırma supercoiling adlanır və DNT zəncirini 25-30 dəfə qısaldır!

DNT spiralları necə yığılır?

Supercoiling, bir çubuq və ya iplik makarasının görünüşü və quruluşuna malik olan histon zülallarından istifadə edir. DNT-nin spiral zəncirləri bu "spirallara" - histon zülallarına sarılır. Beləliklə, uzun sap çox kompakt şəkildə qablaşdırılır və çox az yer tutur.

Bu və ya digər DNT molekulundan istifadə etmək lazımdırsa, "açılma" prosesi baş verir, yəni DNT zəncirinin "spool" - histon zülalından (əgər ona sarılırsa) "açılır" və ondan ayrılır. spiral iki paralel zəncirə. Və DNT molekulu belə bükülməmiş vəziyyətdə olduqda, ondan lazımi genetik məlumat oxuna bilər. Üstəlik, genetik məlumat yalnız bükülməmiş DNT zəncirlərindən oxunur!

Çox qıvrılmış xromosomlar toplusu adlanır heterokromatin, və məlumat oxumaq üçün mövcud xromosomlar var euxromatin.

Genlər nədir, onların DNT ilə əlaqəsi nədir?

İndi genlərin nə olduğuna baxaq. Məlumdur ki, bədənimizin qan qrupunu, göz rəngini, saçını, dərisini və bir çox digər xüsusiyyətlərini təyin edən genlər var. Gen, DNT-nin ciddi şəkildə müəyyən edilmiş bir hissəsidir, ciddi şəkildə müəyyən edilmiş birləşmədə düzülmüş müəyyən sayda nukleotidlərdən ibarətdir. Ciddi şəkildə müəyyən edilmiş DNT bölməsində yerləşmə müəyyən bir genin öz yerini təyin etməsi deməkdir və bu yeri dəyişdirmək mümkün deyil. Aşağıdakı müqayisəni aparmaq məqsədəuyğundur: insan müəyyən küçədə, müəyyən evdə və mənzildə yaşayır və insan öz istəyi ilə başqa evə, mənzilə və ya başqa küçəyə köçə bilməz. Bir gendə müəyyən sayda nukleotid o deməkdir ki, hər genin müəyyən sayda nukleotidləri var və onlar daha çox və ya daha az ola bilməz. Məsələn, insulin istehsalını kodlayan gen 60 cüt nukleotiddən ibarətdir; oksitosin hormonunun istehsalını kodlayan gen - 370 cüt nukleotid.

Ciddi nukleotid ardıcıllığı hər bir gen üçün unikaldır və ciddi şəkildə müəyyən edilmişdir. Məsələn, AATTAATA ardıcıllığı insulin istehsalını kodlayan genin bir parçasıdır. İnsulin əldə etmək üçün məhz bu ardıcıllıqdan istifadə olunur, məsələn, adrenalin əldə etmək üçün nukleotidlərin fərqli kombinasiyası istifadə olunur. Yalnız müəyyən bir nukleotid birləşməsinin müəyyən bir "məhsulu" (adrenalin, insulin və s.) kodladığını başa düşmək vacibdir. "Öz yerində" duran müəyyən sayda nukleotidin belə unikal birləşməsi - budur gen.

Genlərə əlavə olaraq, DNT zəncirində "kodlaşdırılmayan ardıcıllıqlar" var. Bu cür kodlaşdırılmayan nukleotid ardıcıllığı genlərin fəaliyyətini tənzimləyir, xromosomların spirallaşmasına kömək edir və genin başlanğıc və son nöqtəsini qeyd edir. Bununla belə, bu günə qədər kodlaşdırılmayan ardıcıllığın əksəriyyətinin rolu qeyri-müəyyən olaraq qalır.

Xromosom nədir? Cinsi xromosomlar

Bir fərdin genlərinin toplusuna genom deyilir. Təbii ki, bütün genom bir DNT-də ola bilməz. Genom 46 cüt DNT molekuluna bölünür. Bir cüt DNT molekuluna xromosom deyilir. Beləliklə, insanlarda bu xromosomların 46-sı var. Hər bir xromosom ciddi şəkildə müəyyən edilmiş genlər toplusunu daşıyır, məsələn, 18-ci xromosomda göz rəngini kodlayan genlər var və s. Xromosomlar bir-birindən uzunluğu və forması ilə fərqlənir. Ən çox yayılmış formalar X və ya Y-dir, lakin başqaları da var. İnsanlarda cüt adlanan eyni formalı iki xromosom var. Belə fərqlərə görə bütün qoşalaşmış xromosomlar nömrələnir - 23 cüt var. Bu o deməkdir ki, 1 nömrəli xromosom cütü, 2 nömrəli cüt, 3 nömrəli və s. Müəyyən bir əlamətdən məsul olan hər bir gen eyni xromosomda yerləşir. Mütəxəssislər üçün müasir təlimatlar genin yerini, məsələn, aşağıdakı kimi göstərə bilər: xromosom 22, uzun qolu.

Xromosomlar arasında hansı fərqlər var?

Xromosomlar bir-birindən başqa nə ilə fərqlənir? Uzun çiyin termini nə deməkdir? X formalı xromosomları götürək. DNT zəncirlərinin kəsişməsi ciddi şəkildə ortada (X) baş verə bilər və ya mərkəzdə deyil. DNT zəncirlərinin belə bir kəsişməsi mərkəzdə baş vermədikdə, kəsişmə nöqtəsinə nisbətən bəzi uclar daha uzun, digərləri isə daha qısa olur. Belə uzun uclara adətən xromosomun uzun qolu, qısa uclarına isə qısa qolu deyilir. Y formalı xromosomlarda qolların çoxunu uzun qollar tutur, qısa olanlar isə çox kiçikdir (onlar hətta sxematik şəkildə göstərilmir).

Xromosomların ölçüləri müxtəlifdir: ən böyüyü 1 və 3 nömrəli cütlərin xromosomları, ən kiçikləri isə 17, 19 nömrəli cütlərdir.

Xromosomlar forma və ölçülərinə əlavə olaraq yerinə yetirdikləri funksiyalara görə də fərqlənirlər. 23 cütün 22 cütü somatik, 1 cütü isə cinsidir. Bunun mənası nədi? Somatik xromosomlar fərdin bütün xarici xüsusiyyətlərini, onun davranış reaksiyalarının xüsusiyyətlərini, irsi psixotipini, yəni hər bir fərdi şəxsin bütün xüsusiyyətlərini və xüsusiyyətlərini müəyyən edir. Bir cüt cinsi xromosom bir insanın cinsini təyin edir: kişi və ya qadın. İnsan cinsi xromosomlarının iki növü var: X (X) və Y (Y). Əgər onlar XX (x - x) kimi birləşdirilirsə - bu qadındır və XY (x - y) varsa - bizdə bir kişi var.

İrsi xəstəliklər və xromosomların zədələnməsi

Bununla belə, genomun "dağıdılması" baş verir və sonra insanlarda genetik xəstəliklər aşkarlanır. Məsələn, 21-ci cüt xromosomda iki deyil, üç xromosom olduqda, insan Daun sindromu ilə doğulur.

Genetik materialın xəstəliyə gətirib çıxarmayan, əksinə, yaxşı xüsusiyyətlər bəxş edən bir çox kiçik "dağıdılması" var. Genetik materialın bütün "dağıdılması" mutasiyalar adlanır. Xəstəliklərə və ya orqanizmin xüsusiyyətlərinin pisləşməsinə səbəb olan mutasiyalar mənfi, yeni faydalı xüsusiyyətlərin əmələ gəlməsinə səbəb olan mutasiyalar isə müsbət hesab olunur.

Ancaq bu gün insanların əziyyət çəkdiyi xəstəliklərin əksəriyyəti ilə irsi olan xəstəlik deyil, yalnız bir meyldir. Məsələn, uşaq atası şəkəri yavaş-yavaş udur. Bu o demək deyil ki, uşaq şəkərli diabetlə doğulacaq, ancaq uşaqda meylli olacaq. Bu o deməkdir ki, uşaq şirniyyat və un məmulatlarından sui-istifadə edərsə, onda şəkərli diabet yaranacaq.

Bu gün sözdə predikativ dərman. Bu tibbi təcrübənin bir hissəsi olaraq, bir insanın meylləri müəyyən edilir (müvafiq genlərin identifikasiyası əsasında) və sonra ona tövsiyələr verilir - hansı pəhrizə riayət etməli, xəstələnməmək üçün iş və istirahət arasında düzgün şəkildə necə alternativ olmalıdır.

DNT-də kodlanmış məlumatları necə oxumaq olar?

DNT-də olan məlumatları necə oxuya bilərsiniz? Öz bədəni ondan necə istifadə edir? DNT özü bir növ matrisdir, lakin sadə deyil, kodlaşdırılmışdır. DNT matrisindən məlumatı oxumaq üçün əvvəlcə xüsusi daşıyıcıya - RNT-yə ötürülür. RNT kimyəvi cəhətdən ribonuklein turşusudur. O, DNT-dən onunla fərqlənir ki, nüvə membranından hüceyrəyə keçə bilir, DNT isə bu qabiliyyətdən məhrumdur (yalnız nüvədə tapıla bilər). Kodlanmış məlumat hüceyrənin özündə istifadə olunur. Beləliklə, RNT kodlaşdırılmış məlumatın nüvədən hüceyrəyə daşıyıcısıdır.

RNT sintezi necə baş verir, RNT istifadə edərək zülal necə sintez olunur?

Məlumatın “oxuması” lazım olan DNT zəncirləri açılır, xüsusi “inşaatçı” ferment onlara yaxınlaşır və DNT zəncirinə paralel tamamlayıcı RNT zəncirini sintez edir. RNT molekulu həmçinin 4 növ nukleotiddən ibarətdir - adenin (A), urasil (U), guanin (G) və sitozin (C). Bu zaman aşağıdakı cütlər bir-birini tamamlayır: adenin - urasil, guanin - sitozin. Gördüyünüz kimi, DNT-dən fərqli olaraq, RNT timin əvəzinə urasildən istifadə edir. Yəni “inşaatçı” ferment belə işləyir: DNT zəncirində A görürsə, o zaman Y-ni RNT zəncirinə, G isə C-yə bağlayır və s. Beləliklə, transkripsiya zamanı hər bir aktiv gendən bir şablon əmələ gəlir - nüvə membranından keçə bilən RNT nüsxəsi.

Müəyyən bir gen tərəfindən kodlanmış zülalın sintezi necə baş verir?

Nüvədən ayrıldıqdan sonra RNT sitoplazmaya daxil olur. Artıq sitoplazmada RNT zülal amin turşularının müvafiq ardıcıllığını RNT məlumatı əsasında sintez edə bilən xüsusi ferment sistemlərinə (ribosomlara) matris kimi daxil edilə bilər. Bildiyiniz kimi, zülal molekulu amin turşularından ibarətdir. Ribosom böyüyən zülal zəncirinə hansı amin turşusunun əlavə ediləcəyini necə bilir? Bu, üçlü kod əsasında edilir. Triplet kodu RNT zəncirinin üç nukleotidinin ardıcıllığının ( üçlü, məsələn, GGU) tək bir amin turşusu (bu halda qlisin) kodu. Hər bir amin turşusu müəyyən bir triplet tərəfindən kodlanır. Beləliklə, ribosom üçlüyü “oxuyur”, RNT-dəki məlumatları oxuduqca sonra hansı amin turşusunun əlavə olunacağını müəyyənləşdirir. Amin turşuları zənciri əmələ gəldikdə, o, müəyyən məkan formasını alır və ona tapşırılan fermentativ, konstruktiv, hormonal və digər funksiyaları yerinə yetirməyə qadir zülala çevrilir.

Hər hansı bir canlı orqanizm üçün protein bir genin məhsuludur. Genlərin bütün müxtəlif xüsusiyyətlərini, keyfiyyətlərini və xarici təzahürlərini təyin edən zülallardır.

DNT-nin quruluşu və funksiyaları

Parametr adı	Məna
Məqalənin mövzusu:	DNT-nin quruluşu və funksiyaları
Rubrika (tematik kateqoriya)	Təhsil

DNT- monomerləri deoksiribonukleotidlər olan bir polimer. 1953-cü ildə ikiqat spiral şəklində DNT molekulunun fəza quruluşunun modeli təklif edilmişdir. C. Uotson və F. Krik (bu modeli qurmaq üçün M. Wilkins, R. Franklin, E. Chargaff-ın əsərlərindən istifadə etdilər).

DNT molekulu iki polinükleotid zəncirindən əmələ gəlmiş, spiral şəklində bir-birinin ətrafında və birlikdə xəyali bir ox ətrafında bükülmüşdür, ᴛ.ᴇ. qoşa spiraldır (bəzi DNT tərkibli viruslar istisna olmaqla, tək zəncirli DNT-yə malikdir). DNT cüt spiralının diametri 2 nm, qonşu nukleotidlər arasındakı məsafə 0,34 nm-dir və spiralın hər döngəsində 10 nukleotid cütü olur. Molekulun uzunluğu bir neçə santimetrə çata bilər. Molekulyar çəki - onlarla və yüz milyonlarla. İnsan hüceyrəsinin nüvəsindəki DNT-nin ümumi uzunluğu təqribən 2 m-dir.Eukaryotik hüceyrələrdə DNT zülallarla komplekslər əmələ gətirir və spesifik məkan konformasiyasına malikdir.

DNT monomeri - nukleotid (deoksiribonukleotid)- üç maddənin qalıqlarından ibarətdir: 1) azotlu əsas, 2) beş karbon monosaxarid (pentoza) və 3) fosfor turşusu. Nuklein turşularının azotlu əsasları pirimidinlər və purinlər siniflərinə aiddir. DNT pirimidin əsasları(molekulunda bir halqa var) - timin, sitozin. Purin əsasları(iki üzük var) - adenin və guanin.

DNT nukleotid monosaxaridi deoksiribozadır.

Nukleotidin adı müvafiq bazanın adından götürülür. Nukleotidlər və azotlu əsaslar böyük hərflərlə göstərilir.

Polinükleotid zənciri nukleotidlərin kondensasiyası reaksiyaları nəticəsində əmələ gəlir. Bu halda, bir nukleotidin dezoksiriboza qalığının 3"-karbonu ilə digərinin fosfor turşusu qalığı arasında; fosfoester bağı(güclü kovalent bağlar kateqoriyasına aiddir). Polinükleotid zəncirinin bir ucu 5" karbonla (5" ucu adlanır), digəri 3" karbonla (3" ucu) bitir.

Nukleotidlərin bir zəncirinin qarşısında ikinci bir zəncir var. Bu iki zəncirdə nukleotidlərin düzülüşü təsadüfi deyil, ciddi şəkildə müəyyən edilmişdir: timin həmişə digər zəncirdə bir zəncirin adeninin qarşısında, sitozin isə həmişə guaninin əksinə yerləşir, adenin və timin arasında və arasında iki hidrogen bağı yaranır. guanin və sitozin - üç hidrogen bağı. Müxtəlif DNT zəncirlərinin nukleotidlərinin ciddi şəkildə sıralandığı (adenin - timin, guanin - sitozin) və seçici olaraq bir-biri ilə bağlandığı nümunə adətən adlanır. tamamlayıcılıq prinsipi. Qeyd edək ki, C.Vatson və F.Krik tamamlayıcılıq prinsipini E.Çarqafın əsərləri ilə tanış olduqdan sonra başa düşmüşlər. E. Chargaff, müxtəlif orqanizmlərin çoxlu sayda toxuma və orqanları nümunələrini tədqiq edərək, hər hansı bir DNT fraqmentində guaninin qalıqlarının tərkibinin həmişə sitozinin, adeninin isə timin tərkibinə tam uyğun olduğunu müəyyən etdi ( "Chargaff qaydası"), lakin bu faktı izah edə bilmir.

Komplementarlıq prinsipindən belə çıxır ki, bir zəncirin nukleotid ardıcıllığı digərinin nukleotid ardıcıllığını təyin edir.

DNT zəncirləri antiparaleldir (çox istiqamətli), ᴛ.ᴇ. müxtəlif zəncirlərin nukleotidləri əks istiqamətlərdə yerləşir və buna görə də bir zəncirin 3" ucunun qarşısında digərinin 5" ucu yerləşir. DNT molekulunu bəzən spiral pilləkənlə müqayisə edirlər. Bu pilləkənin "qorxusu" şəkər-fosfat onurğasıdır (dezoksiriboza və fosfor turşusunun alternativ qalıqları); "Addımlar" tamamlayıcı azotlu əsaslardır.

DNT funksiyası- irsi məlumatların saxlanması və ötürülməsi.

DNT-nin quruluşu və funksiyaları - anlayışı və növləri. "DNT-nin strukturu və funksiyaları" kateqoriyasının təsnifatı və xüsusiyyətləri 2017, 2018.

Bu yazıda DNT-nin bioloji rolunu öyrənə bilərsiniz. Beləliklə, bu abbreviatura məktəbdən bəri hər kəsə tanışdır, lakin hər kəs bunun nə olduğu barədə bir fikrə sahib deyil. Məktəb biologiya kursundan sonra yaddaşda yalnız genetika və irsiyyət haqqında minimal biliklər qalır, çünki uşaqlara bu mürəkkəb mövzu yalnız səthi şəkildə öyrədilir. Amma bu bilik (DNT-nin bioloji rolu, onun orqanizmə təsiri) inanılmaz dərəcədə faydalı ola bilər.

Gəlin ondan başlayaq ki, nuklein turşuları mühüm funksiyanı yerinə yetirirlər, yəni həyatın davamlılığını təmin edirlər. Bu makromolekullar iki formada olur:

DNT (DNT);
RNT (RNT).

Onlar orqanizmin hüceyrələrinin quruluşu və fəaliyyəti üçün genetik planın ötürücüləridir. Onlar haqqında daha ətraflı danışaq.

DNT və RNT

kimi mürəkkəb məsələlərlə hansı elm sahəsinin məşğul olduğundan başlayaq:

saxlama prinsiplərinin öyrənilməsi;
onun həyata keçirilməsi;
yayım;
biopolimerlərin strukturunun öyrənilməsi;
onların funksiyaları.

Bütün bunları molekulyar biologiya öyrənir. DNT və RNT-nin bioloji rolu nədir sualına cavabı məhz biologiya elmlərinin bu sahəsində tapmaq olar.

Nukleotidlərdən əmələ gələn bu yüksək molekulyar ağırlıqlı birləşmələrə “nuklein turşuları” deyilir. Burada fərdin inkişafını, böyüməsini və irsiyyətini təyin edən bədən haqqında məlumatlar saxlanılır.

Dezoksiribonuklein turşusunun kəşfi 1868-ci ilə təsadüf edir. Sonra elm adamları onları leykositlərin və moose sperma nüvələrində aşkar edə bildilər. Sonrakı araşdırmalar göstərdi ki, DNT bütün bitki və heyvan hüceyrələrində tapıla bilər. DNT modeli 1953-cü ildə təqdim edildi və kəşfə görə Nobel mükafatı 1962-ci ildə verildi.

DNT

Bu bölməyə 3 növ makromolekulun olması ilə başlayaq:

deoksiribonuklein turşusu;
ribonuklein turşusu;
zülallar.

İndi biz DNT-nin quruluşuna və bioloji roluna daha yaxından nəzər salacağıq. Beləliklə, bu biopolimer irsiyyət, təkcə daşıyıcının deyil, həm də bütün əvvəlki nəsillərin inkişaf xüsusiyyətləri haqqında məlumat ötürür. - nukleotid. Beləliklə, DNT genetik kodu ehtiva edən xromosomların əsas komponentidir.

Bu məlumatın ötürülməsi necə mümkündür? Məsələ bu makromolekulların özlərini çoxaltmaq qabiliyyətidir. Onların sayı sonsuzdur, bu, onların böyük ölçüləri və nəticədə çox sayda müxtəlif nukleotid ardıcıllığı ilə izah edilə bilər.

DNT quruluşu

DNT-nin hüceyrədəki bioloji rolunu başa düşmək üçün bu molekulun quruluşu ilə tanış olmaq lazımdır.

Ən sadəindən başlayaq, onların strukturunda olan bütün nukleotidlər üç komponentdən ibarətdir:

azotlu əsas;
pentoza şəkər;
fosfat qrupu.

DNT molekulunda hər bir fərdi nukleotid bir azotlu əsas ehtiva edir. Bu, tamamilə dörd mümkündən hər hansı biri ola bilər:

A (adenin);
G (guanin);
C (sitozin);
T (timin).

A və G purinlər, C, T və U (urasil) isə piramidinlərdir.

Azotlu əsasların nisbəti üçün Chargaff qaydaları adlanan bir neçə qayda var.

A = T.
G = C.
(A + G = T + C) bütün naməlumları sola köçürə və əldə edə bilərik: (A + G)/(T + C) = 1 (biologiyadan məsələlərin həlli zamanı bu düstur ən əlverişlidir).
A + C = G + T.
Qiymət (A + C)/(G + T) sabitdir. İnsanlarda bu 0,66-dır, lakin, məsələn, bakteriyalarda 0,45-dən 2,57-ə qədərdir.

Hər bir DNT molekulunun quruluşu burulmuş qoşa spirala bənzəyir. Polinükleotid zəncirlərinin antiparalel olduğunu unutmayın. Yəni bir zəncirdə nukleotid cütlərinin düzülüşü digər zəncirdən fərqli ardıcıllığa malikdir. Bu spiralın hər döngəsində 10 cüt nukleotid var.

Bu zəncirlər bir-birinə necə bağlıdır? Niyə molekul güclüdür və parçalanmır? Söhbət azotlu əsaslar (A və T arasında - iki, G və C arasında - üç) və hidrofobik qarşılıqlı əlaqə arasındakı hidrogen bağından gedir.

Bu bölməni yekunlaşdırmaq üçün qeyd etmək istərdim ki, DNT uzunluğu 0,25-200 nm arasında dəyişən ən böyük üzvi molekullardır.

Tamamlayıcılıq

Gəlin cüt birləşmələrə daha yaxından nəzər salaq. Artıq dedik ki, azotlu əsasların cütləri xaotik şəkildə deyil, ciddi ardıcıllıqla əmələ gəlir. Beləliklə, adenin yalnız timinlə, guanin isə yalnız sitozinə bağlana bilər. Molekulun bir zəncirindəki cütlərin bu ardıcıl düzülüşü onların digərində düzülməsini diktə edir.

Yeni bir DNT molekulu yaratmaq üçün replikasiya və ya ikiqat artarkən, “tamamlayıcılıq” adlanan bu qaydaya əməl edilməlidir. Chargaff qaydalarının xülasəsində qeyd olunan aşağıdakı nümunəni görə bilərsiniz - aşağıdakı nukleotidlərin sayı eynidir: A və T, G və C.

Replikasiya

İndi DNT replikasiyasının bioloji rolundan danışaq. Gəlin ondan başlayaq ki, bu molekulun özünü çoxaltmaq üçün bu unikal qabiliyyəti var. Bu termin bir qız molekulunun sintezinə aiddir.

1957-ci ildə bu prosesin üç modeli təklif edildi:

konservativ (orijinal molekul qorunub saxlanılır və yenisi əmələ gəlir);
yarı konservativ (orijinal molekulun monozəncirlərə parçalanması və onların hər birinə tamamlayıcı əsasların əlavə edilməsi);
dağılmış (molekulun çürüməsi, fraqmentlərin təkrarlanması və təsadüfi qaydada toplanması).

Replikasiya prosesi üç mərhələdən ibarətdir:

başlanğıc (helikaz fermentindən istifadə edərək DNT bölmələrinin açılması);
uzanma (nükleotidlərin əlavə edilməsi ilə zəncirin uzadılması);
xitam (lazım olan uzunluğa nail olmaq).

Bu mürəkkəb proses xüsusi funksiyaya, yəni bioloji rola malikdir - genetik məlumatın dəqiq ötürülməsini təmin edir.

RNT

Biz sizə DNT-nin bioloji rolunun nə olduğunu söylədik, indi nəzərdən keçirməyə (yəni RNT) keçməyi təklif edirik.

Bu hissəyə bu molekulun DNT-dən heç də az əhəmiyyət kəsb etmədiyindən başlayaq. Biz onu tamamilə hər hansı bir orqanizmdə, prokaryotik və eukaryotik hüceyrələrdə aşkar edə bilərik. Bu molekul hətta bəzi viruslarda da müşahidə olunur (söhbət RNT viruslarından gedir).

RNT-nin fərqli bir xüsusiyyəti tək molekul zəncirinin olmasıdır, lakin DNT kimi dörd azotlu əsasdan ibarətdir. Bu halda belədir:

adenin (A);
urasil (U);
sitozin (C);
guanin (G).

Bütün RNT-lər üç qrupa bölünür:

adətən məlumat adlanan matris (qısaltma iki formada mümkündür: mRNA və ya mRNA);
ribosomal (rRNT).

Funksiyalar

DNT-nin bioloji rolunu, onun strukturunu və RNT-nin xüsusiyyətlərini başa düşərək, ribonuklein turşularının xüsusi missiyalarına (funksiyalarına) keçməyi təklif edirik.

Əsas vəzifəsi məlumatı DNT molekulundan nüvənin sitoplazmasına ötürmək olan mRNT və ya mRNT ilə başlayaq. Həmçinin, mRNT protein sintezi üçün bir şablondur. Bu tip molekulların faizinə gəlincə, o, kifayət qədər aşağıdır (təxminən 4%).

Hüceyrədəki rRNT faizi isə 80. Onlar ribosomların əsasını təşkil etdikləri üçün zəruridirlər. Ribosomal RNT protein sintezində və polipeptid zəncirinin yığılmasında iştirak edir.

Amin turşusu zəncirini quran adapter amin turşularını zülal sintezi sahəsinə köçürən tRNT-dir. Hüceyrədəki faiz nisbəti təxminən 15% -dir.

Bioloji rol

Xülasə etmək üçün: DNT-nin bioloji rolu nədir? Bu molekulun kəşfi zamanı bu mövzuda açıq məlumat verə bilmədilər, lakin indi də DNT və RNT-nin əhəmiyyəti haqqında hər şey məlum deyil.

Əgər ümumi bioloji əhəmiyyətindən danışırıqsa, onda onların rolu irsi məlumatları nəsildən-nəslə ötürmək, zülal sintezi və zülal strukturlarının kodlaşdırılmasıdır.

Bir çox insanlar bu versiyanı da ifadə edirlər: bu molekullar canlıların təkcə bioloji deyil, həm də mənəvi həyatı ilə bağlıdır. Metafiziklərin fikrincə, DNT keçmiş həyat təcrübələrini və ilahi enerjini ehtiva edir.

Kimyəvi quruluşuna görə DNT ( Deoksiribonuklein turşusu) edir biopolimer monomerləri olan nukleotidlər. Yəni DNT-dir polinükleotid. Üstəlik, bir DNT molekulu adətən bir spiral xətt boyunca bir-birinə nisbətən bükülmüş iki zəncirdən ibarətdir (çox vaxt "spiral bükülmüş" adlanır) və bir-birinə hidrogen bağları ilə bağlanır.

Zəncirlər həm sola, həm də sağa (ən çox) tərəfə bükülə bilər.

Bəzi viruslar tək zəncirli DNT-yə malikdir.

Hər bir DNT nukleotidi 1) azotlu əsasdan, 2) dezoksiribozadan, 3) fosfor turşusu qalığından ibarətdir.

İkiqat sağ əlli DNT spiral

DNT-nin tərkibinə aşağıdakılar daxildir: adenin, guanin, timin Və sitozin. Adenin və guanin var purinlər, və timin və sitozin - üçün pirimidinlər. Bəzən DNT-də adətən RNT üçün xarakterik olan urasil olur, burada timini əvəz edir.

DNT molekulunun bir zəncirinin azotlu əsasları digərinin azotlu əsasları ilə ciddi şəkildə tamamlayıcılıq prinsipinə uyğun olaraq bağlanır: adenin yalnız timinlə (bir-biri ilə iki hidrogen rabitəsi yaradır), quanin isə yalnız sitozinlə (üç bağ).

Nukleotidin özündə olan azotlu əsas siklik formanın ilk karbon atomuna bağlıdır. deoksiriboza, pentozadır (beş karbon atomu olan bir karbohidrat). Bağ kovalent, qlikoziddir (C-N). Ribozadan fərqli olaraq dezoksiribozada hidroksil qruplarından biri yoxdur. Dezoksiriboza halqası dörd karbon atomu və bir oksigen atomundan əmələ gəlir. Beşinci karbon atomu halqanın xaricindədir və oksigen atomu vasitəsilə fosfor turşusu qalığına bağlanır. Həmçinin, üçüncü karbon atomunda oksigen atomu vasitəsilə qonşu nukleotidin fosfor turşusu qalığı bağlanır.

Beləliklə, DNT-nin bir zəncirində bitişik nukleotidlər bir-birinə dezoksiriboza və fosfor turşusu (fosfodiester bağı) arasında kovalent bağlarla bağlıdır. Fosfat-dezoksiriboza onurğa sütunu əmələ gəlir. Ona perpendikulyar, digər DNT zəncirinə doğru yönəldilmiş azotlu əsaslar var ki, onlar ikinci zəncirin əsasları ilə hidrogen bağları ilə birləşirlər.

DNT-nin quruluşu belədir ki, hidrogen bağları ilə bağlanan zəncirlərin onurğa sütunları müxtəlif istiqamətlərə yönəldilir (“çox istiqamətli”, “antiparalel” deyirlər). Birinin dezoksiribozun beşinci karbon atomu ilə əlaqəli fosfor turşusu ilə bitdiyi tərəfdə, digəri "sərbəst" üçüncü karbon atomu ilə bitir. Yəni bir zəncirin skeleti digərinə nisbətən tərs çevrilir. Beləliklə, DNT zəncirlərinin quruluşunda 5" uc və 3" ucluq fərqlənir.

DNT replikasiyası (ikiqat) zamanı yeni zəncirlərin sintezi həmişə onların 5-ci ucundan üçüncü ucuna qədər davam edir, çünki yeni nukleotidlər yalnız sərbəst üçüncü uca əlavə edilə bilər.

Nəhayət (dolayı yolla RNT vasitəsilə), DNT zəncirindəki hər üç ardıcıl nukleotid bir protein amin turşusunu kodlayır.

DNT molekulunun strukturunun kəşfi 1953-cü ildə F.Crick və D.Watsonun işi sayəsində baş verdi (buna digər alimlərin ilkin işləri də kömək etdi). Baxmayaraq ki, DNT hələ 19-cu əsrdə kimyəvi maddə kimi tanınırdı. 20-ci əsrin 40-cı illərində DNT-nin genetik məlumatın daşıyıcısı olduğu aydın oldu.

İkiqat sarmal DNT molekulunun ikincil quruluşu hesab olunur. Eukaryotik hüceyrələrdə DNT-nin böyük miqdarı xromosomlarda yerləşir, burada zülallar və digər maddələrlə əlaqələndirilir və eyni zamanda daha sıx şəkildə qablaşdırılır.