Тірі материяның вирустардан бастап жоғары ұйымдасқан жануарларға (соның ішінде адамдарға) дейін бірегей тұқым қуалайтын аппараты бар екені белгілі. Ол нуклеин қышқылдарының екі түрінің молекулаларымен ұсынылған: дезоксирибонуклеиндік және рибонуклеиндік. Бұл органикалық заттарда көбею кезінде ата-анадан ұрпаққа берілетін ақпарат кодталады. Бұл жұмыста біз жасушадағы ДНҚ мен РНҚ-ның құрылымын да, қызметін де зерттейміз, сонымен қатар тірі материяның тұқым қуалаушылық қасиеттерін беру процестерінің негізінде жатқан механизмдерді қарастырамыз.
Анықталғандай, нуклеин қышқылдарының қасиеттері, олардың кейбір ортақ белгілері болғанымен, көптеген жағынан ерекшеленеді. Сондықтан біз организмдердің әртүрлі топтарының жасушаларында осы биополимерлер атқаратын ДНҚ мен РНҚ функцияларын салыстырамыз. Жұмыста берілген кесте олардың негізгі айырмашылығы неде екенін түсінуге көмектеседі.
Нуклеин қышқылдары –күрделі биополимерлер
20 ғасырдың басында орын алған молекулалық биология саласындағы жаңалықтар, атап айтқанда, дезоксирибонуклеин қышқылының құрылымын декодтау қазіргі заманғы цитологияның, генетиканың, биотехнологияның және генетиканың дамуына серпін болды. инженерия. Органикалық химия тұрғысынан ДНҚ және РНҚ бірнеше рет қайталанатын бірліктерден – мономерлерден тұратын макромолекулярлық заттар, оларды нуклеотидтер деп те атайды. Олардың кеңістіктік өзін-өзі ұйымдастыруға қабілетті тізбектерді құра отырып, өзара байланысты екені белгілі.
Мұндай ДНҚ макромолекулалары көбінесе гистондар деп аталатын ерекше қасиеттері бар арнайы ақуыздармен байланысады. Нуклеопротеиндік кешендер арнайы құрылымдарды – нуклеосомаларды құрайды, олар өз кезегінде хромосомалардың құрамына кіреді. Нуклеин қышқылдары жасушаның ядросында да, цитоплазмасында да болады, оның кейбір органоидтарында, мысалы, митохондрияларда немесе хлоропластарда болады.
Тұқым қуалаушылық субстанциясының кеңістіктік құрылымы
ДНҚ мен РНҚ қызметін түсіну үшін олардың құрылымының ерекшеліктерін егжей-тегжейлі түсіну керек. Белоктар сияқты нуклеин қышқылдары да макромолекулалардың ұйымдастырылуының бірнеше деңгейіне ие. Біріншілік құрылым полинуклеотидтік тізбектермен ұсынылған, екіншілік және үшінші реттік конфигурациялар байланыстың пайда болатын коваленттік түріне байланысты өздігінен күрделенеді. Молекулалардың кеңістіктік пішінін сақтауда ерекше рөлді сутектік байланыстар, сонымен қатар ван-дер-Ваальс әрекеттесу күштері алады. Нәтиже - ықшамДНҚ-ның суперкоир деп аталатын құрылымы.
Нуклеин қышқылының мономерлері
ДНҚ, РНҚ, белоктар және басқа органикалық полимерлердің құрылымы мен қызметтері олардың макромолекулаларының сапалық және сандық құрамына байланысты. Нуклеин қышқылдарының екі түрі де нуклеотидтер деп аталатын құрылыс блоктарынан тұрады. Химия курсынан белгілі болғандай, заттың құрылымы оның функцияларына міндетті түрде әсер етеді. ДНҚ мен РНҚ ерекшелік емес. Қышқылдың түрі және оның жасушадағы рөлі нуклеотидтік құрамына байланысты екені белгілі болды. Әрбір мономер үш бөліктен тұрады: азотты негіз, көмірсу және фосфор қышқылының қалдығы. ДНҚ үшін азотты негіздердің төрт түрі бар: аденин, гуанин, тимин және цитозин. РНҚ молекулаларында олар сәйкесінше аденин, гуанин, цитозин және урацил болады. Көмірсулар пентозаның әртүрлі түрлерімен ұсынылған. Рибонуклеин қышқылында рибоза, ал ДНҚ құрамында оның дезоксирибоза деп аталатын оттегісізденген түрі бар.
Дезоксирибонуклеин қышқылының ерекшеліктері
Алдымен ДНҚ-ның құрылымы мен функцияларын қарастырамыз. Қарапайым кеңістіктік конфигурацияға ие РНҚ келесі бөлімде бізбен зерттелетін болады. Сонымен, екі полинуклеотидті жіп азотты негіздер арасында пайда болған сутектік байланыстардың қайталануы арқылы бірге ұсталады. «Аденин – тимин» жұбында екі, ал «гуанин – цитозин» жұбында үш сутектік байланыс бар.
Пурин және пиримидин негіздерінің консервативті сәйкестігі болдыЭ. Чаргафф ашқан және оны толықтыру принципі деп атаған. Бір тізбекте нуклеотидтер пентоз бен іргелес нуклеотидтердің ортофосфор қышқылының қалдығы арасында түзілетін фосфодиэфирлік байланыстар арқылы байланысады. Екі тізбектің спиральдық формасы нуклеотидтердің бөлігі болып табылатын сутегі мен оттегі атомдары арасында пайда болатын сутегі байланыстары арқылы сақталады. Эукариоттық жасушалардың ядролық ДНҚ-сына жоғары – үшінші реттік құрылым (суперкоир) тән. Бұл пішінде ол хроматинде болады. Дегенмен, бактериялар мен ДНҚ бар вирустарда белоктармен байланысы жоқ дезоксирибонуклеин қышқылы бар. Ол сақина тәрізді пішінмен ұсынылған және плазмида деп аталады.
Митохондриялар мен хлоропласттардың ДНҚ-сы, өсімдік және жануарлар жасушаларының органоидтары бірдей көрінеді. Әрі қарай, біз ДНҚ мен РНҚ функцияларының бір-бірінен қалай ерекшеленетінін анықтаймыз. Төмендегі кесте нуклеин қышқылдарының құрылымы мен қасиеттеріндегі осы айырмашылықтарды көрсетеді.
Рибонуклеин қышқылы
РНҚ молекуласы ядрода да, жасуша цитоплазмасында да орналасуы мүмкін бір полинуклеотидті тізбектен тұрады (кейбір вирустардың қос тізбекті құрылымдары ерекше). Рибонуклеин қышқылдарының бірнеше түрі бар, олар құрылымы мен қасиеттері бойынша ерекшеленеді. Осылайша, хабаршы РНҚ ең жоғары молекулалық салмаққа ие. Ол гендердің бірінде жасуша ядросында синтезделеді. мРНҚ-ның міндеті – ақуыздың құрамы туралы ақпаратты ядродан цитоплазмаға беру. Нуклеин қышқылының тасымалдау формасы ақуыз мономерлерін бекітеді– аминқышқылдары – және оларды биосинтез орнына жеткізеді.
Соңында рибосомалық РНҚ ядрошықта түзіліп, белок синтезіне қатысады. Көріп отырғаныңыздай, ДНҚ мен РНҚ-ның жасушалық метаболизмдегі қызметтері алуан түрлі және өте маңызды. Олар, ең алдымен, тұқым қуалаушылық субстанциясының молекулалары ағзаларда болатын жасушаларға байланысты болады. Сонымен, вирустарда рибонуклеин қышқылы тұқым қуалайтын ақпаратты тасымалдаушы ретінде әрекет ете алады, ал эукариоттық организмдердің жасушаларында мұндай қабілет тек дезоксирибонуклеин қышқылында болады.
ДНҚ мен РНҚ-ның ағзадағы қызметі
Маңыздылығы бойынша нуклеин қышқылдары белоктармен бірге ең маңызды органикалық қосылыстар болып табылады. Олар ата-анадан ұрпаққа тұқым қуалайтын қасиеттер мен белгілерді сақтайды және береді. ДНҚ мен РНҚ қызметінің айырмашылығын анықтайық. Төмендегі кесте бұл айырмашылықтарды толығырақ көрсетеді.
| Көру | Торға қою | Конфигурация | Функция |
| ДНҚ | core | суперспирал | тұқым қуалайтын ақпаратты сақтау және беру |
| ДНҚ |
митохондрия хлоропластар |
дөңгелек (плазмида) | тұқым қуалайтын ақпаратты жергілікті тасымалдау |
| iRNA | цитоплазма | сызықты | геннен ақпаратты жою |
| tRNA | цитоплазма | екінші | амин қышқылдарының тасымалдануы |
| rRNA | өзегі жәнецитоплазма | сызықты | рибосомалардың түзілуі |
Вирустардың тұқымқуалаушылық субстанциясының белгілері қандай?
Вирустардың нуклеин қышқылдары бір жіпті де, қос тізбекті де спираль немесе сақина түрінде болуы мүмкін. Д. Балтимордың классификациясы бойынша микроәлемнің бұл объектілерінде бір немесе екі тізбектен тұратын ДНҚ молекулалары болады. Бірінші топқа герпес қоздырғыштары мен аденовирустар жатады, ал екіншісіне, мысалы, парвовирустар жатады.
ДНҚ және РНҚ вирустарының функциялары жасушаға өздерінің тұқым қуалайтын ақпаратын еніп, вирустық нуклеин қышқылы молекулаларының репликация реакцияларын жүргізу және қабылдаушы жасушаның рибосомаларында белок бөлшектерін жинақтау болып табылады. Нәтижесінде бүкіл жасушалық метаболизм паразиттерге толығымен бағынады, олар тез көбейіп, жасушаны өлімге әкеледі.
РНҚ вирустары
Вирусологияда бұл ағзаларды бірнеше топқа бөлу әдетке айналған. Сонымен, біріншіге бір тізбекті (+) РНҚ деп аталатын түрлер кіреді. Олардың нуклеин қышқылы эукариоттық жасушалардың хабаршы РНҚ-сы сияқты функцияларды орындайды. Басқа топқа бір тізбекті (-) РНҚ жатады. Біріншіден, транскрипция олардың молекулаларымен бірге жүреді, бұл (+) РНҚ молекулаларының пайда болуына әкеледі, ал олар, өз кезегінде, вирустық ақуыздарды жинақтау үшін үлгі ретінде қызмет етеді.
Жоғарыда айтылғандарға сүйене отырып, барлық организмдер, соның ішінде вирустар үшін ДНҚ мен РНҚ-ның қызметтері қысқаша сипатталады: ағзаның тұқым қуалаушылық белгілері мен қасиеттерін сақтау және оларды ұрпаққа әрі қарай беру.
