Бұл мақалада сіз ДНҚ-ның биологиялық рөлін біле аласыз. Сонымен, бұл аббревиатура мектептегі орындықта бәріне таныс, бірақ оның не екенін бәрі бірдей біле бермейді. Мектептегі биология курсынан кейін генетика мен тұқым қуалаушылық туралы ең аз білім есте қалады, өйткені балаларға бұл күрделі тақырып тек үстірт беріледі. Бірақ бұл білім (ДНҚ-ның биологиялық рөлі, оның ағзаға әсері) керемет пайдалы болуы мүмкін.
Нуклеин қышқылдарының маңызды қызмет атқаратынынан бастайық, яғни олар өмірдің үздіксіздігін қамтамасыз етеді. Бұл макромолекулалар екі түрде ұсынылған:
- ДНҚ (ДНҚ);
- РНҚ (РНҚ).
Олар дене жасушаларының құрылымы мен жұмыс істеуіне арналған генетикалық жоспардың таратқыштары. Олар туралы толығырақ сөйлесейік.
ДНҚ және РНҚ
Мұндай кешенмен ғылымның қай саласы айналысатынын бастайықсияқты сұрақтар:
- тұқым қуалайтын ақпаратты сақтау принциптерін зерттеу;
- оны жүзеге асыру;
- беру;
- биополимерлердің құрылымын зерттеу;
- олардың функциялары.
Мұның барлығын молекулалық биология зерттейді. Дәл осы биология ғылымының саласында ДНҚ мен РНҚ-ның биологиялық рөлі қандай деген сұраққа жауап табуға болады.
Нуклеотидтерден түзілген бұл макромолекулярлық қосылыстар «нуклеин қышқылдары» деп аталады. Дәл осы жерде жеке тұлғаның дамуын, өсуін және тұқымқуалаушылықты анықтайтын ағза туралы ақпарат сақталады.
Дезоксирибонуклеин және рибонуклеин қышқылының ашылуы 1868 жылға сәйкес келеді. Содан кейін ғалымдар оларды лейкоциттердің ядроларында және бұланның сперматозоидтарында анықтай алды. Кейінгі зерттеулер ДНҚ өсімдіктер мен жануарлар табиғатының барлық жасушаларында болатынын көрсетті. ДНҚ моделі 1953 жылы ұсынылды және ашу үшін Нобель сыйлығы 1962 жылы берілді.
ДНҚ
Бұл бөлімді макромолекулалардың барлығы 3 түрі бар екендігімен бастайық:
- дезоксирибонуклеин қышқылы;
- рибонуклеин қышқылы;
- белоктар.
Енді біз ДНҚ-ның құрылымын, биологиялық рөлін егжей-тегжейлі қарастырамыз. Сонымен, бұл биополимер тек тасымалдаушының ғана емес, сонымен қатар барлық алдыңғы ұрпақтардың тұқымқуалаушылық, даму ерекшеліктері туралы мәліметтерді береді. ДНҚ мономері нуклеотид болып табылады. Осылайша, ДНҚ хромосомалардың негізгі құрамдас бөлігі болып табылады, оның құрамында генетикалық код бар.
Мұның берілуі қалайақпарат? Барлық мәселе осы макромолекулалардың өзін-өзі көбейту қабілетінде жатыр. Олардың саны шексіз, мұны олардың үлкен өлшемдерімен және нәтижесінде әртүрлі нуклеотидтер тізбегінің көптігімен түсіндіруге болады.
ДНҚ құрылымы
Жасушадағы ДНҚ-ның биологиялық рөлін түсіну үшін бұл молекуланың құрылымымен танысу керек.
Ең қарапайымнан бастайық, олардың құрылымындағы барлық нуклеотидтер үш компоненттен тұрады:
- азотты негіз;
- пентозалық қант;
- фосфат тобы.
ДНҚ молекуласындағы әрбір жеке нуклеотидте бір азотты негіз болады. Ол мүмкін болатын төрт нұсқаның кез келгені болуы мүмкін:
- A (аденин);
- G (гуанин);
- C (цитозин);
- T (тимин).
A және G - пуриндер, ал C, T және U (урацил) - пирамидиндер.
Азотты негіздердің қатынасы үшін Чаргафф ережелері деп аталатын бірнеше ережелер бар.
- A=T.
- G=C.
- (A + G=T + C) біз барлық белгісіздерді сол жаққа көшіре аламыз және мынаны аламыз: (A + G) / (T + C)=1 (бұл формула есептерді шешуде ең қолайлы болып табылады биология).
- A + C=G + T.
- (A + C)/(G + T) мәні тұрақты. Адамдарда бұл 0,66, бірақ, мысалы, бактерияларда 0,45-тен 2,57-ге дейін.
Әрбір ДНҚ молекуласының құрылымы қос бұралған спиральға ұқсайды. Полинуклеотидтік тізбектер антипараллельді екенін ескеріңіз. Яғни, нуклеотидтің орналасуыбір жіптегі жұптар екіншісіне қарағанда кері тәртіпте болады. Бұл спиральдың әрбір айналымында 10 жұп нуклеотид болады.
Бұл шынжырлар бір-біріне қалай бекітілген? Неліктен молекула күшті және ыдырамайды? Мұның бәрі азотты негіздер арасындағы сутектік байланыс (А мен Т арасында - екі, G мен С арасында - үш) және гидрофобты әрекеттесу туралы.
Бөлімнің соңында ДНҚ ең үлкен органикалық молекула екенін, оның ұзындығы 0,25-тен 200 нм-ге дейін өзгеретінін атап өткім келеді.
Толықтырғыш
Жұптық облигацияларды толығырақ қарастырайық. Азотты негіздердің жұптары ретсіз емес, қатаң реттілікпен түзілетінін жоғарыда айттық. Демек, аденин тек тиминмен, ал гуанин тек цитозинмен ғана байланыса алады. Молекуланың бір тізбегіндегі жұптардың бұл ретті орналасуы олардың екіншісінде орналасуын белгілейді.
Жаңа ДНҚ молекуласын құру үшін репликациялау немесе екі еселеу кезінде «комплементарлық» деп аталатын бұл ереже міндетті түрде сақталады. Чаргафф ережелерінің қысқаша мазмұнында айтылған келесі заңдылықты байқай аласыз - келесі нуклеотидтердің саны бірдей: A және T, G және C.
Репликация
Енді ДНҚ репликациясының биологиялық рөліне тоқталайық. Бұл молекуланың өзін-өзі көбейту мүмкіндігі бар екенінен бастайық. Бұл термин еншілес молекуланың синтезіне қатысты.
1957 жылы бұл процестің үш үлгісі ұсынылды:
- консервативті (бастапқы молекула сақталады және жаңасы түзіледі);
- жартылай консервативті(бастапқы молекуланы монотізбектерге бөлу және олардың әрқайсысына қосымша негіздерді қосу);
- дисперсті (молекулярлық ыдырау, фрагменттердің репликациясы және кездейсоқ жинау).
Көшіру процесі үш қадамнан тұрады:
- инициация (геликаза ферментінің көмегімен ДНҚ бөлімдерін ашу);
- ұзару (нуклеотидтерді қосу арқылы тізбектің ұзаруы);
- тоқтату (қажетті ұзындыққа жету).
Бұл күрделі процестің ерекше қызметі, яғни биологиялық рөлі – генетикалық ақпараттың дәл берілуін қамтамасыз ету.
РНҚ
ДНҚ-ның биологиялық рөлі қандай екенін айтып, енді рибонуклеин қышқылын (яғни РНҚ) қарастыруға көшуді ұсынамыз.
Бұл бөлімді бұл молекуланың ДНҚ сияқты маңызды екенін айтудан бастайық. Біз оны кез келген ағзада, прокариоттық және эукариот жасушаларында анықтай аламыз. Бұл молекула тіпті кейбір вирустарда байқалады (біз құрамында РНҚ бар вирустар туралы айтып отырмыз).
РНҚ-ның айрықша белгісі – молекулалардың бір тізбегінің болуы, бірақ ол ДНҚ сияқты төрт азотты негізден тұрады. Бұл жағдайда ол:
- аденин (A);
- урацил (U);
- цитозин (C);
- гуанин (G).
Барлық РНҚ үш топқа бөлінеді:
- матрица, ол әдетте ақпараттық деп аталады (азайту екі түрде мүмкін: mRNA немесе mRNA);
- тасымалдау (tRNA);
- рибосомалық (рРНҚ).
Функциялар
ДНҚ-ның биологиялық рөлін, оның құрылымы мен РНҚ ерекшеліктерін қарастыра отырып, біз рибонуклеин қышқылдарының арнайы миссияларына (функцияларына) көшуді ұсынамыз.
МРНҚ немесе мРНҚ-дан бастайық, оның негізгі міндеті ДНҚ молекуласынан ядроның цитоплазмасына ақпаратты тасымалдау болып табылады. Сондай-ақ, мРНҚ ақуыз синтезінің үлгісі болып табылады. Молекулалардың бұл түрінің пайызына келетін болсақ, ол өте төмен (шамамен 4%).
Ал жасушадағы рРНҚ-ның пайызы 80. Олар рибосомалардың негізі болғандықтан қажет. Рибосомалық РНҚ ақуыз синтезіне және полипептидтік тізбекті құрастыруға қатысады.
Тізбектің аминқышқылдарын құрайтын адаптер – амин қышқылдарын ақуыз синтезі аймағына тасымалдайтын тРНҚ. Ұяшықтағы пайыз шамамен 15%.
Биологиялық рөл
Қорытындылау: ДНҚ-ның биологиялық рөлі қандай? Бұл молекула ашылған кезде бұл мәселе бойынша анық ақпарат берілмеді, бірақ қазірдің өзінде ДНҚ мен РНҚ-ның маңызы туралы бәрі бірдей белгілі емес.
Жалпы биологиялық маңызы туралы айтатын болсақ, онда олардың рөлі тұқым қуалайтын ақпаратты ұрпақтан ұрпаққа беру, ақуыз синтезі және белок құрылымдарын кодтау болып табылады.
Көпшілігі келесі нұсқаны білдіреді: бұл молекулалар тірі тіршілік иелерінің биологиялық ғана емес, рухани өмірімен де байланысты. Егер сіз метафизиктердің пікіріне сенсеңіз, ДНҚ-да өткен өмір тәжірибесі мен құдайдың энергиясы бар.
