Нуклеин қышқылдары жасушада маңызды рөл атқарады, оның тіршілік әрекеті мен көбеюін қамтамасыз етеді. Бұл қасиеттер оларды белоктардан кейінгі екінші маңызды биологиялық молекулалар деп атауға мүмкіндік береді. Көптеген зерттеушілер тіпті ДНҚ мен РНҚ-ны бірінші орынға қойып, олардың өмірдің дамуындағы басты маңыздылығын білдіреді. Соған қарамастан, олар белоктардан кейін екінші орынға ие болады, өйткені өмірдің негізін дәл полипептидтік молекула құрайды.
Нуклеин қышқылдары өмірдің басқа деңгейі, молекуланың әр түрі ол үшін белгілі бір жұмыс атқаратындықтан әлдеқайда күрделі және қызықты. Мұны толығырақ қарастырған жөн.
Нуклеин қышқылдары туралы түсінік
Барлық нуклеин қышқылдары (ДНҚ және РНҚ) тізбектер саны бойынша ерекшеленетін биологиялық гетерогенді полимерлер болып табылады. ДНҚ – екі тізбекті полимерлі молекула, оның құрамына кіредіэукариоттық организмдердің генетикалық ақпараты. Дөңгелек ДНҚ молекулаларында кейбір вирустардың тұқым қуалайтын ақпараты болуы мүмкін. Бұл АИТВ және аденовирустар. Сондай-ақ ДНҚ-ның 2 ерекше түрі бар: митохондриялық және пластидтік (хлоропластарда кездеседі).
РНҚ, керісінше, нуклеин қышқылының әртүрлі функцияларына байланысты одан да көп түрлері бар. Бактериялар мен вирустардың көпшілігінің, матрицаның (немесе хабаршы РНҚ), рибосомалық және тасымалдаудың тұқым қуалайтын ақпаратын қамтитын ядролық РНҚ бар. Олардың барлығы тұқым қуалайтын ақпаратты сақтауға немесе гендік экспрессияға қатысады. Дегенмен, нуклеин қышқылдарының жасушада қандай қызмет атқаратынын толығырақ түсіну қажет.
Екі тізбекті ДНҚ молекуласы
ДНҚ-ның бұл түрі тұқым қуалайтын ақпаратты сақтаудың тамаша жүйесі болып табылады. Қос тізбекті ДНҚ молекуласы – гетерогенді мономерлерден тұратын бір молекула. Олардың міндеті - басқа тізбектің нуклеотидтері арасында сутектік байланыстарды құру. ДНҚ мономерінің өзі азотты негізден, ортофосфат қалдығы мен бес көміртекті моносахаридті дезоксирибозадан тұрады. Белгілі бір ДНҚ мономерінің негізінде азотты негіздің қандай түріне байланысты оның өз атауы бар. ДНҚ мономерлерінің түрлері:
- ортофосфат қалдығы және аденил азотты негізі бар дезоксирибоза;
- дезоксирибоза және ортофосфат қалдығы бар тимидинді азотты негіз;
- цитозин азотты негізі, дезоксирибоза және ортофосфат қалдығы;
- дезоксирибоза және гуанин азотты қалдығы бар ортофосфат.
Жазбаша түрде ДНҚ құрылым схемасын жеңілдету үшін аденил қалдығы «А», гуанин қалдығы «G», тимидин қалдығы «Т», ал цитозин қалдығы «С» деп белгіленеді. «. Генетикалық ақпараттың қос тізбекті ДНҚ молекуласынан хабаршы РНҚ-ға берілуі маңызды. Оның айырмашылығы аз: мұнда көмірсу қалдығы ретінде дезоксирибоза емес, рибоза болады, ал тимидил азотты негіздің орнына РНҚ-да урацил кездеседі.
ДНҚ-ның құрылымы мен қызметі
ДНҚ биологиялық полимер принципіне негізделген, онда ата-аналық жасушаның генетикалық ақпаратына байланысты берілген үлгі бойынша бір тізбек алдын ала жасалады. Мұнда ДНҚ нуклеотидтері коваленттік байланыстар арқылы байланысқан. Содан кейін комплементарлылық принципі бойынша бір тізбекті молекуланың нуклеотидтеріне басқа нуклеотидтер қосылады. Егер бір тізбекті молекулада бастама аденин нуклеотидімен бейнеленсе, екінші (комплементарлы) тізбекте ол тиминге сәйкес келеді. Гуанин цитозинге қосымша болып табылады. Осылайша қос тізбекті ДНҚ молекуласы құрастырылады. Ол ядрода орналасады және кодондар – нуклеотидтердің триплеттері арқылы кодталатын тұқым қуалайтын ақпаратты сақтайды. Екі тізбекті ДНҚ функциялары:
- ата-аналық жасушадан алынған тұқым қуалайтын ақпаратты сақтау;
- ген экспрессиясы;
- мутациялық өзгерістердің алдын алу.
Белоктар мен нуклеин қышқылдарының маңызы
Белоктар мен нуклеин қышқылдарының қызметтері ортақ деп есептеледі, атап айтқанда:олар гендік экспрессияға қатысады. Нуклеин қышқылының өзі олардың сақтау орны, ал ақуыз геннен ақпаратты оқудың соңғы нәтижесі болып табылады. Геннің өзі хромосомаға оралған бір интегралды ДНҚ молекуласының бөлімі болып табылады, онда белгілі бір ақуыздың құрылымы туралы ақпарат нуклеотидтер арқылы жазылады. Бір ген тек бір ақуыздың аминқышқылдарының тізбегін кодтайды. Бұл тұқым қуалайтын ақпаратты жүзеге асыратын ақуыз.
РНҚ түрлерінің классификациясы
Клеткадағы нуклеин қышқылдарының қызметі өте алуан түрлі. Және олар РНҚ жағдайында ең көп. Дегенмен, бұл көп функционалдылық әлі де салыстырмалы, өйткені РНҚ-ның бір түрі функциялардың біріне жауап береді. Бұл жағдайда РНҚ-ның келесі түрлері бар:
- вирустар мен бактериялардың ядролық РНҚ;
- матрицалық (ақпараттық) РНҚ;
- рибосомалық РНҚ;
- хабаршы РНҚ плазмидасы (хлоропласт);
- Хлоропласт рибосомалық РНҚ;
- митохондриялық рибосомалық РНҚ;
- митохондриялық хабаршы РНҚ;
- РНҚ тасымалдау.
РНҚ функциялары
Бұл классификация РНҚ-ның бірнеше түрін қамтиды, олар орналасқан жеріне байланысты бөлінеді. Бірақ функционалдық жағынан оларды тек 4 түрге бөлу керек: ядролық, ақпараттық, рибосомалық және транспорттық. Рибосомалық РНҚ-ның қызметі хабаршы РНҚ-ның нуклеотидтік тізбегіне негізделген ақуыз синтезі болып табылады. Сонымен біргеамин қышқылдары тасымалдаушы рибонуклеин қышқылының көмегімен хабаршы РНҚ-ға «түйілген» рибосомалық РНҚ-ға «әкелінеді». Рибосомалары бар кез келген организмде синтез осылай жүреді. Нуклеин қышқылдарының құрылымы мен функциялары генетикалық материалдың сақталуын да, ақуыз синтезі процестерін құруды да қамтамасыз етеді.
Митохондриялық нуклеин қышқылдары
Ядрода немесе цитоплазмада орналасқан нуклеин қышқылдары атқаратын жасушадағы қызметтер туралы барлығы дерлік белгілі болса, онда митохондриялық және пластидтік ДНҚ туралы әлі де аз ақпарат бар. Мұнда арнайы рибосомалық және хабаршы РНҚ-лар да табылған. Нуклеин қышқылдары ДНҚ және РНҚ мұнда тіпті ең автотрофты организмдерде де бар.
Нуклеин қышқылы жасушаға симбиогенез арқылы енген болуы мүмкін. Бұл жолды ғалымдар баламалы түсініктемелердің болмауына байланысты ең ықтимал деп санайды. Процесс келесідей қарастырылады: симбиотикалық автотрофты бактерия белгілі бір кезеңде жасуша ішіне енеді. Нәтижесінде бұл ядросыз жасуша жасушаның ішінде өмір сүріп, оны энергиямен қамтамасыз етеді, бірақ бірте-бірте бұзылады.
Эволюциялық дамудың бастапқы кезеңдерінде, мүмкін, симбиотикалық ядролық емес бактерия иесі жасушаның ядросындағы мутация процестерін жылжытады. Бұл митохондриялық ақуыздардың құрылымы туралы ақпаратты сақтауға жауапты гендерді қабылдаушы жасушаның нуклеин қышқылына енгізуге мүмкіндік берді. Дегенмен, әзірге митохондриялық текті нуклеин қышқылдары жасушада қандай функцияларды орындайды,ақпарат көп емес.
Мүмкін, кейбір белоктар митохондрияда синтезделеді, олардың құрылымы әлі иесінің ядролық ДНҚ немесе РНҚ-мен кодталмаған. Сондай-ақ, цитоплазмада синтезделген көптеген белоктар митохондриялардың қос мембранасы арқылы өте алмайтындықтан ғана, жасушаға ақуыз синтезінің өзіндік механизмі қажет болуы мүмкін. Сонымен бірге бұл органоидтар энергия шығарады, демек, ақуыз үшін арна немесе белгілі бір тасымалдаушы болса, ол молекулалардың қозғалысы үшін және концентрация градиентіне қарсы жеткілікті болады.
Плазмидті ДНҚ және РНҚ
Пластидтердің (хлоропласттардың) да өз ДНҚ-сы бар, ол митохондриялық нуклеин қышқылдары сияқты ұқсас функцияларды орындауға жауапты болуы мүмкін. Сондай-ақ оның өзінің рибосомалық, хабаршы және тасымалдаушы РНҚ бар. Сонымен қатар, пластидтер биохимиялық реакциялардың санына емес, мембраналардың санына қарай күрделірек. Көптеген пластидтерде 4 қабат мембраналар болады, мұны ғалымдар әртүрлі тәсілдермен түсіндіреді.
Бір нәрсе анық: жасушадағы нуклеин қышқылдарының қызметі әлі толық зерттелмеген. Митохондриялық ақуыз синтездейтін жүйе мен ұқсас хлоропластикалық жүйенің қандай маңызы бар екені белгісіз. Ақуыздар (әрине бәрі емес) ядролық ДНҚ-да (немесе организмге байланысты РНҚ) кодталған болса, жасушаларға неліктен митохондриялық нуклеин қышқылдары қажет екені де толық түсініксіз. Кейбір фактілер бізді митохондриялар мен хлоропластардың ақуыз синтездейтін жүйесі бірдей функцияларға жауап беретінімен келісуге мәжбүр етеді.және ядроның ДНҚ және цитоплазманың РНҚ. Олар тұқым қуалайтын ақпаратты сақтайды, оны көбейтеді және еншілес жасушаларға береді.
CV
Ядролық, пластидтік және митохондриялық текті нуклеин қышқылдары жасушада қандай функцияларды орындайтынын түсіну маңызды. Бұл ғылым үшін көптеген перспективаларды ашады, өйткені көптеген автотрофты организмдер пайда болған симбиотикалық механизмді бүгінгі күні қайта жаңғыртуға болады. Бұл жасушаның жаңа түрін, мүмкін, тіпті адамды алуға мүмкіндік береді. Көп мембраналы пластидті органеллаларды жасушаларға енгізу перспективалары туралы айту әлі ерте болса да.
Нуклеин қышқылдары жасушадағы барлық дерлік процестерге жауапты екенін түсіну әлдеқайда маңызды. Бұл әрі ақуыз биосинтезі, әрі жасуша құрылымы туралы ақпараттың сақталуы. Сонымен қатар, нуклеин қышқылдарының тұқым қуалайтын материалды ата-аналық жасушалардан енші жасушаларға беру функциясын орындауы әлдеқайда маңызды. Бұл эволюциялық процестердің одан әрі дамуына кепілдік береді.
