Нуклеин қышқылдарының құрамы мен түрлері

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті

СӨЖ

Жоспар

Нуклеин қышқылдарының тұқым қуалағыш қасиеттерді анықтайтындығы туралы дəлелді деректер

Нуклеин қышқылдарының тұқым қуалағыш қасиеттерді анықтайтындығы туралы дəлелді деректер.

Нуклеин қышқылының ашылуы - швейцариялық ғалым Фридрих Йоханнес Мишер атымен тікелей байланысты. 1869 жылы Мишер жануарлар клеткаларын - лейкоциттерді зерттеп отырып, олардан белок бөліп алды. Зерттеу барысында Мишер ақуыздардан басқа лейкоциттерде тағы басқа белгісіз зат бар екенін анықтады. Ол ядродан белгісіз зат тапты, яғни ядродан шыққан жаңа зат және оны нуклеин деп тұжырымдады.

Сонымен, 19-ғасырда нуклеин қышқылдарының бар екендігі белгілі болды, бірақ содан кейін ешкім нуклеин қышқылдарының организмдердің тұқым қуалаушылық сипаттамаларын сақтауда қаншалықты үлкен рөл атқаратынын болжай алмады. Жай ғана Мишер ядрода қосылыстардың жаңа класын ашты деген қорытынды жасалды.

Тіпті Мишер және одан кейін көптеген басқа зерттеушілер нуклеиннің немесе нуклеин қышқылының жасушалық тұқым қуалаушылықпен байланысы бар деген болжамдарын жасады, бірақ ДНҚ генетикалық ақпараттың тасымалдаушысы екендігі туралы алғашқы тікелей дәлел 1943 жылы ғана Освальд Т. Эвери, Кол жасаған эксперименттер арқасында ашылды

ДНҚ молекуласының тікелей тұқым қуалауға қатысы бар екенінің дәлелі 1944 жылы Освальд Эвери бастаған зерттеу жұмыстарынан кейін басталды. Көп жылдар бойы пневмококтарды зерттеп жүрді. Олар өкпе қабынуын тудыратын микроорганизм еді. Эвери зерттеу жұмысында екі түрін қолданды. Бірі қабынуды тудыратын түрі, екіншісі тудырмайтын түрі. Бұрын ауру тудыратын жасушаларға, ауру тудырмайтын пневмококктар қосылған кезде, ауру тудырмайтын пневмокок жасушалары жойылғанын байқаған. Тәжірибелердің нәтижелері таңқаларлықтай болды. Кейбір тірі жасушалар өлген жасушалармен байланысқаннан кейін ауруды тудыратын жасушаларға айналды. Эвери өлі жасушалардан тірі жасушаларға ақпарат беруге қатысатын заттың табиғатын анықтай алды . Бұл зат ДНҚ молекуласы болып шықты.

Херши - Чейз эксперименті

ДНҚ 1869 жылдан бері белгілі болғанымен, тұқым қуалау ақпараты белокта болады деген тұжырымда болды. Тек 1952 жылы Херши мен Чейз жасаған тәжірибеден кейін ғана ДНҚ-да генетикалық ақпараттың болатыны туралы дәлелденді. Тәжірибе T2 бактериофагында жүргізілді, оның құрылымы сол уақытқа дейін электронды микроскопия көмегімен анықталды.

Тәжірибе тұқым қуалайтын ақпараттың - ақуызда немесе ДНҚ-да екенін білу мақсатында жасалған.

Херши мен Чейз бактериялардың екі тобын өсірді: бірінде фосфат-ионның құрамында радиоактивті фосфор-32 бар ортада, ал екіншісінде сульфат-ионның құрамында радиоактивті күкірт-35 бар ортада. Бактериофагтар қоршаған ортаға бактериялармен қосылып, оларда көбейе отырып, олардың радиоактивті изотоптарын сіңірді. Фосфор ДНҚ-да, бірақ белоктарда жоқ, ал күкірт, керісінше, белоктарда болады (дәлірек айтсақ, екі аминқышқылында: цистеин және метионин), бірақ ол ДНҚ-да жоқ. Осылайша, кейбір бактериофагтардың құрамында күкірт бар белоктар, ал басқаларында фосфор белгілері бар ДНҚ болды.

Радиоактивті таңбаланған бактериофагтарды бөліп алғаннан кейін олар жаңа (изотопсыз) бактериялардың дақылына қосылды және бактериофагтардың бұл бактерияларды жұқтыруына жол берілді. Осыдан кейін бактерия жасушаларының бетінен фаг мембраналарын бөліп алу үшін бактериялары бар орта күшті шайқауға ұшырады (алғашқы экспериментте кәдімгі ас үй араластырғышы қолданылған), содан кейін жұқтырған бактериялар ортадан бөлінген

Бірінші тәжірибеде бактерияларға фосфор-32 деп белгіленген бактериофагтар қосылған кезде, радиоактивті белгіні бактерия жасушаларында анықтауға болатындығы анықталды. Екінші тәжірибеде бактерияларға күкірт-35 таңбаланған бактериофагтар қосылған кезде, затбелгі ортаның белоктық қабықшалары бар фракциясынан табылған, бірақ ол бактерия жасушаларында болмаған. Бұл бактериялар жұқтырған материал ДНҚ екенін растады. Вирус белоктары бар толық вирустық бөлшектер вирус жұқтырған бактериялардың ішінде пайда болатындықтан, бұл тәжірибе генетикалық ақпараттың (ақуыздардың құрылымы туралы ақпарат) ДНҚ-да болатындығының шешуші дәлелі болып саналды.

1969 жылы Альфред Херши вирустың генетикалық құрылымын ашқаны үшін Нобель сыйлығын алды.

Швейцария биологы Э. Мишер (1868) ірің жасушалары ядросынан құрамында фосфоры бар зат бөліп алды. Ядродан бөліп алынған бұл зат нуклеин деп аталды.

Нуклеин екі: қышқылдық ДНҚ және негіздік ақуыздық компоненттен тұрады.

ДНҚ жасушаның тұқым қуалаушылығына қатысты және генетикалық ақпарат тасушы. (1943)

ДНҚ негізінен жасушаның ядросында жинақталған. Оның негізгі қызметі ген тасымалдаушылық.

Нуклеин қышқылдары және оның құрылымы, атқаратын қызметі

РНҚ жасуша ядросында және цитоплазмада (РНҚ-ның 90%-ға жуығы цитоплазмада) орналасқан және ақуыз синтезінің белсенділігі РНҚ мөлшеріне тікелей байланысты.

Жасушада рибонуклеин қышқылдары РНҚ: ақпараттық РНҚ (а-РНҚ),

тасымалдаушы немесе ерігіш РНҚ (т-РНҚ), рибосомалық (р-РНҚ) түрінде кездеседі.

Үшеуі де белгілі бір молекулаық массасы мен

арнайы нуклеотидтік құрамы бойынша

ерекшеленеді.

Нуклеин қышқылы - пішіні жіп тәрізді,

жоғарғы молекулалы, ерітінділерінің

тұтқырлығы жоғары қосылыс.

Адамның 23 жұп хромасомасында ДНҚ ұзындығы 1, 5 м.

РНҚ молекуласы өте қысқа, ұзындығы 0, 01 мм

ДНҚ негізгі бөлігі жасуша ядросында- хроматин негізінде аздаған мөлшері митохондрияда орналасқан.

РНҚ жасушаның барлық жерінде кездеседі.

ДНҚ геннің материалдық негізі, ол геннің келесі қасиеттеріне ие болады:

1. Өз-өзін дәл қайталау, соның арқасында генетикалық ақпаратты ұрпақтан ұрпаққа жеткізу.

2. Жасуша метаболизмін басқару үшін ферменттердің синтезін бағыттау.

- ағзадағы ДНҚ-ң түзілуіне қатысады.

Рибонуклеотидтер РНҚ- түзілуіне жүмсалады. Рибонуклеотидтердің кейбірі трансферазалық реакцияларда коферменттік қызмет атқарады. Аденильді рибонуклеотидтер НАД+, НАДФ+ ФАД, КоА ферментінің құрамына кіреді.

Нуклеин қышқылдары - нуклеотид полимерлерінен құралған.

Нуклеотидтердің химиялық құрамы - пиримидиндік немесе пуриндік негіздер, пентоз, фосфор қышқылының қалдығы.

Нуклеотидтер пентоздың (рибоза, дезоксирибоза), пуриндік (аденин, гуанин) және пиримидиндік (тимин, цитозин, урацил) негіздерге байланысты екі топқа бөлінеді.

Нуклепротеид

Ақуызды бөлігі

ақуызды емес бөлігі

Полипептид

Амин

қышқылы

Азоттық негіздер

Мононуклеидтер

Пуриндік

Пириминдиндік

Көмірсулар

H3PO4

Пентоздар

Рибоза

Дезоксирибоза

Аде

нин

Гуанин

Урацил

Тимин

Цитозин

1) ДНҚ- дезоксирибонуклеин қышқылдары, толық гидроизденгенде аденин, гуанин, цитозин, тимин, дезоксирибоза және фосфор қышқылына;

2) РНҚ-рибонуклеин қышқылы, толық гидролизденгенде аденин, гуанин, цитозин, урацил, рибоза және фосфор қышқылына ыдырайды.

Нуклеин қышқылы

пентоздар

Азоттық негіздер

Бейорганикалық зат

пиримидиндік

пуриндік

ДНҚ

Дезоксирибоза

тимин

цитозин

аденин

гуанин

Фосфор қышқылы

РНҚ

Рибоза

урацил

цитозин

аденин

гуанин

Фосфор қышқылы

РНҚ (рибонуклеозидтер) құрамына кіретін нуклеозидтер:

аденил қышқылы (аденозин),

гуанин қышқылы (гуанозин),

цитидил қышқылы (цитидин) т. б.

Нуклеотидтердің атауы:

нуклеин негіздердің тривиалды атауына сәйкес жалғаулар “идин” пиримидиндік және “озин”пуринді нуклеозидтерге жалғанады:

Цитозин+рибоза = цитидин

Цитозин+дезоксирибоза=дезокцитидин

Аденин+Рибоза=аденозин

Аденин+Дезоксирибаза=дезоксиаденозин

Эрвин Чаргафф(1905-2002)

Чаргафф ережесі :

Аденин саны тиминге, ал гуанин саны цитозинге тең: A=T, Г=Ц.

Пуринаның саны пиримидиннің санына тең А+Г=Т+Ц.

Аминогруппаның 6 жағдайда тең негіздің саны мен кетогруппаның 6 жағдайда: А+Ц=Т+Г, бірге сәйкесінше (A+Т) :(Г+Ц) ДНҚ-ның әр түрлі бөлек түрлі болуы мүмкін. Олардың біреулері жұптар табады АТ, өзгелері ГЦ.

Чаргаффтың ережесі рентгеноструктуралық анализдың деректерлерімен, Дж. Уотсон және Фрэнсис Криконның ДНҚ құрылымның түсіндірудде шешуші рөлді атқарды.

Чаргаффтың жұптылық ережелері

Бірінші жұптылық ережесі

Бірінші ереже бойынша, қос тізбекті ДНҚ молекуласында базалық жұптардың пайыздық теңдігі бар:% A =% T және % G = % C.

Екінші жұптылық ережесі

Екінші ереже бойынша, % A =% T және% G =% C екі ДНҚ тізбегінің әрқайсысы үшін жарамды.

Симметрия принципі деп аталатын Чаргафтың екінші ережесін алғашқы эмпирикалық жалпылауды 1993 жылы Винаякумар в. Прабху ұсынған. Бұл принцип кез-келген олигонуклеотид үшін оның жиілігі оның комплементарлы кері олигонуклеотид жиілігіне тең деп тұжырымдайды. Теориялық жалпылауды 2011 жылы Мишель Э. Б. Ямагиши мен Роберто х. Хирай математикалық түрде шығарды.

2006 жылы бұл ереже екі тізбектен тұратын геномдардың бес түрінің төртеуіне қолданылатындығы көрсетілді; атап айтқанда, бұл эукариоттық хромосомаларға, бактериялық хромосомаларға, екі тізбекті ДНҚ вирустық геномдарға және архей хромосомаларына қатысты. Ол органеллалық геномдарға ( митохондрия және пластидтер) көлемі 20-30-дан аз мөлшерде қолданылмайды, сонымен қатар бір тізбекті ДНҚ геномдарына (вирустық) немесе РНҚ геномының кез-келген түріне қолданылмайды. Бұл ереженің негізі әлі де зерттелуде, дегенмен геномның мөлшері өзгеруі мүмкін.

Ғылыми қызметтің негізгі бағыты нуклеин қышқылдарының химиялық құрамы мен құрылымын зерттеу болды. Эрвин Чаргаф олардың құрамына кіретін азотты негіздердің сандық қатынасын анықтады. 1950-1953 жылдары олар әр ДНҚ молекуласындағы аденин қалдықтарының жалпы саны тимин қалдықтарының санына, ал гуанин қалдықтарының саны цитозин қалдықтарының санына тең екенін көрсетті. Чаргаф ережелерін ДНҚ құрылымын қос спираль ретінде анықтауда Фрэнсис Крик пен Джеймс Уотсон қолданған. Сондай-ақ, Чаргаф ДНҚ-ның түрлердің ерекшелігі бар екенін дәлелдеді және ДНҚ-ның көптеген сорттарының болуы туралы гипотезаларды жоққа шығарды. Эрвин Чаргаф ДНҚ денатурациясын бірінші болып зерттей бастады. Сонымен қатар, ол қанның ұюын зерттеді, липидтер мен липопротеидтер мен аминқышқылдарының метаболизмін зерттеді