ДНҚ РНҚ

Қазақстан Республикасы білім және ғылым министрлігі

Әл - Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті

Факультеті: «Биология және биотехнология»

Кафедрасы: «Биотехнология»

СӨЖ

Тақырыбы: Нуклеин қышқылдарының негізгі химиялық - физикалық қасиеттері

Орындаған: Халбаев Асхат БТ 18-03

Қабылдаған: Тайпақова С. Б.

Алматы 2021ж

Жоспар:

1. Кіріспе
2. Негізгі бөлім

1. Негізгі физикалық-химиялық қасиеттері
2. Молекулалық гибридизация және нуклеин қышқылдарының сұйық кристалдық күйі.

3. Қорытынды
4. Қолданылған әдебиеттер тізімі

Кіріспе.

Нуклеин қышқылдары - жасушадағы негізгі ақпараттық молекулалар. Олар ақуыз синтезін жүзеге асыруда ерекше маңызды рөл атқарады. Нуклеин қышқылдары генетикалық ақпараттың сақталуын және берілуін қамтамасыз етеді, тірі организмдердегі барлық белоктардың кодталуын және синтезделуін қамтамасыз етеді. Олардың құрылымы мен қасиеттерін зерттеу тұқым қуалайтын аурулардың табиғатын, себептерін, терапиясын және алдын-алуды түсіну үшін маңызды.

XIX ғасырдың ортасына қарай белгілердің ұрпақтан ұрпаққа берілу қабілеті жасуша ядросының материалымен анықталатындығы белгілі болды. 1869 жылы Ф. Мишер іріңді жасушалардың ядроларының химиялық құрамын зерттеп, олардан қышқыл зат бөліп алды, оны ол нуклеин деп атады. Бұл оқиға қазір нуклеин қышқылдарының ашылуы ретінде қарастырылады. «Нуклеин қышқылдары» терминінің өзі 1889 жылы Рихард Альтман енгізліп, 1891 жылы неміс биохимигі А. Коссель нуклеин қышқылының гидролизін сипаттап, оның қант, фосфор қышқылы және олардың пуриндер мен пиримидиндерге жататын төрт гетероциклдік негіздерінен тұратындығын анықтады. Ол сондай-ақ алғашқы нуклеин қышқылдарының екі түрінің бар екенін көрсетті. XX ғасырдың басынан бастап нуклеин қышқылдарының бөліну өнімдерін қарқынды зерттеу басталды. Э. Фишер пуриндер мен пиримидиндер химиясына үлкен үлес қосты, ал кейінірек Ф. Левен, Д. Гулланд және басқалар көмірсулар компоненттерінің құрылымын анықтады және нуклеозид бірліктерінің табиғатын анықтады («нуклеозид» және «нуклеотид» атауларын Ф. Левен 1908 - 1909 жылдары ұсынды) . Соңғы нақты зерттеулер, нуклеозидтердің, нуклеотидтердің құрылымы және фосфодиэфирлік байланыстың рөлі 1952 жылы А. Тоддтың басшылығымен ағылшын мектебінің жұмысы нәтижесінде нақтыланды.

Нуклеин қышқылдарының қызметін зерттеудің маңызды кезеңдерінің бірі ДНҚ-да ақпаратты тіркеу әдісін декодтау және оны ақуыз құрылымына беру принципін, яғни генетикалық кодты тұжырымдау болды. 1961 жылы Ф. Крик пен С. Бреннер ақуыздың құрамындағы әрбір амин қышқылы нуклеотидтердің триплетіне сәйкес келетіндігін көрсетті. Генетикалық код ашылғаннан бастап нуклеин қышқылдарының құрылысы мен қызметін зерттеудің жаңа кезеңі басталады. Ол жаңа сапалы тұжырымдамаларға алып келген эксперименттік мәліметтердің орасан зор мөлшерінің тез жиналуымен сипатталады. 1970 жылға қарай прокариотты жасушаларда болатын және бөгде генетикалық ақпараттың жасушаға енуіне жол бермейтін рестрикция және модификация жүйесі деп аталатын зерттеулер, алғашқы рестрикция ферменттерінің ашылуына әкелді. Бұл белгілі бір негіздер дәйектілігі бойынша ДНҚ-ны бөлетін эндонуклеаза болып шықты. Содан кейін 400-ге жуық осындай ферменттер ДНҚ-да 90-нан астам әр түрлі дәйектіліктерді білуге ​​қабілетті екендігі анықталды. Осылайша, нуклеин қышқылдарының құрылымын және гендік инженерияны анықтайтын заманауи әдіснаманың негізін қалаған ДНҚ молекулаларының нақты бөліну әдісі пайда болды.

Генетикалық инженерия әдістері мРНҚ-ның көшірмелері болып табылатын ДНҚ-мен қол жетімділігімен ұштастыра отырып, үш мүмкіндікті ашты:

• бұрын жетуге қиын болатын эукариоттық гендерді жеке түрде оқшаулау;
• оларды құрылымдық талдауға қажетті көп мөлшерде алу;
• бөтен организмдерде, мысалы, бактерия жасушаларында олардың көріну жүйесін құру

Соңғы жағдай қалаған қасиеттері бар тірі организмдерді құруға жол ашты. Көп ұзамай бұл мүмкіндік биотехнологияда іске асырылды. Әдетте эукариоттық, соның ішінде адам организмдерімен синтезделетін ақуыздардың алуан түрін өндіруге қабілетті микробтар алынды.

20 ғасырдың екінші жартысында нуклеин қышқылдары химия мен биологияның маңызды зерттеу объектісі болды. Химиктер нуклеин қышқылдарының егжей-тегжейлі химиялық құрылымын, олардың жасанды синтезін құру әдістерін жасады және олардың әртүрлі химиялық әсерлердегі әрекеттерін зерттеді. Биохимиктер өз күштерін тірі организмдердегі немесе олардан оқшауланған жүйелердегі нуклеин қышқылдарының қызмет етуінің көптеген аспектілерін түсіндіруге бағыттады.

Нуклеин қышқылы молекулаларының құрылымы кейбір негізгі биологиялық функцияларды орындауға арнайы бейімделгендіктен, тірі және модельдік жүйелердегі нуклеин қышқылдарының әрекетін зерттейтін биохимия саласы молекулалық биология деп аталатын автономды білім саласына бөлінді.

Нуклеин қышқылдарын зерттеу қазіргі ғылымның алдыңғы шебіндегі ең актуалды мәселелерінің бірі болып қала береді.

Өзіндік жұмыстың мақсаты мен міндеті-нуклеин қышқылдарының құрылымдық-функционалдық ұйымдастырылуы мен оның екі типі, ДНҚ мен РНҚ-ның айырмашылықтарына шолу жасап, нуклеин қышқылдарының негізгі физикалық және химиялық қасиеттерін көрсету.

Негізгі бөлім.

Біз білетіндей, ДНҚ-ның негізгі биологиялық рөлі тұқым қуалайтын ақпаратты сақтау және беру. Сондықтан ДНҚ молекулаларының құрылымына «табиғаттың» қойған басты талабы - генетикалық ақпараттың қауіпсіздігін қамтамасыз ететін физиологиялық жағдайдағы оның құрылымының тұрақтылығы. Ақуыздар сияқты, нуклеин қышқылдары да биополимерлер болып табылады және олардың қызметі тірі организмдерде генетикалық (тұқым қуалайтын) ақпаратты сақтау, жүзеге асыру және беру болып табылады.

Нуклеин қышқылдарының екі түрі бар - дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) және рибонуклеин қышқылы (РНҚ) . Нуклеотидтер нуклеин қышқылдарының мономерлері ретінде қызмет етеді. Олардың әрқайсысында азотты негіз, бес көміртекті қант (ДНҚ-да дезоксирибоза, РНҚ-да рибоза) және фосфор қышқылының қалдығы бар.

ДНҚ құрамына азотты негізімен ерекшеленетін нуклеотидтердің төрт түрі кіреді - аденин (А), гуанин (G), цитозин (С) және тимин (Т) . РНҚ молекуласында азотты негіздердің бірі - нуклеотидтердің 4 түрі бар - аденин, гуанин, цитозин және урацил (U) . Сонымен, ДНҚ мен РНҚ нуклеотидтердегі қант құрамымен де, азотты негіздердің бірімен де ерекшеленеді (1-кесте)

1-кесте

ДНҚ мен РНҚ молекулалары құрылымы мен атқаратын қызметтері бойынша айтарлықтай ерекшеленеді (2-кесте) .

2-кесте. «ДНҚ мен РНҚ-ның салыстырмалы сипаттамасы »

Нуклеин қышқылдарының ерекше биохимиялық және физика-химиялық қасиеттері жоғары молекулалық массамен, молекулааралық құрылымның әртүрлі деңгейлеріндегі химиялық құрамы мен құрылымдық ұйымының ерекшеліктерімен анықталады. Нуклеин қышқылдарының (және олардың ерітінділерінің) тән физика-химиялық қасиеттерінің ішінде ең маңыздыларын бөліп көрсетуге болады: қышқылдық-негіздік қасиеттері, хелаттау қабілеті, денатурация қабілеті; ерітінділердің оптикалық, коллоидтық, осмотикалық қасиеттері және жоғары тұтқырлығы . Сонымен қатар, тірі жасуша ортасындағы нуклеин қышқылдары сұйық кристалды күйде болуы мүмкін, бұл олардың биохимиялық қасиеттерін сипаттауда өте маңызды. Суда еріген кезде нуклеин қышқылдары ісініп, тұтқыр коллоидты ерітінділер түзеді. Нуклеин қышқылдарының ерігіштігі негізінен фосфат топтарының гидрофильділігімен, сондай-ақ молекулааралық қаптаманың ерекшеліктерімен анықталады.

Қышқылдық-негіздік қасиеттері.

Физиологиялық орта жағдайында (рН ~ 7, 4) ДНҚ мен РНҚ молекулаларындағы фосфат топтары толығымен иондалған, сондықтан тірі организмдердің ішкі ортасында нуклеин қышқылдары полианиондар түрінде болады, яғни олар көптеген теріс зарядтарды алады. Нуклеин қышқылдарының фосфат топтары өте полярлы және рКІ < 2 мәндерімен сипатталады. Нуклеин қышқылдарының беті әдетте теріс зарядты алады, өйткені сыртқы фосфат топтары рН = 4 кезінде толығымен иондалған (жасуша ішілік ортаның рН бейтарап мәнге жақын) . Сондықтан нуклеин қышқылдары азот атомдары арасында екі немесе үш метилен тобы бар полиаминдермен әрекеттесуге бейім. Нуклеин қышқылдарының ақуыздармен қышқылдық-негіздік өзара әрекеттесуі үлкен қызығушылық тудырады, нәтижесінде күрделі ақуыздар - нуклеопротеидтер пайда болады. Нуклеин қышқылдарының негізгі сипаттағы ақуыздармен әрекеттесуі әсіресе тиімді, өйткені биоорталарда осы ақуыздардың жалпы заряды оң мәндерді алады. ДНҚ хромосомалардың құрамына кіретін гистондармен кешендер түзеді. Гистондар ДНҚ қос спиралының шетінде орналасқан теріс зарядталған фосфат топтарымен электростатикалық әсер етеді және ДНҚ қосымша тұрақтанатын жеткілікті күшті кешенді құрайды. Осы кешен орналасқан ортаның иондық құрамының өзгеруіне байланысты ДНҚ тұрақсыздандырылуы мүмкін, бұл геномның жұмысындағы гистондардың реттеуші рөлін анықтайды.

Нуклеин қышқылдарының қышқыл-негіздік қасиеттері оларда фосфат топтарының болуымен ғана емес, азотты негіздердің болуымен де байланысты екенін ескеру қажет. Гетероциклдік негіздердің қышқылдық-негіздік қасиеттері негізінен сутегі байланысының күйі мен беріктігіне және ДНҚ-ның екінші құрылымын тұрақтандыратын қабаттасушы өзара әрекеттесуге әсер етеді.

Хелаттау қасиеті.

Су ерітінділерінде нуклеин қышқылдары белсенді полидентат лигандтарының қасиеттерін көрсетеді. Нуклеин қышқылдарының полидентатизмі металл катиондарымен үйлестіру байланыстарын қалыптастыруға қабілетті иондалған фосфат топтары мен азотты негіздердің полярлық топтарының (карбонил, Имин және т. б. ) болуына байланысты. Иондалған фосфат топтарының көмегімен нуклеин қышқылдары сілтілі және сілтілі жер металдарының катиондарын хелаттайды, сондай-ақ сілтілі металдар катиондарымен нуклеин қышқылдары лабильді, ал сілтілі жер металдарының катиондарымен (Mg2+, Ca2+) күшті кешендер түзеді. Азотты негіздердің полярлық топтарымен әрекеттесуіне байланысты нуклеин қышқылдары d-металл катиондарымен жеткілікті тұрақты кешендер түзеді.

Денатурация.

Сутектік байланыстардың әлсіреуіне немесе бұзылуына, сонымен қатар қабаттасу (стэкинг) әрекеттесуіне әкелетін барлық сыртқы факторлар нуклеин қышқылдарының денатурациясын тудырады. Бұл жағдайда нуклеин қышқылдарының екінші және үшінші құрылымының бұзылуы орын алады, бірақ молекулалардың бастапқы құрылымы сақталады (1-сурет) .

1-сурет. Денатурация кезіндегі ДНҚ-ның екінші құрылымының өзгеруі

Нуклеин қышқылдарының денатурациясын тудыратын факторлар ақуыздардың денатурациясына әкелетін факторлармен бірдей, бірақ нуклеин қышқылдары жағдайында белгілі бір фактордың денатурациялық әсерінің қарқындылығы әртүрлі болуы мүмкін. ДНҚ денатурациясы кезінде оның қос спиралы тізбектің компоненттеріне толығымен немесе ішінара бөлінеді (айналады) .

ДНҚ денатурация процесін бақылау бірқатар әдістерді қолдану арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Көбінесе спектрдің УК аймағында сіңіру өлшенеді. Пурин және пиримидин негіздерімен жарықтың сіңу қарқындылығы оның еркін күйде болуына немесе полинуклеотидтердің құрамына енуіне байланысты. Екі тізбекті ДНҚ құрылымы пайда болған кезде, әр негіз бойынша жарық сіңіру қарқындылығы төмендейді (гипохромды әсер) . Денатурация кезінде екі тізбекті ДНҚ спиралінің бұзылуы ультрафиолет сәулесінің пурин және пиримидин негіздерімен сіңу қарқындылығының жоғарылауын тудырады (гиперхромды әсер) . Егер салыстырмалы абсорбция 260 нм-де ордината бойымен және температура (денатурация коэффициенті ретінде) абсцисса бойымен салынса, S-тәрізді қисық алынады (2-сурет) .

2-сурет. ДНҚ денатурациясының (балқу) графигі

Ол қызған кезде ДНҚ кристалдар сияқты әрекет ететінін көрсетеді: қос ішекті молекула оның құрамдас тізбектеріне қысқа температура аралығында "таралады". Сондықтан ДНҚ денатурациясы көбінесе балқу деп аталады, ал ДНҚ 50% денатуратталған температура - Т _балқу (балқу температурасы) деп аталады.

Айта кету керек, Т _балқу гуанин - цитозин және аденин - тимин жұптарының салыстырмалы құрамына байланысты, өйткені бірінші жұп берік. S-тәрізді балқу профильдері ДНҚ денатурациясы кооперативті процесс екенін көрсетеді, яғни әр алдыңғы өзгеріс кейінгі өзгерістің ықтималдығын арттырады. Сонымен, егер спиральдың белгілі бір жерінде сутегі байланысы бұзылса, онда бұл стэкинг өзара әрекеттесуінің бұзылуына әкеледі, бұл кейінгі сутегі байланыстарының бұзылуын жеңілдетеді, солай жалғаса береді.

Молекулалық гибридизация.

---

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс