Нуклеин қышқылдары

 

Жоспары:

І. Кіріспе

ІІ.Негізгі бөлім:

1. Нуклеин қышқылдары 

2. Нуклеин қышқылдарының құрамы мен құрылысы

3. Дезоксирибонуклеин  қышқылы, ДНҚ-ның құрылымы, саны және қасиеттері. 

4. ДНҚ-ның екі  еселенуі.

5.Рибонуклеин қышқылы

6. Нуклеин қышқылдарының маңызы

ІІІ. Қорытынды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нуклеин қышқылдары

Тірі ағзада жоғары молекулалы үш қосылыс бар. Олар — нуклсин кышқылдары, белоктар және полисахаридтер. Қазіргі кезде аталған биологиялық жоғары молекрилардың әрқайсысының атқаратын кызметі дәл анықталып, тұқым куалайтын қасиеттің негізі, тірі ағзаның барлық ерекшеліктерін қайталап жарыққа шығарушы — нуклеин кышқылдары екені белгілі.

           Нуклеин қышқылдары (лат. nucleus — ядро) — құрамында фосфоры бар биополемерлер. Табиғатта өте көп тараған. Молекулалары нуклеотидтерден тұрады, бір нуклеотидтіқ 5'-фосфор арасындағы эфирлік байланысы мен келесі нуклеотидтің углевод қалдығының 3'-гидроксилі арасы эфир байланысымен нуклеин қышқылдары углеводты-фосфатты қаққасын калайды. Нуклеин қышқылдары жоғарғы полимерлі тізбектері ондаған немесе жүздеген нуклеотидтің қалдықтарынан тұрады. Олардың м. с. 105—1010. Нуклеин қышқылдары құрамына кіретін мономерлерінің(дезокси- немесе рибонуклеотидтер) түріне қарай ДНҚ жәңе РНҚ деп бөлінеді.

Нуклеин қышқылдары тірі жасуша ядросының маңызды құрам бөлігі. Нуклеин қышқылдары (НҚ) рибонуклеин қышқылы (РНҚ) және дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) болып екі үлкен түрге бөлінеді. Тірі организмнің құрамына нуклеин қышқылдарының екі түрі де кіреді. Нуклеин қышқылдары жоғары молекулалы гетерополимерлі қосылыстар.

Нуклеин қышқылдарының  құрамы мен құрылысы

Нуклеин қышқылдарының толық  емес гидролизі нәтижесінде нуклеотидтер түзіледі. Олар нуклеин қышқылдары полимер тізбегінде қайталанып отыратын күрделі құрылым буындары (монометрлері). Ал нуклеотидтерді одан әрі гидролиздесе, ортофосфор қышқылын және пентоза мен азотты негізге айырылатын нуклеозидтерді түзеді.

   Яғни, нуклеин қышқылдарының  құрамына азотты негіздер (пиримидинді, пуринді), фосфор қышқылы және моносахаридтер (рибоза мен дезоксирибоза) кіреді. Нуклеин қышқылдары құрамындағы моносахаридтердің қалдығына байланысты рибонуклеин қышқылы және дезоксирибонуклеин қышқылы болып екіге бөлінеді. ДНҚ молекулалық массалары бірнеше мыңнан ондаған миллионға жетеді.

  ДНҚ мен РНҚ құрамының  айырмашылығы — нуклеин қышқылын  толық гидролиздеу арқылы анықталды. Оларды гидролиздегенде, әр түрлі заттардың қоспасы түзіледі (36 кесте).

Нуклеин қышқылдары құрамында  көмірсудың гидроксил тобы мен фосфор қышқылының арасында күрделі эфирлік байланыс түзіледі, ал азотты негіз көмірсудың жанынан жалғасады. Полинуклеотидтің құрылысын сызбанұсқамен былай өрнектеуге болады

Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) - тірі организмдердегі генетикалық ақпараттың ұрпақтан-ұрпаққа берілуін,сақталуын,дамуы мен қызметін қамтамасыз етуіне жауапты нуклеин қышқылының екі түрінің бірі.

ДНҚ-ны 1868 жылы швейцар физиологы, гистологы және биологы Иоган Фридрих Мишер атты ғалым ашқан. Ақуыз молекуласы сияқты, ДНҚ молекуласы да биологиялық полимер. ДҚ-ның молекулалық салмағы 10 млн. болады, кейбір жағдайда (ақуыздың биосинтезіне байланысты) 50-100 млн-ғы дейін жетеді. ДНҚ полимерлері мен мономерлерінің ролін комплементтік негізіне сәйкес бірінене кейін бірі орналасатын нуклеотидтер атқарады.

Нуклеин қышқылдары ең алғаш  жасушаның ядросынан табылды, ол латынша «нуклеус» - ядро деген мағынаны білдіреді. Сондықтан нуклеин қышқылдары деп аталған.

Нуклеин қышқылдарының 2 түрі бар: дезоксирибонуклеин «ДНҚ» және рибонуклеин «РНҚ».

ДНҚ-ның құрылымы, саны және қасиеттері. ДНҚ-ң құрылымын зерттеген көптеген тәжірибелердің нәтижесінде, 40–жылдардың аяғында төмендегідей мәліметтер белгілі болды:

1. ДНҚ 4 нуклейдтен (аденин, гуанин, цитозин, тимин) тұрады. Олардың алдыңғы екеуі екі, ал қалғандары бір сақинадан құралған. әр нуклеотид бесбұрышты қантпен коваленттік байланыс арқылы қосылған фосфат тобымен азоттық негізден тұрады.
2. нуклеотидтер бір-бірімен қант және фосфор тобымен ковалентті байланыс арқылы қосылған. Осы фосфор тобымен қанттың қалдығына тұратын ұзын шиыршықты молекуланы қант-фосфорлы тұлғасы дейді.
3. Э.Чаргафф анықтаған ДНҚ-ның барлық молекуласындағы адениннің (А) саны тиминмен (Т) бірдей, ал гуанындікі (Г) цитозынмен (Ц) тең; оны  қысқаша былай белгілейді А=Т, Г=Ц

Аденин мен тимин екі  сутектің байланыспен, ал гуанин мен  цитозин үш сутектік байланыс арқылы қосылыс түзеді

4. ДНҚ-ның молекуласы шиыршық (оралма) болып оралған. Оның негіздері шиыршыққа тік бұрыгпен орналасады. Оны ең алғаш Р.Франклин  түсірген рентгенограммадан көруге болады. Рентгеннограмманың көмегімен қант-фосфорлы тұлғаның шиыршықтың сыртқы жағында, ал негізі іште екенін және шиыршықтың бір орамында он нуклеотид болатыны анықталды.

Р.Франклин ашқан деректердің  ДНҚ-ның құрамын анықтауда маңызы зор болды, бірақ екі сұрақ  жауапсыз қалды: ДНҚ-ның молекуласы қанша жіпшеден тұрады және олар қалай  байланысқан? Бұл сұрақтың жауабына негіз болған 1953 ж Ж.Уотсон мен  Ф.Крик ұсынған ДНҚ-ның құрылымы еді. Олар ұсынған құрылымды ДНҚ  молекуласы 2 жіпшеден немесе тізбектен  тұрады. Бұл жердегі жіпшелердің  орнында осы тізбектердің қант-фосфатты тұлғасы тұрады да ал баспалдақтың рөлін негіздер атқарады. әрбір баспалдақ 2 негізден тұрса олардың екі, ал екіншісі бір сақинадан тұрады.

Енді ДНҚ-ның қосарлы  сақинасының қалай түзелетіндігін қарастырайық. Мұнда бір тізбектің  азотты негіздері екінші тізбектің  азотты негіздерімен сутектік байланыс арқылы өзара жақын орналасқан.

Сутектік байланыстың  түзулуінің өзі азотты негіздердің  өте жақын түйісунің нәтижесі деп түсінген дұрыс.

Түйісетін нуклеотидтер белгілі  бір заңдылықта бағынады атап айтқанда бір тізбекте А орналасса,  екінші тізбекте оның қарсысында Т орналасады, яғни А-ға Т комплементті, ал Г-ге Ц  комплементті болып орналасады. Нуклеотидтердің  осылай комлементке сай орналасуының нәтижесінде, біріншіден, қосарлы сақинаның  бүкіл ұзына бойындағы тізбектердің ара қашықтығы бірдей болады, екіншіден, қарама-қарсы орналасқан негіздердің  арасы сутектік байланыстар арқылы қосылады. Мәселен, Г мен Ц 3 сутектік байланыс, ал А мен Т арасындағы 2 сутектік байланыс түзіледі. Неғұрлым сутектік байланыс көп болса, ДНҚ жіпшелері дерт болады және оның молекуласы тұрақты болып, қозғалғыштығы сақталатындығы дәлелденді.

Қорыта келе, Ж.Уотсон мен  Ф.Крик ашқан ДНҚ молекуласы құрылымының  дұрыстығы экперимент жүзінде толық  дәлелденіп молекулалық биология мен  генетиканың дамуына зор ықпалын  тигізді.

ДНҚ-ның екі  еселенуі. Жасуша бөлінер алдында ДНҚ екі еселенеді, яғни жаңа жасушадағы генетикалық ақпарат «ескімен» бірдей болады. Қос тізбектегі негіздер бірдей болғандықтан, кез-келген жұп өзінің  қарсы жағының қалыптасуына ақпарат береді. Мысалы, бір тізбек А – Т – А – Т – Ц – А болса, оның қарсысында  Т – А – Т – Ц – Г – Т. Олар нуклеотидтердің комплементтік негізіне сәйкес келеді. ДНҚ-ның екі еселенуінің жолын 1953 ж  М.Н.Мейсельсон мен Ф.Сталь дәлелдеді. Алғашқыда олар 3 түрлі болжам ұсынды:

1. Сақтала екі еселену. Жаңа тізбекте молекула пайда болу үшін  алдыңғы ДНҚ-ның қос оралымының қалпы (матрица) негіз болады. Жаңа жасушаның біреуі бұрынғы ДНҚ-ның  молекуласын алса, ал екіншісі жаңадан синтезделген молекуласын алады.
2. Жартылай сақтала екі еселену. Азотты негіздер арасындағы әлсіз сутектік байланыстары үзілген соң негіздер ыдырап, ДНҚ-ның молекуласының қос тізбегі ашылған сырма сияқты екі жаққа кетеді. Бөлінген әрбір тізбек болашақта пайда болатын тізбекте қалып қызметін атқарады. «Жаңа» және «ескі» тізбектер сутектік байланыстар арқылы қосылады. Яғни жаңа жасушада «жаңа» және «ескі» тізбектерден тұратын ДНҚ молекулалары  түзіледі
3. Бытыраңқы екі еселену. ДНҚ қысқа бөлшектерге ыдырап, жаңадан пайда болатын қос тізбектің негізін қалайды. Одан кейін ДНҚ белгісіз жолмен екі еселенеді.

Рибонуклеин қышқылы (РНҚ) — жоғары молекулалық байланыс; нуклеин қышқылдарының типі. Табиғатта кеңінен таралған. РНҚ-ның көмірсу бөлігінде рибоза қанты, ал азотты негіздері ретіндеаденин, гуанин, цитозин және урацил болады. Рибонуклеин қышқылдары рибосомалық (рРНҚ), ақпараттық (аРНҚ) және тасымалдаушы (тРНҚ) болып бөлінеді.

Нуклеин қышқылдарының да ақуыздар сияқты әр түрлі құрылымдары болады.

Олардың организмдегі функциясы да әр алуан.

Нуклеин қышқылының бірінші құрылымында мононуклеотидтер белгілі тәртіппен орналасады.

Нуклеин қышқылының екінші құрылымы макромолекулалардың кеңістікте қос шиыршық болып орналасуын көрсетеді. Бұл кезде молекулалар арасында және молекула ішінде сутектік байланыс арқылы әрекеттесу болады.

НҚ-ның макромолекуласы екі полинуклеотидті тізбектен құралады. Олар кеңістікте қос оралма түзеді (54-сурет). Оралманы фосфор қышқылының полиэфирі түзеді, пиримидин және пурин туындыларының жазық молекуласы оралманың ішінде болады.

Нуклеин қышқылының макромолекуласындағы бірінің ішінде бірі жатқан ширатылған екі оралмада, пиримидин және пурин қалдықтары өзара сутектік байланыс арқылы байланыскан.

Сутектік байланыс белгілі бір жұп пиримидин және пурин туындыларының арасында түзіледі. Оларды комплементарлы жұптар деп атайды. Ондай жұптар: тимин (Т) — аденин (А) және цитозин (С) — гуанин (G).

ДНҚ-ның қос оралмалы сызбанұсқасында таспамен көрсетілгендері фосфор қышқылымен көмірсулардың полиэфирінің макромолекуласы. Бұларды қосып жатқан түзулер пиримидин және пурин туындылары, олар комплементарлы жұптар.

Нуклеин қышқылының үшіншілік  құрылымы — ДНҚ мен РНҚ-ның кеңістікте шумақталып орналасуы.

Нуклеин қышқылдарының  маңызы

Нуклеин қышқылдары биологиялық тұрғыдан маңызды рөл атқарады. Олар тірі организмдердегі генетикалық ақпаратты сақтайтын және тасымалдайтын жасушаның (жасушаның) маңызды кұрам бөліктері болып табылады. Нуклеин қышқылдары ақуыз биосинтезіне қатысады және тірі организмдерде тұқым қуалаушылықты сақтап, оның бір ұрпақтан екінші ұрпаққа берілуін қамтамасыз етеді. ДНҚ жасуша ядросының хромосомасында (99%), рибосомаларда және хлоропластарда, ал РНҚ ядрошықтарда, рибосомаларда, митохондрияда, пластидтер мен дитоплазмада кездеседі.

Олар жасушаның қай бөлігінде шоғырланса, соған байланысты қызмет атқарады. Жоғарыда айтылғандай, ДНҚ организмдегі тұқым қуалаушылық ақпаратты сақтайтын гендердің құрылыс материалы болып табылады. Ал РНҚ үш түрлі болғандықтан: рибосомдық (р-РНҚ); тасымалдаушы (т-РНҚ) және ақпараттық (а-РНҚ) әр түрлі қызметтер атқарады. ДНҚ мен РНҚ қызметтері 1940 жылдардан бастап анықталып, түрлі биологиялық тәжірибелер арқылы дәлелденген. Осы зерттеулер нәтижесінде молекулалық генетика ғылымы жедел дами бастады.

Соңғы жылдары ғалымдар жоғары организмдердің гендерін бактериялар мен ашытқы саңырауқұлақтарының организміне енгізуді іске асырды. Соңынан оларды ақуыз синтездеуге пайдаланды. Мысалы, инсулин генін осылайша "жұмыс істеткізді". Адам инсулині ең алғаш рет Е. соlі деген бактерияның көмегімен 1982 жылы алынды.

Осылайша бір типтегі организмнен алынған генді басқа типтегі организмге енгізуді гендік инженерия деп атайды. Жоғарыда айтылған ипсулин, өсу гормоны — соматотропин, сондай-ақ гемофилия ауруына қолданылатын VIII фактор — гендік инженерияның өнімдері. Қазіргі кезде гендік инженерияның көмегімен түрлі жұқпалы ауруларға қарсы вакциналар өндіріле бастады.

Қазақстан Ұлттық ғылым академиясының  академигі М. Ә. Айтхожин (1939-1987ж.ж)  — клеткалық макромолекулалардың (нуклеин қышқылдары мен белоктың) синтезі саласында аса құнды зерттеу жұмыстарын жүргізді. Эукариоттық клеткаларда кездесетін клеткалық бөлшектердің жаңа класын, ақпараттық рибонуклеин қышқылдарының (ақпараттық РНК-ның) рибонуклеопротеидтік түрін (РНП-ті) — информасоманы ашқан. Айтхожин бидай дәнінің эмбриогенезі, пісіп-жетілуі, тұқымынан өнуі кезінде оның клеткаларында жүретін құбылыстарды: ақпараттық РНК-ның биогенезін, түзілуін, сақталуын және оның құрылымдық ерекшеліктерін зерттеді. Өсімдік рибосомаларының физикалық-химиялық қасиеттерін анықтап, олардың жануар рибосомаларына ұқсас екенін байқады. Жануар мен өсімдік клеткаларының суббөлшектерінен тұратын әрекеті күшті будан рибосомалар алуға, оларды зерттеуге болатынын тәжірибе жүзінде дәлелдеді. Бұл зерттеулердің эволюциялық теорияны дамытуда үлкен маңызы болды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қолданылған әдебиеттер: 
1) С. Әбилаев. «Молекулалық биология және генетика», Шымкент, 2008жыл. 46-49 беттер 
2) Қуандықов Е.Ө., Аманжолова Л.Е. «Молекулалық биология негіздері», Алматы, 2008 жыл. 34-40 беттер 
3) П. Қазымбет, Л.Аманжолова, Қ. Нұртаева. «Медициналық биология», Алматы, 2008 жыл. 44-50 беттер 
4) Интернет. /Google.kz., @mail. ru/ asik.kz ` asikon4ik