Нуклеин қышқылдары ата-бабаларымыздан мұра болып қалған генетикалық ақпаратты сақтайды және береді. Егер сіздің балаларыңыз болса, олардың геномындағы сіздің генетикалық ақпаратыңыз серіктесіңіздің генетикалық ақпаратымен қайта біріктіріліп, біріктіріледі. Сіздің геномыңыз әр жасуша бөлінген сайын қайталанады. Сонымен қатар, нуклеин қышқылдарының құрамында жасушалардағы барлық ақуыздардың синтезіне жауап беретін гендер деп аталатын белгілі бір сегменттер бар. Гендердің қасиеттері сіздің денеңіздің биологиялық сипаттамаларын басқарады.
Жалпы ақпарат
Нуклеин қышқылдарының екі класы бар: дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ ретінде белгілі) және рибонуклеин қышқылы (РНҚ ретінде белгілі).
ДНҚ - барлық белгілі тірі ағзалардың және көптеген вирустардың өсуі, дамуы, өмірі мен көбеюі үшін қажетті гендердің жіп тәрізді тізбегі.
Көп жасушалы организмдердің ДНҚ-ның өзгеруі кейінгі ұрпақтардың өзгеруіне әкеледі.
ДНҚ – биогенетикалық субстрат,қарапайым тірі организмдерден жоғары ұйымдасқан сүтқоректілерге дейінгі барлық тірі ағзаларда кездеседі.
Көптеген вирустық бөлшектер (вириондар) генетикалық материал ретінде ядродағы РНҚ-ны қамтиды. Дегенмен, вирустар тірі және жансыз табиғаттың шекарасында жатқанын атап өткен жөн, өйткені олар иесінің жасушалық аппаратынсыз белсенді емес болып қалады.
Тарихи дерек
1869 жылы Фридрих Мишер ақ қан жасушаларынан ядроларды бөліп алып, олардың құрамында фосфорға бай зат бар екенін анықтады, ол нуклеин деп атады.
Герман Фишер 1880 жылдары нуклеин қышқылдарының құрамындағы пурин және пиримидин негіздерін ашты.
1884 жылы Р. Гертвиг нуклеиндер тұқым қуалайтын белгілердің берілуіне жауап береді деп ұсынды.
1899 жылы Ричард Альтман «өзекті қышқылы» терминін енгізді.
Ал кейінірек, 20 ғасырдың 40-жылдарында ғалымдар Касперссон мен Брахет нуклеин қышқылдарының ақуыз синтезімен байланысын анықтады.
Нуклеотидтер
Полинуклеотидтер көптеген нуклеотидтерден – мономерлер тізбекте бір-бірімен байланысқан.
Нуклеин қышқылдарының құрылымында нуклеотидтер оқшауланады, олардың әрқайсысында:
- Азот негізі.
- Пентоза қант.
- Фосфат тобы.
Әрбір нуклеотид құрамында пентозалық (бес көміртекті) сахаридке қосылған азоты бар ароматты негіз бар, ол өз кезегінде фосфор қышқылының қалдығымен байланысады. Мұндай мономерлер бір-бірімен қосылып, полимерлі түзедітізбектер. Олар бір тізбектегі фосфор қалдығы мен екінші тізбектегі пентозды қант арасында пайда болатын ковалентті сутектік байланыстар арқылы байланысады. Бұл байланыстарды фосфодиэфирлік байланыстар деп атайды. Фосфодиэфирлік байланыстар ДНҚ-ның да, РНҚ-ның да фосфатты-көмірсутекті қаңқасын (қаңқасын) құрайды.
Дезоксирибонуклеотид
Ядрода орналасқан нуклеин қышқылдарының қасиеттерін қарастырайық. ДНҚ біздің жасушаларымыздың ядросының хромосомалық аппаратын құрайды. ДНҚ-да жасушаның қалыпты жұмыс істеуіне арналған «бағдарламалық құрал нұсқаулары» бар. Жасуша өз түрін көбейткенде, бұл нұсқаулар митоз кезінде жаңа жасушаға беріледі. ДНҚ қос бұрандалы жіпке бұралған қос тізбекті макромолекулаға ұқсайды.
Нуклеин қышқылының құрамында фосфат-дезоксирибоза сахариді қаңқасы және төрт азотты негіз бар: аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) және тимин (T). Қос тізбекті спиральда аденин тиминмен (A-T), гуанин цитозинмен (G-C) жұптасады.
1953 жылы Джеймс Д. Уотсон және Фрэнсис Х. К. Крик ажыратымдылығы төмен рентгендік кристаллографиялық деректерге негізделген ДНҚ-ның үш өлшемді құрылымын ұсынды. Олар сонымен қатар биолог Эрвин Чаргаффтың ДНҚ-да тимин мөлшері адениннің мөлшеріне, ал гуаниннің мөлшері цитозиннің мөлшеріне эквивалентті екендігі туралы тұжырымдарына сілтеме жасады. 1962 жылы ғылымға қосқан үлесі үшін Нобель сыйлығын алған Уотсон мен Крик полинуклеотидтердің екі тізбегі қосарланған спираль түзеді деп тұжырымдады. Жіптер, олар бірдей болса да, қарама-қарсы бағытта бұрылады.бағыттар. Фосфат-көміртекті тізбектер спиральдың сыртқы жағында орналасқан, ал негіздер ішкі жағында жатады, онда коваленттік байланыстар арқылы басқа тізбектегі негіздермен байланысады.
Рибонуклеотидтер
РНҚ молекуласы бір тізбекті спиральды жіп түрінде болады. РНҚ құрылымында фосфат-рибоза көмірсу қаңқасы және нитрат негіздері бар: аденин, гуанин, цитозин және урацил (U). Транскрипция кезінде ДНҚ үлгісінде РНҚ жасалғанда гуанин цитозинмен (G-C) және аденин урацилмен (А-U) жұптасады.
РНҚ фрагменттері барлық тірі жасушаларда белоктарды көбейту үшін пайдаланылады, бұл олардың үздіксіз өсуі мен бөлінуін қамтамасыз етеді.
Нуклеин қышқылдарының екі негізгі қызметі бар. Біріншіден, олар біздің денеміздегі сансыз рибосомаларға қажетті тұқым қуалайтын ақпаратты беретін делдал ретінде қызмет ету арқылы ДНҚ-ға көмектеседі. РНҚ-ның басқа негізгі қызметі - әрбір рибосома жаңа ақуыз жасау үшін қажет дұрыс амин қышқылын жеткізу. РНҚ-ның бірнеше түрлі кластары бар.
Хабарлама РНҚ (mRNA, немесе mRNA - шаблон) транскрипция нәтижесінде алынған ДНҚ сегментінің негізгі тізбегінің көшірмесі болып табылады. Хабаршы РНҚ ДНҚ мен рибосомалар - трансфер РНҚ-дан амин қышқылдарын қабылдайтын және оларды полипептидтік тізбек құру үшін пайдаланатын жасуша органеллалары арасындағы делдал қызметін атқарады.
Трансферттік РНҚ (tRNA) хабаршы РНҚ-дан тұқым қуалайтын деректерді оқуды белсендіреді, нәтижесінде аударма процесі жүреді.рибонуклеин қышқылы – ақуыз синтезі. Ол сонымен қатар дұрыс аминқышқылдарын ақуыз синтезделетін жерге тасымалдайды.
Рибосомалық РНҚ (рРНҚ) рибосомалардың негізгі құрылыс материалы болып табылады. Ол рибонуклеотид шаблонын оның ақпаратын оқуға болатын белгілі бір жерде байланыстырады, осылайша аударма процесін бастайды.
MiRNA - көптеген гендердің реттеушісі ретінде әрекет ететін шағын РНҚ молекулалары.
Нуклеин қышқылдарының функциялары жалпы өмір үшін және әсіресе әрбір жасуша үшін өте маңызды. Жасуша атқаратын барлық дерлік функциялар РНҚ және ДНҚ көмегімен синтезделген белоктармен реттеледі. Ферменттер, ақуыз өнімдері барлық өмірлік маңызды процестерді катализдейді: тыныс алу, ас қорыту, метаболизмнің барлық түрлері.
Нуклеин қышқылдарының құрылымының айырмашылығы
| Дезоскирибонуклеотид | Рибонуклеотид | |
| Функция | Тұқым қуалайтын деректерді ұзақ мерзімді сақтау және тасымалдау | ДНҚ-да сақталған ақпаратты ақуызға айналдыру; аминқышқылдарының тасымалдануы. Кейбір вирустардың тұқым қуалайтын деректерін сақтау. |
| Моносахарид | Дезоксирибоза | Рибоза |
| Құрылым | Қос жіпті спираль пішіні | Бір жіпті бұрандалы пішін |
| Нитрат негіздері | T, C, A, G | U, C, G, A |
Нуклеин қышқылды негіздердің айрықша қасиеттері
Аденин және гуанин бойыншаолардың қасиеттері пуриндер болып табылады. Бұл олардың молекулалық құрылымына екі балқытылған бензол сақинасы кіретінін білдіреді. Цитозин мен тимин өз кезегінде пиримидиндерге жатады және бір бензол сақинасына ие. РНҚ мономерлер өз тізбегін аденин, гуанин және цитозин негіздері арқылы құрады, тиминнің орнына урацил (U) қосады. Пиримидин және пурин негіздерінің әрқайсысының өзіндік бірегей құрылымы мен қасиеттері, бензол сақинасымен байланысқан функционалдық топтардың өз жиынтығы бар.
Молекулалық биологияда азотты негіздерді белгілеу үшін бір әріптен тұратын арнайы аббревиатуралар қолданылады: A, T, G, C немесе U.
Пентоза қант
Азотты негіздердің әртүрлі жиынтығынан басқа, ДНҚ және РНҚ мономерлері пентозалық қантпен ерекшеленеді. ДНҚ-дағы бес атомды көмірсутек дезоксирибоза, ал РНҚ-да рибоза. Құрылымы бойынша олар дерлік бірдей, тек бір айырмашылығы бар: рибоза гидроксил тобын қосады, ал дезоксирибозада ол сутегі атомымен ауыстырылады.
Қорытынды
Биологиялық түрлердің эволюциясында және тіршіліктің үздіксіздігінде нуклеин қышқылдарының рөлін асыра бағалауға болмайды. Тірі жасушалардың барлық ядроларының құрамдас бөлігі ретінде олар жасушаларда болатын барлық өмірлік процестердің белсендірілуіне жауап береді.
