Біздің әлемдегі әрбір тірі организм әртүрлі. Адамдардың бір-бірінен айырмашылығы ғана емес. Бір түрдегі жануарлар мен өсімдіктердің де айырмашылықтары бар. Мұның себебі әртүрлі өмір сүру жағдайлары мен өмір тәжірибесі ғана емес. Әрбір организмнің даралығы онда генетикалық материалдың көмегімен белгіленеді.
Нуклеин қышқылдары туралы маңызды және қызықты сұрақтар
Туғанға дейін де әр ағзаның барлық құрылымдық ерекшеліктерін анықтайтын гендер жиынтығы болады. Бұл, мысалы, пальто түсі немесе жапырақтардың пішіні ғана емес. Неғұрлым маңызды сипаттамалар гендерде жазылған. Өйткені, хомяк мысықтан туа алмайды, ал бидай тұқымынан баобаб өспейді.
Ал нуклеин қышқылдары - РНҚ және ДНҚ молекулалары - ақпараттың барлық осы үлкен көлеміне жауапты. Олардың маңыздылығын асыра бағалау өте қиын. Өйткені, олар ақпаратты өмір бойы сақтап қана қоймайды, оны белоктардың көмегімен жүзеге асыруға көмектеседі, сонымен қатар оны келесі ұрпаққа береді. Олар мұны қалай жасайды, ДНҚ мен РНҚ молекулаларының құрылысы қаншалықты күрделі? Олар қалай ұқсас және олардың айырмашылығы неде? Осының бәрінде бізжәне оны мақаланың келесі тарауларында анықтаймыз.
Біз негізгі мәліметтерден бастап барлық ақпаратты бөлшектеп талдаймыз. Алдымен нуклеин қышқылдарының не екенін, олардың қалай ашылғанын білеміз, содан кейін олардың құрылысы мен қызметтері туралы айтамыз. Мақаланың соңында біз РНҚ мен ДНҚ салыстырмалы кестесін күтеміз, оған кез келген уақытта сілтеме жасай аласыз.
Нуклеин қышқылдары дегеніміз не
Нуклеин қышқылдары – жоғары молекулалық массасы бар органикалық қосылыстар, полимерлер. 1869 жылы оларды алғаш рет швейцариялық биохимигі Фридрих Мишер сипаттады. Іріңді жасушалардан құрамында фосфор мен азот бар затты бөліп алды. Оны тек ядроларда ғана орналасады деп есептеп, ғалым оны нуклеин деп атаған. Бірақ белоктар бөлінгеннен кейін қалғандары нуклеин қышқылы деп аталды.
Оның мономерлері нуклеотидтер. Қышқыл молекуласындағы олардың саны әр түр үшін жеке болады. Нуклеотидтер үш бөліктен тұратын молекулалар:
- моносахарид (пентоза), екі түрлі болуы мүмкін - рибоза және дезоксирибоза;
- азотты негіз (төртеуінің бірі);
- фосфор қышқылының қалдығы.
Содан кейін ДНҚ мен РНҚ арасындағы айырмашылықтар мен ұқсастықтарды қарастырамыз, мақаланың ең соңындағы кесте қорытындыланады.
Құрылымдық ерекшеліктері: пентозалар
ДНҚ мен РНҚ арасындағы ең бірінші ұқсастық олардың құрамында моносахаридтердің болуы. Бірақ әрбір қышқыл үшін олар әртүрлі. Қандай пентозаның молекуласында болуына байланысты нуклеин қышқылдары ДНҚ және РНҚ болып бөлінеді. ДНҚ құрамында дезоксирибоза, ал РНҚ құрамында боладырибоза. Екі пентоз да қышқылдарда тек β-түрінде кездеседі.
Дезоксирибозаның екінші көміртегі атомында оттегі жоқ (2' деп белгіленген). Ғалымдар оның жоқтығын айтады:
- C2 және C3; арасындағы байланысты қысқартады
- ДНҚ молекуласын күштірек етеді;
- ядрода ықшам ДНҚ орау үшін жағдай жасайды.
Құрылысты салыстыру: азотты негіздер
ДНҚ мен РНҚ салыстырмалы сипаттамасы оңай емес. Бірақ айырмашылықтар басынан-ақ көрінеді. Азотты негіздер біздің молекулалардағы ең маңызды құрылыс блоктары болып табылады. Олар генетикалық ақпаратты тасымалдайды. Дәлірек айтқанда, негіздердің өзі емес, олардың тізбектегі реті. Олар пурин және пиримидин.
ДНҚ мен РНҚ құрамы мономерлер деңгейінде қазірдің өзінде ерекшеленеді: дезоксирибонуклеин қышқылында аденин, гуанин, цитозин және тимин кездеседі. Бірақ РНҚ-да тиминнің орнына урацил бар.
Бұл бес негіз негізгі (негізгі) болып табылады, олар нуклеин қышқылдарының көп бөлігін құрайды. Бірақ олардан басқалары да бар. Бұл өте сирек кездеседі, мұндай негіздер минор деп аталады. Екеуі де екі қышқылда да кездеседі – бұл ДНҚ мен РНҚ арасындағы тағы бір ұқсастық.
ДНҚ тізбегіндегі осы азотты негіздердің (және сәйкесінше нуклеотидтердің) тізбегі берілген жасуша қандай ақуыздарды синтездей алатынын анықтайды. Белгілі бір сәтте қандай молекулалар жасалатыны дененің қажеттіліктеріне байланысты.
Өтунуклеин қышқылдарының ұйымдасу деңгейлері. ДНҚ мен РНҚ-ның салыстырмалы сипаттамалары мүмкіндігінше толық және объективті болу үшін әрқайсысының құрылымын қарастырамыз. ДНҚ-да олардың төртеуі бар және РНҚ-ның ұйымдасу деңгейлерінің саны оның түріне байланысты.
ДНҚ құрылымын ашу, құрылым принциптері
Барлық организмдер прокариоттар мен эукариоттарға бөлінеді. Бұл классификация ядроның дизайнына негізделген. Екеуінің де жасушада хромосома түрінде ДНҚ бар. Бұл дезоксирибонуклеин қышқылының молекулалары ақуыздармен байланысқан арнайы құрылымдар. ДНҚ ұйымының төрт деңгейі бар.
Бастапқы құрылым нуклеотидтер тізбегімен ұсынылған, олардың реттілігі әрбір жеке организм үшін қатаң сақталады және олар фосфодиэфирлік байланыстармен байланысқан. ДНҚ тізбегінің құрылымын зерттеуде үлкен жетістіктерге Чаргафф және оның әріптестері қол жеткізді. Олар азотты негіздердің қатынасы белгілі бір заңдарға бағынатынын анықтады.
Олар Чаргафф ережелері деп аталды. Бұлардың біріншісі пуриндік негіздердің қосындысы пиримидиндердің қосындысына тең болуы керектігін айтады. Бұл ДНҚ-ның екінші реттік құрылымымен танысқаннан кейін белгілі болады. Екінші ереже оның ерекшеліктерінен туындайды: A / T және G / C молярлық қатынасы біреуге тең. Дәл осы ереже екінші нуклеин қышқылына да қатысты – бұл ДНҚ мен РНҚ арасындағы тағы бір ұқсастық. Тек екіншісінде барлық жерде тиминнің орнына урацил бар.
Сонымен қатар көптеген ғалымдар әртүрлі түрлердің ДНҚ-сын негіздердің көп санына қарай жіктей бастады. Егер қосынды "A+T" болса«G+C» қарағанда, мұндай ДНҚ АТ-типі деп аталады. Егер бәрі керісінше болса, біз ДНҚ-ның GC түрімен айналысамыз.
Қосымша құрылым моделін 1953 жылы ғалымдар Уотсон мен Крик ұсынған және ол бүгінгі күнге дейін жалпы қабылданған. Модель қос спираль болып табылады, ол екі антипараллельді тізбектен тұрады. Қосымша құрылымның негізгі сипаттамалары:
- әр ДНҚ тізбегінің құрамы тек түрге тән;
- тізбектер арасындағы байланыс азотты негіздердің комплементарлылық принципі бойынша түзілген сутегі;
- полинуклеотидті тізбектер бір-бірінің айналасына оралып, «спираль» деп аталатын оң жақты спиральді құрайды;
- фосфор қышқылының қалдықтары спиральдың сыртында, азотты негіздер ішінде орналасқан.
Әрі қарай, тығызырақ, қаттырақ
ДНҚ-ның үшінші реттік құрылымы аса ширатылған құрылым. Яғни, молекулада екі тізбек бір-бірімен бұралып қана қоймайды, үлкен ықшам болу үшін ДНҚ арнайы белоктардың – гистондардың айналасына оралады. Құрамындағы лизин мен аргининге байланысты олар бес класқа бөлінеді.
ДНҚ-ның соңғы деңгейі – хромосома. Онда генетикалық ақпарат тасымалдаушысының қаншалықты тығыз оралғанын түсіну үшін мынаны елестетіп көріңіз: егер Эйфель мұнарасы ДНҚ сияқты тығыздаудың барлық сатыларынан өтсе, оны сіріңке қорабына салуға болады.
Хромосомалар бір (бір хроматидтен тұрады) және қос (екі хроматидтен тұрады). Олар қауіпсіз сақтауды қамтамасыз етедігенетикалық ақпаратты және қажет болса, олар бұрылып, қалаған аймаққа кіру мүмкіндігін аша алады.
РНҚ түрлері, құрылымдық ерекшеліктері
Кез келген РНҚ ДНҚ-дан өзінің бастапқы құрылымы бойынша (тиминнің болмауы, урацилдің болуы) ерекшеленетінімен қатар, келесі ұйымдастыру деңгейлері де ерекшеленеді:
- Трансферттік РНҚ (tRNA) – бір тізбекті молекула. Аминқышқылдарды ақуыз синтезі орнына тасымалдау функциясын орындау үшін оның өте ерекше қайталама құрылымы бар. Ол «беде жапырағы» деп аталады. Оның әрбір ілмегі өз қызметін атқарады, бірақ ең маңыздылары – акцепторлық дің (оған амин қышқылы жабысады) және антикодон (ол хабаршы РНҚ-дағы кодонға сәйкес келуі керек). тРНҚ-ның үшінші реттік құрылымы аз зерттелген, өйткені мұндай молекуланы ұйымдастырудың жоғары деңгейін бұзбай оқшаулау өте қиын. Бірақ ғалымдардың біраз мәліметі бар. Мысалы, ашытқыда тасымалдау РНҚ L әрпіне ұқсайды.
- Мессенджер РНҚ (ақпараттық деп те аталады) ақпаратты ДНҚ-дан ақуыз синтезі аймағына тасымалдау қызметін атқарады. Ол ақырында қандай ақуыз болатынын айтады, рибосомалар синтез процесінде оның бойымен қозғалады. Оның негізгі құрылымы бір тізбекті молекула. Екіншілік құрылымы өте күрделі, ақуыз синтезінің басталуын дұрыс анықтау үшін қажет. мРНҚ шаш түйреуіштер түрінде бүктелген, олардың ұштарында ақуызды өңдеудің басы мен аяқталуына арналған орындар бар.
- Рибосомалық РНҚ рибосомаларда кездеседі. Бұл органоидтар әрқайсысы екі суббөлшектерден тұрадыөзінің рРНҚ-сын орналастырады. Бұл нуклеин қышқылы барлық рибосомалық ақуыздардың орналасуын және осы органоидтың функционалдық орталықтарын анықтайды. рРНҚ-ның бастапқы құрылымы қышқылдың алдыңғы сорттарындағыдай нуклеотидтер тізбегі арқылы берілген. Белгілі болғандай, рРНҚ қатпарлануының соңғы сатысы бір тізбектің терминалдық бөлімдерінің жұптасуы болып табылады. Мұндай жапырақшалардың қалыптасуы бүкіл құрылымның тығыздалуына қосымша үлес қосады.
ДНҚ функциялары
Дезоксирибонуклеин қышқылы генетикалық ақпараттың репозиторийі ретінде әрекет етеді. Дәл оның нуклеотидтерінің тізбегінде біздің денеміздің барлық ақуыздары «жасырын». ДНҚ-да олар сақталып қана қоймайды, сонымен қатар жақсы қорғалған. Ал көшіру кезінде қате орын алса да, ол түзетіледі. Осылайша, барлық генетикалық материал сақталады және ұрпаққа жетеді.
Ақпаратты ұрпаққа беру үшін ДНҚ екі еселену қабілетіне ие. Бұл процесс репликация деп аталады. РНҚ мен ДНҚ салыстырмалы кестесі бізге басқа нуклеин қышқылының мұны істей алмайтынын көрсетеді. Бірақ оның басқа да көптеген функциялары бар.
РНҚ функциялары
РНҚ-ның әр түрінің өзіндік қызметі бар:
- Тасымалдау рибонуклеин қышқылы аминқышқылдарын рибосомаларға жеткізеді, онда олар ақуызға айналады. тРНҚ тек құрылыс материалын әкеліп қана қоймайды, сонымен қатар кодонды тануға қатысады. Ал ақуыздың қаншалықты дұрыс құрастырылатыны оның жұмысына байланысты.
- Хабар РНҚ ақпаратты оқидыДНҚ және оны ақуыз синтезінің орнына апарады. Онда ол рибосомаға бекітіледі және ақуыздағы аминқышқылдарының орналасу ретін белгілейді.
- Рибосомалық РНҚ органоид құрылымының тұтастығын қамтамасыз етеді, барлық функционалдық орталықтардың жұмысын реттейді.
ДНҚ мен РНҚ арасындағы тағы бір ұқсастық: екеуі де жасуша тасымалдайтын генетикалық ақпаратқа қамқорлық жасайды.
ДНҚ мен РНҚ салыстыру
Жоғарыда аталған ақпаратты ретке келтіру үшін барлығын кестеге жазып алайық.
| ДНҚ | РНҚ | |
| Торша орны | Ядро, хлоропластар, митохондриялар | Ядро, хлоропластар, митохондриялар, рибосомалар, цитоплазма |
| Мономер | Дезоксирибонуклеотидтер | Рибонуклеотидтер |
| Құрылым | Екі жіпті спираль | Бір тізбек |
| Нуклеотидтер | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Мүмкіндіктер | Тұрақты, қайталауға қабілетті | Labile, екі еселеу мүмкін емес |
| Функциялар | Генетикалық ақпаратты сақтау және тасымалдау | Тұқым қуалайтын ақпаратты (мРНҚ) тасымалдау, құрылымдық қызметі (рРНҚ, митохондриялық РНҚ), ақуыз синтезіне қатысу (мРНҚ, тРНҚ, рРНҚ) |
Осылайша, біз ДНҚ мен РНҚ арасындағы ұқсастықтар туралы қысқаша айттық. Кесте емтиханда таптырмас көмекші немесе қарапайым еске салғыш болады.
Бұрын білгенімізге қосымша кестеде бірнеше фактілер пайда болды. Мысалы, ДНҚ қабілетіекі жасуша да дұрыс генетикалық материалды толық көлемде алуы үшін жасушаның бөлінуі үшін дупликация қажет. РНҚ үшін екі еселеу мағынасы жоқ. Егер жасушаға басқа молекула қажет болса, ол оны ДНҚ үлгісінен синтездейді.
ДНҚ мен РНҚ сипаттамалары қысқа болып шықты, бірақ біз құрылымы мен функцияларының барлық ерекшеліктерін қарастырдық. Трансляция процесі - ақуыз синтезі - өте қызықты. Онымен танысқаннан кейін РНҚ-ның жасуша өмірінде қаншалықты үлкен рөл атқаратыны белгілі болады. Ал ДНҚ-ның қайталану процесі өте қызықты. Қос спиральді бұзып, әрбір нуклеотидті оқып шығудың мәні неде!
Күн сайын жаңа нәрсе үйреніңіз. Әсіресе, бұл жаңа нәрсе денеңіздің әрбір жасушасында орын алса.
