НУКЛЕИН ҚЫШҚЫЛДАРЫ, ДНК ЖӘНЕ РНК

Нуклеин қышқылдарының биологиялық ролі. «Нуклеин қышқылдары» деген ат латынша «нуклеус», яғни ядро деген сөзден шыққан: олар алғаш рет клетка ядросынан табылған. Нуклеин қышқылдарының биологиялық маңызы аса зор. Олар клетканың тұқымқуалаушылық қасиеттерін сақтауда және оларды беруде басты роль атқарады, сондықтан олар көбінесе тұқымқуалаушылық заттар деп аталады. Кез келген клетка аналық клетканың бөлінуі нәтижесінде пайда болатыны белгілі. Мұнда аналық клетканың қасиеттері жас клеткаларға тұқым қуалай беріледі. Ал клетканың қасиеттері негізінен ондағы белоктарға байланысты. Нуклеин қышқылдары клеткада белоктардың дәл аналық клеткадағыдай синтезделуін қамтамасыз етеді.

Нуклеин қышқылдарының екі түрі бар: дезоксирибонуклеин қышқылдары (ДНҚ), рибонуклеин қышқылдары (РНҚ).

Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНК). ДНК жануарлар мен өсімдік клеткаларының бәрінде де тұқым қуалау информациясын сақтау ролін атқарады. Суретте ДНК-ның құрылыс схемасы бейнеленген. ДНК молекуласы бірі екіншісін айнала орап жатқан спираль тәрізді екі жіпше болып табылады. ДНК-ның мұндай қос спиралінің ені онша үлкен емес, 2 нм-ге жуық. Ал оныңұзындығы он мың есе артық - ол жүздеген мың нанометрге жетеді. Ең ірі деген белок молекуласының жазылып тұрған күйіндегі ұзындығы 100-200 нанометрден аспайды. Сонымен, ДНК молекуласының ұзына бойына мыңдаған белок молекулаларын бірінің үстіне бірін жинап қоюға болады. Осыған орай, ДНҚ-ның молекулалық массасы өте үлкен - ол ондаған, тіпті жүздеген миллионға жетеді.

Сурет - ДНК құрылысының схемасы (қосарланған спираль)

ДНК-ның құрылымын қарастырып көрейік. ДНҚ-ның әрбір жіпшесі - полимер, оның мономерлері нуклеотидтер болады. Нуклеотид дегеніміз үш түрлі заттың: азотты негіздің, көмірсудың (моносахарид - дезоксирибозаның) және фосфор қышқылы қалдықтарының химиялық қосылысы. Бүкіл органикалық дүниедегі ДНК төрт түрлі нуклеотид қосылысынан түзіледі. Олардың құрылымы суретте келтірілген. Мұндағы төрт түрлі нуклеотидтердің бәрінде көмірсу мен фосфор қышқылы бірдей екені көрінеді.

Нуклеотидтер азотты негіздері бойынша ғана ажыратылады, соған сәйкес оларды: азотты негізді нуклеотид аденин (қысқаша А), гуанинді нуклеотид (Г), тиминді нуклеотид (Т) және цитозинді нуклеотид (Ц) деп атайды. Өлшемі жағынан А және Г-ге, ал Т және Ц-ге тең. А мен Г-ның өлшемі Т мен Ц-дан гөрі үлкенірек.

Нуклеотидтердің ДНК жіпшесіне қосылуы бір нуклеотидтіңкөмірсуы мен көршілес нуклеотидтің фосфор қышқылы арқылы жүзеге асады. Олар берік ковалентті байланыспен жалғасады.

Сурет - Тірі табиғаттағы барлық ДНК-ны

Сурет - Нуклеотидтердің полинуклеотидтік қурайтын төрт нуклеотид, тізбекке қосылуы

Сонымен, ДНҚ-ның әрбір жіпшесі полинуклеотид болады. Бұл нуклеотидтер қатаң тәртіппен орналасқан ұзын тізбек.

Енді қосарлы спираль түзілу кезінде ДНҚ жіпшелерінің бір-бірімен салыстырғанда орналасатынын және жіпшелерді өзара қандай күштің ұстап тұрғанын қарастырып көрейік. Мұны суреттен аңғаруға болады, онда ДНҚ-ның қосарлы спиралының шағын бір, бөлігі бейнеленген.

Бір тізбектің азотты негіздері екінші тізбектің азотты негіздерімен қалай «түйіскенін» көреміз. Негіздердің өзара жақын орналасатыны соншама, олардың арасында сутектік байланыс пайда болады.

Түйісетін нуклеотидтердің орналасуында маңызды заңдылық бар, атап айтқанда: бір тізбекте А орналасса, екінші тізбекте оның қарсысында әрдайым Т орналасады, ал бір тізбектегі Г-нің қарсысына - әрқашан да Ц орналасады. Нуклеотидтер тек осылай үйлестірілген жағдайда ғана, біріншіден, қосарлы спиральдың бүкіл ұзына бойындағы тізбектердің ара қашықтығы бірдей, екіншіден, қарама-қарсы орналасқан негіздердің арасында ең көп сутектік байланыс (Г мен Ц арасында үш сутектік байланыс, А мен Т арасында екі сутектік байланыс) түзіледі екен. Осындайүйлестіктің әрқайсысында екі нуклеотид бірін-бірі толыктырып тұрғандай болады. «Толыктыру деген сөз латын тілінде «комплемент» деп аталады. Сондықтан, Ц-ге Г, ал А-ға Т комплементті болып табылады. Егер ДНК тізбегінің қандай да бір бөлігінде бірінен соң бірі тізіліп, А Г, Ц, Т, А, Ц, Ц нуклеотидтері орналасса, екінші тізбектің осыған қарама-қарсы жатқан бөлігінде бұларға Т, Ц, Г, А, Т, Г, Г нуклеотидтері комплементті орналасады. Сөйтіп, егер бір тізбектегі нуклеотидтердің орналасу тәртібі белгілі болса, комплементтік принципі бойынша екінші тізбектегі нуклеотидтердің де орналасу тәртібін бірден анықтауға болады.

Сурет - ДНК қосарланған спиралінің бөлігі

Сутектік байланыстың көп болуы ДНК жіпшелерінің берік қосылыс түзуін қамтамасыз етеді де оның молекуласы тұрақты болады және қозғалғыштығын сақтайды: ол дезоксирибонуклеаза ферментінің әсерінен оп-оңай тарқатылады.

ДНК клетканың ядросында, сондай-ақ митохондриялар мен хлоропластарда болады, ДНҚ ядрода хромосомалардың құрамына кіреді, мұнда ол белоктармен қосылыс түрінде болады.

ДНК-ның екі еселенуі. ДНҚ құрылымының негізі болып саналатын комплементтік принципі клетканың бөлінуі алдында ДНК-ның жаңа молекулаларының қалай синтезделетінін түсінуге мүмкіндік береді. Бұл синтез ДНК молекуласының тамаша екі еселене алуына негізделген және аналық клеткадан жас клеткаға тұқым қуалаушылық қасиеттердің берілуін анықтайды.

ДНҚ-ның қалай екі еселенетіні суретте көрсетілген. ДНҚ- ның қосарланған спиралы ферменттің әсерінен бір ұшынан тар- қатыла бастайды да әрбір тізбекке коршаған ортада бос күйінде болатын нуклеотидтердің жаңа тізбегі жиналады. Жаңа тізбектің құрылуы комплементтік принципке дәлме-дәл сәйкестікпен жүреді. Әрбір А-ның қарсысында Т, Г-ның қарсысында Ц және т. с. с. болып кете береді. Осының нәтижесінде ДНК-ның бір молекуласы орнына, нуклеотидтерінің құрамы алғашқы молекуламен бірдей екі молекула пайда брлады. ДНК-нің жаңадан түзілген әрбір молекуласының бір тізбегі алғашқы молекуладан шығады да екіншісі жанадан синтезделеді.

Сурет - ДНК-ның екі еселену схемасы

Рибонуклеин қышқылдары (РНҚ) РНҚ-ның құрылымы ДНҚ құрылымына ұқсас, ДНҚ сияқты, РНҚ да полинуклеотидтер, тек ДНҚ-ден айырмашылығы РНҚ-ның молекуласы бір тізбекті болады. ДНҚ-дегі сияқты, РНҚ-ның да құрылымы төрт.типті нуклеотидтердің кезектесіп орналасуы арқылы жасалады, бірақ РНҚ нуклеотидтері құрамының ДНҚ нуклеотидтері құрамынан біраз айырмашылығы бар, яғни РНҚ-ның құрамыңдағы көмірсу дезоксирибоза емес - рибоза, сондықтан РНҚ - рибонуклеин қышқылы деп аталады. Сонымен қатар, РНҚ-ға азотты негіз тиминнің орнына құрылысы соған жақын келетін урацил (У) деп аталатын негіз кіреді.

Клеткада РНҚ-ның бірнеше түрі бар. Олардың бәрі де белок синтезіне қатысады. Бірінші түрі - тасымалдау РНҚ-сы (т-РНҚ). Бұл РНҚ-лердің ішіндегі ең кішкентайы. Олар аминқышқылдарын байланыстырып, оларды белок синтезделінетін жерге тасымалдайды. Екінші түрі - информациялық РНҚ (и-РНҚ). Мөлшері жағынан бұлар т-РНҚ-дан 10 есе үлкен болады. Олардың қызметі - ДНҚ-дан белок синтезделетін жерге белок құрылымы туралы информация жеткізу. Үшінші түрі - рибосомалық РНҚ (р-РНҚ). Бұлардың молекулаларының мөлшері басқаларыныкінен үлкен болады да рибосомалардың құрамына кіреді.

Әдебиет: Жалпы биология. Алматы, 1991. -Б.206-210.