Нуклеин қышқылдары биохимиясы

№7 Дәріс

Тақырыбы: Нуклеин қышқылдары биохимиясы

Қаралатын  сұрақтар:

1. Нуклеин қышқылдарының түрлері

2. Нуклеин қышқылдарының құрылысы

3. Нуклеин қышқылдарының қызметі

4. Репликация, транскрипция, трансляция

Нуклеин қышқылдарын зерттеудегі ғылыми деректер. Нуклеин қышқылдары — тірі ағзадағы  тұқым қуалайтын ақпараттарды сақтай отырып, оны келесі ұрпақтарға жеткізетін күрделі құрылысты молекула.

ХХ ғасырдың 30—40-жылдары организм өсіп-өнгенде өзінде бар қасиеттерін келесі ұрпақтарға жеткізудегі нуклеин қышқылдарының рөлі ғылыми тұрғыдан толықтай дәлелденді.1868 жылы швед биохимигі Ф.Мишер жасуша ядросының құрамынан қышқылдық қасиеті бар затты бөліп алған. Оны алғаш рет ядродан тапқандықтан (латынша “нуклеус” — ядро) нуклеин қышқылы деп атады. 1951 жылы американдық биохимик Э.Чаргафф ДНҚ молекуласының құрамына 4 нуклеотид кіретіндігін тапты. Тұқым қуалаушылықтың материалы –ДНҚ.   ДНҚ – жоғары молекулалық полимерлі қосылыстр, мономері – нуклеотид.  Нуклеотид 3 компоненттен тұрады (сурет1):   

1)  бес сақиналы қант – дезоксирибоза

2) фосфор қышқылының қалдығы

3) төрт азотты негіздердің бірі   (аденин, тимин, гуанин, цитозин).

[pic 1]

1-сурет. Нуклеотид құрамы

Нуклеотидтер фосфодиэфир байланыстарының көмегімен полинуклеотидті тізбекке жалғасады.  Полинуклеотидті тізбек ДНҚ-полимераза ІІІ ферментінің көмегімен жүзеге асырылады.  Әрбір келесі нуклеотид  3´ көміртегі атомының гидроксил тобына (ОН) келіп қосылады.  Тізбектің басталуы  5´ көміртегі атомына жалғасқан фосфоһатты топтан басталады. Бұл өз кезегінде ДНҚ-ның полинуклеотидті тізбектерінің  5´ және 3´ ұштарын айқындайды.  

Екі нуклеотид — аденин мен гуанин (екі сақиналы) пуриндік негізге, тимин мен цитозин (бір сақиналы) пиримидиндік негізге жатады. Э.Чаргафф адениннің саны тиминмен бірдей: А=Т, ал гуаниннің саны цитозиннің санына Г=Ц сәйкес екенін анықтады. 1950 жылы ағылшын биофизигі М.Уилкинс ДНҚ-ның кристалдық талшықтарының рентгенграммасын алды.

Р.Франклин ДНҚ молекуласының рентгенграммалық суретін бірінші түсірген ғалымдардың бірі болды. Ол рентгенграмманың көмегімен көмірсулы фосфатты тұлғаның (сүйеніш) шиыршықтың сыртқы жағында, ал азотты негіздер ішкі жағында орналасатындығын және шиыршықтың бір оралымында он нуклеотид болатынын анықтады.ДНҚ-ның құрамын анықтауда Р.Франклин ашқан деректердің маңызы өте зор болды. Алайда, ДНҚ молекуласының қанша жіпшеден тұратыны және қалай байланысқаны анықталмады. Бұны 1953 жылы американдық биохимик Дж. Уотсон мен ағылшын биофизигі әрі генетигі Ф.Крик анықтады. Олар рентген құрылымдық әдісті пайдаланып ДНҚ молекуласының құрамын ашты.Рентген құрылымдық зерттеулер ДНҚ молекуласының ұзын полипептидтік тізбек екенін дәлелдеді. Ол тізбектер қосарлана бұралып, қос оралым түзеді. Екі тізбектің азотты негіздері оралымның ішінде қалып, олар өзара бір-бірімен сутектік байланыс түзеді. Ал көмірсу мен фосфат топтары оралымды сырттап қалады. Демек, әр тізбектің азоттық негіздері коваленттік байланыс арқылы бірін-бірі толықтырып тұратын комплементарлық принципке сай байланысады. Яғни, аденин мен тимин екі сутектік, ал гуанин мен цитозин үш сутектік байланыс арқылы қосылатыны анықталды. Сонымен, 1953 жылы Дж. Уотсон мен Ф.Крик ДНҚ молекуласының құрылымдық моделін жасап, Халықаралық Нобель сыйлығына ие болды.Қорытындылай келгенде, Дж. Уотсон мен Ф.Крик ашқан ДНҚ молекуласы құрылымының дұрыстығы тәжірибе жүзінде толық дәлелденіп, молекулалық биология мен генетиканың дамуына зор ықпалын тигізді.Сызбанұсқадан көріп отырғанымыздай, нуклеин қышқылдарының азоттық негіздері, рибоза мен дезоксирибоза қосылып нуклеозид түзеді. Құрамына азотты негіз, рибоза немесе дезоксирибоза және фосфор қышқылының қалдығы кіретін қосылыс нуклеотид деп аталады. Нуклеотидтер — нуклеин қышқылының мономерлері, олар екі топқа бөлінеді: пуриндік — аденин мен гуанин және пиримидиндік — тимин, урацил және цитозин. Әрбір нуклеотидтер молекуласының құрылыстары бойынша бір-бірінен айқын ажыратылады.көріп отырғанымыздай нуклеотидтің молекуласы азотты негізден, дезоксирибозадан және фосфор қышқылының қалдығынан тұрады. Ғылымда азотты негіз аденин — А, тимин — Т, цитозин — Ц, гуанин — Г әріптерімен таңбаланады. Аденин мен гуаниннің азотты негіздері қос сақиналы, тимин мен цитозин бір сақиналы екендігі белгілі.