- ДНҚ мен РНҚ-ның құрылымы, функциялары мен түрлері. Генетикалық код деген не? Генетикалық ақпарат қайда сақталады?
ДНҚ құрылымы
ДНҚ — бұл полинуклеотид. ДНҚ-ның әрбір нуклеотиді (мономері) құрамында:
- бес көміртекті қант — дезоксирибоза,
- қалған фосфор қышқылы,
- төрт азотты негіздердің бірі: аденин, гуанин, цитозин және тимин.
Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) молекуласы спираль тәрізді бұралған екі тізбектен тұрады. ДНҚ молекуласындағы тізбектер қарама-қарсы бағытталған. ДНҚ тізбектерінің омыртқасы қант-фосфат қалдықтарынан түзіледі, ал бір тізбектің азотты негіздері екіншісінің азотты негіздеріне қарама-қарсы анықталған тәртіпте орналасқан (комплементарлық ереже).
- Есіңде сақта!
Бір тізбектің адениніне әрқашан қарама-қарсы екінші тізбектің тимині, гуанинге - цитозин қарама-қарсы орналасады.
Аденин мен тимин арасында әрдайым екі сутектік байланыс, ал гуанин мен цитозин арасында үш сутек байланысы болады.
Сонымен, нуклеотидтік жұптар аденин мен тимин, сондай-ақ гуанин мен цитозин бір-біріне қатаң сәйкес келеді және бір-бірін толықтырады. Бір ДНҚ тізбегіндегі нуклеотидтердің орналасу реттілігін біле отырып, екінші (екінші) тізбектің нуклеотидтерін комплементарлық принципімен анықтауға болады.
ДНҚ молекуласындағы әр түрлі типтегі және азотты негіздердің нуклеотидтері санының қатынасы Чаргафф ережесін анықтайды (комплементарлық ережесі).
ДНҚ молекуласында аденин мөлшері тиминге, ал гуанин мөлшері цитозинге тең: A = T, Г = Ц.
- Есіңде сақта!
Репликация - бұл ферменттердің бақылауымен ДНҚ молекуласының өзін-өзі екі есе көбейту процесі.
ДНҚ-ның негізгі қызметі — тұқым қуалайтын ақпаратты беру.Жасушалардың бөлінуі кезінде ДНҚ-ның өздігінен көбеюі жүреді — репликация (қайталану, репликация).
ДНҚ молекуласы репликацияланғанда, бір-бірін толықтыратын азотты негіздер (аденин — тимин және гуанин — цитозин) арасындағы сутектік байланыстар арнайы фермент — геликаза көмегімен бұзылады және тізбектер алшақтайды.
Сутектік байланыстар үзілгеннен кейін, ДНҚ-полимераза ферментінің қатысуымен әрбір тізбекте жаңа («еншілес») ДНҚ тізбегі синтезделеді (әр түрлі ДНҚ тізбектерінің әрбір нуклеотиді үшін ДНҚ-полимераза ферменті оған комплементарлы нуклеотидті реттейді). Синтездеу материалы — жасушалардың цитоплазмасында болатын бос нуклеотидтер.
ДНҚ-ны репликациялау процесінің нәтижесінде екі тізбекті екі ДНҚ молекуласы пайда болады, олардың әрқайсысына «аналық» молекуласының бір тізбегі және бір «еншілес» тізбегі кіреді. Бұл екі молекулалар бір-біріне мүлдем ұқсас, және әрбір жасуша бөлу нәтижесінде анасының ДНҚ көшірмесін алады.
ДНҚ репликациясы процесінің кезеңдері
1. Біріншіден, ДНҚ молекуласы «ығыспаған» — молекуланың тізбектері ашылып, екіге бөлінеді (екі тізбектің әрқайсысы жаңа тізбек синтезделетін матрицаның бір түрі болады).
2. ДНҚ-полимераза ферменті жаңа нуклеотидтерді матрицаға комплементтілік принципі бойынша «қосады» (аденинге — тиминге, цитозинге — гуанинге және керісінше).
3. Процесс аяқталғаннан кейін, жаңа қыздың (қарындастың) молекулалары бөлініп, спиральға айналады.
1 — артқы тізбек, 2 — жетекші тізбек, 3 — ДНҚ полимераза I, 4 — ДНҚ лигаза, 5 — РНҚ праймер, 6 — РНҚ праймаза, 7 — Оказаки фрагменті, 8 — ДНҚ полимераза, 9 — Хеликаза, 10 — SSB ақуыздар.
- Есіңде сақта!
Генетикалық код дегеніміз - ДНҚ немесе РНҚ-дағы нуклеотидтер тізбегі ретінде ақуыздардағы аминқышқылдарының кезектілігі туралы генетикалық ақпаратты тіркеу жүйесі.
Генетикалық код
Ақуыздың әр аминқышқылы бірінен соң бірі орналасқан үш ДНҚ нуклеотидтерінің — триплет тізбегіне сәйкес келеді. Нуклеотидтердің әрбір үштігі полипептидтік тізбекке енгізілетін белгілі бір амин қышқылын кодтайды.
Өздеріңіз білетіндей, ДНҚ құрамында төрт азотты негіз болуы мүмкін: аденин (А), гуанин (G), тимин (Т) және цитозин (С). 4-тен 3-ке дейінгі комбинациялардың саны 43 = 64 құрайды, яғни ДНҚ 64 амин қышқылын кодтай алады. Алайда барлығы 20 аминқышқылдары кодталған.
Көптеген аминқышқылдары бір емес, бірнеше кодонға сәйкес келеді. Генетикалық кодтың (деградацияның) бұл қасиеті жасушаның бөлінуі кезінде генетикалық ақпаратты сақтау мен берудің сенімділігін арттырады деп болжануда.
Мысал:
аланин амин қышқылы 4 үшемге сәйкес келеді — ЦГА, ЦГГ, ЦГТ және ЦГЦ. Кодонның үшінші нуклеотидіндегі кездейсоқ қате ақуыздың құрылымын өзгертуге әкеп соқтыра алмайды — ол аланин кодоны болып қала береді.
Бүгінгі таңда генетикалық кодтың картасы жасалды, яғни ДНҚ-да қандай үштіктер белокты құрайтын 20 амин қышқылының біріне немесе біреуіне сәйкес келетіні белгілі болды.
РНҚ құрылымы
Рибонуклеин қышқылы (РНҚ) — нуклеотидтердің бір тізбегінен тұратын сызықтық полимер. РНҚ мономерлері (нуклеотидтер) бес көміртекті қанттан — рибозадан, фосфор қышқылының қалдықтарынан және азотты негізден тұрады.
РНҚ молекулаларындағы үш азотты негіздер ДНҚ-мен бірдей — аденин, гуанин, цитозин, ал төртіншісі — урацил.
РНҚ полимері рибоза мен іргелес нуклеотидтердің фосфор қышқылының қалдығы арасындағы ковалентті байланыс арқылы түзіледі (ДНҚ-да).
РНҚ түрлері
Ақпараттық немесе хабарлаушы РНҚ (мРНҚ) барлық жасушалық РНҚ-ның шамамен 5% құрайды. Олар ядрода (ДНҚ молекуласының тізбектерінің бірінде) РНҚ-полимераза ферментінің қатысуымен синтезделеді.
МРНҚ-ның қызметі — ДНҚ-дан ақпаратты алып тастап, оны ақуыз синтезі орынына — рибосомаларға беру.
Рибосомалық (рибосомалық) РНҚ (рРНҚ) — ядрода синтезделеді, рибосоманың бөлігі болып табылады. Олар ақуыз биосинтезі процесі жүретін рибосоманың белсенді орталығын құруға қатысады. рРНҚ жасушадағы барлық РНҚ-ның шамамен 85% құрайды.
Тасымалдау РНҚ (тРНҚ) — ДНҚ-да ядрода түзіліп, содан кейін цитоплазмаға өтеді. Олар жасушалық РНҚ-ның шамамен 10% -ын құрайды және мөлшері жағынан ең кішісі (70-90 нуклеотид). тРНҚ аминқышқылдарын рибосомадағы ақуыз синтезі орнына жеткізеді. Амин қышқылының әр түрін рибосомаға ауыстыру үшін тРНҚ-ның жеке түрі қажет.
Барлық тРНҚ құрылымы ұқсас. Олардың молекулалары беде жапырағына ұқсайтын ерекше құрылымдар құрайды.
тРНҚ типтері «жоғарғы жағында» орналасқан нуклеотидтік триплетпен ерекшеленеді. Бұл триплет (антикодон) генетикалық жағынан сәйкес амин қышқылын кодтайтын мРНҚ кодонымен толықтырылады.
Амин қышқылы арнайы ферменттің көмегімен жапырақ петиолына бекітіліп, рибосоманың белсенді орталығына жеткізіледі.
Сонымен, әртүрлі РНҚ типтері ақуыз синтезі арқылы тұқым қуалайтын ақпаратты жүзеге асыруға бағытталған біртұтас функционалды жүйені білдіреді.
Қолданылған әдебиеттер : Жалпы білім беретін мектептің 11-сыныбына арналған оқулық (жаратылыстану-матем. бағыты) / Ковшарь, Анатолий Федорович, Соловьева, Алина Робертовна, Қайым, Қабілрашид; [орыс тіл. ауд., сөздік құраст. Қ. Қайым]– 2-ші бас., өңд., толықт. . — Алматы : Атамұра, 2011.
Биология : Төменгі сатыдағы өсімдіктер биологиясы, системасы, экологиясы : (Оқулық) Жатқанбаев, Ж. Ж. — Алматы : Үші Қиян, 2009.