Нуклейн хүчил, ялангуяа ДНХ нь шинжлэх ухаанд нэлээд алдартай. Үүнийг удамшлын мэдээллийг хадгалах, дамжуулахаас хамаардаг эсийн бодисууд байдагтай холбон тайлбарладаг. 1868 онд Ф. Мишерийн нээсэн ДНХ нь хүчиллэг шинж чанартай тодорхой молекул юм. Эрдэмтэд үүнийг лейкоцитын цөм - дархлааны тогтолцооны эсүүдээс тусгаарласан. Ихэнх биохимичид уураг нь удамшлын шинж чанарыг хариуцдаг гол органик бодис гэж үздэг байсан тул дараагийн 50 жилийн хугацаанд нуклейн хүчлийн судалгааг хааяа хийдэг болсон.
1953 онд Уотсон, Крик нар ДНХ-ийн бүтцийг тайлснаас хойш ноцтой судалгаа эхэлсэн бөгөөд энэ нь дезоксирибонуклеины хүчил нь полимер бөгөөд нуклеотидууд нь ДНХ-ийн мономерын үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг тогтоожээ. Тэдний төрөл, бүтцийг бид энэ ажилд судлах болно.
Удамшлын мэдээллийн бүтцийн нэгж болох нуклеотидууд
Амьд бодисын үндсэн шинж чанаруудын нэг нь эс болон бүхэл бүтэн организмын бүтэц, үйл ажиллагааны талаарх мэдээллийг хадгалж, дамжуулах явдал юм.ерөнхийдөө. Энэ үүргийг дезоксирибонуклеины хүчил гүйцэтгэдэг бөгөөд ДНХ-ийн мономерууд - нуклеотидууд нь удамшлын бодисын өвөрмөц бүтцийг бий болгодог нэг төрлийн "тоосго" юм. Нуклейн хүчлийн супер ороомог үүсгэхдээ зэрлэг ан амьтад ямар шинж тэмдгээр удирдуулсныг авч үзье.
Нуклеотид хэрхэн үүсдэг
Энэ асуултад хариулахын тулд бидэнд органик химийн талаар бага зэрэг мэдлэг хэрэгтэй. Ялангуяа байгальд моносахаридуудтай хосолсон азот агуулсан гетероциклик гликозидын бүлэг байдаг - пентозууд (дезоксирибоз эсвэл рибоз) байдаг гэдгийг бид санаж байна. Тэдгээрийг нуклеозид гэж нэрлэдэг. Жишээлбэл, аденозин болон бусад төрлийн нуклеозидууд эсийн цитозолд байдаг. Тэд ортофосфорын хүчлийн молекулуудтай эфиржих урвалд ордог. Энэ процессын бүтээгдэхүүн нь нуклеотид болно. ДНХ мономер бүр нь гуанин, тимин, цитозин нуклеотид гэх мэт дөрвөн төрөлтэй.
ДНХ-ийн пурины мономерууд
Биохимийн хувьд ДНХ-ийн мономерууд ба тэдгээрийн бүтцийг хоёр бүлэгт хуваадаг ангиллыг баталсан: жишээлбэл, аденин ба гуанин нуклеотид нь пурин юм. Эдгээр нь C5H4N44 томьёотой органик бодис болох пурины деривативуудыг агуулдаг.. Гуанин нуклеотид болох ДНХ мономер нь бета тохиргооны N-гликозидын холбоогоор дезоксирибозтой холбогдсон пурины азотын суурь агуулдаг.
Пиримидин нуклеотидууд
Азотын суурь,Цитидин ба тимидин гэж нэрлэгддэг органик бодис пиримидиний деривативууд юм. Түүний томъёо нь C4H4N2. Молекул нь хоёр азотын атом агуулсан зургаан гишүүн хавтгай гетероцикл юм. Тимин нуклеотидын оронд рРНХ, тРНХ, мРНХ зэрэг рибонуклеины хүчлийн молекулуудад урацил мономер агуулагддаг нь мэдэгдэж байна. Транскрипцийн үед ДНХ-ийн генээс мРНХ молекул руу мэдээлэл шилжих үед тимин нуклеотид нь аденинээр, аденины нуклеотид нь урацилаар солигдсон мРНХ-ийн гинжин хэлхээнд солигддог. Энэ нь дараах бичлэг шударга байх болно: A - U, T - A.
Чаргаффын дүрэм
Өмнөх хэсэгт бид ДНХ-ийн гинжин хэлхээ ба ген-мРНХ-ийн цогцолбор дахь мономеруудын хоорондын захидал харилцааны зарчмуудыг хэсэгчлэн хөндсөн. Алдарт биохимич Э. Чаргафф дезоксирибонуклеины хүчлийн молекулуудын бүрэн өвөрмөц шинж чанарыг бий болгосон бөгөөд үүнд агуулагдах аденины нуклеотидын тоо үргэлж тиминтэй, гуанин нь цитозинтэй тэнцүү байдаг. Чаргаффын зарчмуудын онолын гол үндэс нь ДНХ-ийн молекулыг ямар мономер бүрдүүлдэг, ямар орон зайн зохион байгуулалттай болохыг тогтоосон Ватсон, Крик нарын судалгаа байв. Чаргаффын олж авсан өөр нэг загвар нь нэмэлт байдлын зарчим гэж нэрлэгддэг бөгөөд пурин ба пиримидины суурийн химийн холбоо, бие биетэйгээ харилцан үйлчлэх үед устөрөгчийн холбоо үүсгэх чадварыг харуулдаг. Энэ нь ДНХ-ийн хоёр хэлхээ дэх мономеруудын зохион байгуулалтыг нарийн тодорхойлсон гэсэн үг юм: жишээлбэл, ДНХ-ийн эхний хэлхээний А эсрэг талд байж болно. Зөвхөн T нь ялгаатай бөгөөд тэдгээрийн хооронд хоёр устөрөгчийн холбоо үүсдэг. Гуанин нуклеотидын эсрэг талд зөвхөн цитозин байрлаж болно. Энэ тохиолдолд азотын суурийн хооронд гурван устөрөгчийн холбоо үүсдэг.
Генетик код дахь нуклеотидын үүрэг
Рибосомд үүсэх уургийн биосинтезийн урвалыг явуулахын тулд пептидийн амин хүчлийн найрлагын талаарх мэдээллийг мРНХ нуклеотидын дарааллаас амин хүчлийн дараалалд шилжүүлэх механизм байдаг. Зэргэлдээх гурван мономер нь боломжит 20 амин хүчлүүдийн аль нэгнийх нь тухай мэдээллийг агуулж байдаг нь тогтоогдсон. Энэ үзэгдлийг генетикийн код гэж нэрлэдэг. Молекул биологийн асуудлыг шийдвэрлэхдээ энэ нь пептидийн амин хүчлийн найрлагыг хоёуланг нь тодорхойлох, ямар мономерууд ДНХ молекул үүсгэдэг вэ, өөрөөр хэлбэл харгалзах генийн найрлага юу вэ гэсэн асуултыг тодруулахад ашигладаг. Жишээлбэл, ген дэх AAA триплет (кодон) нь уургийн молекул дахь амин хүчлийн фенилаланиныг кодлодог ба генетикийн кодын хувьд мРНХ-ийн гинжин хэлхээний UUU триплеттэй тохирно.
ДНХ дахин хуулбарлах процесс дахь нуклеотидын харилцан үйлчлэл
Бүтцийн нэгжүүд, ДНХ мономерууд нь нуклеотидууд юм. Тэдний гинж дэх тодорхой дараалал нь дезоксирибонуклеины хүчлийн охин молекулыг нэгтгэх үйл явцын загвар юм. Энэ үзэгдэл нь эсийн интерфазын S үе шатанд тохиолддог. Шинэ ДНХ молекулын нуклеотидын дараалал нь ДНХ полимеразын ферментийн нөлөөн дор үндсэн гинж дээр угсардаг.нэмэлт (A - T, D - C). Хуулбарлах гэдэг нь матрицын синтезийн урвалыг хэлнэ. Энэ нь эх гинж дэх ДНХ-ийн мономерууд ба тэдгээрийн бүтэц нь түүнийг хуулбарлах үндсэн суурь буюу матриц болдог гэсэн үг.
Нуклеотидын бүтэц өөрчлөгдөж болох уу
Дашрамд хэлэхэд дезоксирибонуклеины хүчил нь эсийн цөмийн маш консерватив бүтэц юм гэж бодъё. Үүний логик тайлбар бий: цөмийн хроматинд хадгалагдсан удамшлын мэдээлэл өөрчлөгдөөгүй, гажуудалгүйгээр хуулбарлагдсан байх ёстой. За, эсийн геном нь хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлийн "бууны дор" байнга байдаг. Жишээлбэл, архи, мансууруулах бодис, цацраг идэвхт цацраг зэрэг түрэмгий химийн нэгдлүүд. Эдгээр нь бүгд мутаген гэж нэрлэгддэг бөгөөд тэдгээрийн нөлөөн дор аливаа ДНХ мономер нь химийн бүтцийг өөрчилж чаддаг. Биохимийн ийм гажуудлыг цэгийн мутаци гэж нэрлэдэг. Тэдний эсийн геномд тохиолдох давтамж нэлээд өндөр байдаг. Мутаци нь ферментийн багцыг агуулсан эсийн засварын системийн сайн үйл ажиллагааны үр дүнд засч залруулдаг.
Тэдгээрийн зарим нь, тухайлбал, хязгаарлах, гэмтсэн нуклеотидыг "таслах", полимеразууд нь хэвийн мономеруудын нийлэгжилтийг хангадаг, лигаза нь генийн сэргээгдсэн хэсгүүдийг "оёдог". Хэрэв ямар нэг шалтгаанаар дээр дурдсан механизм эсэд ажиллахгүй бөгөөд согогтой ДНХ мономер нь түүний молекулд үлддэг бол мутаци нь матрицын синтезийн процессоор дамждаг бөгөөд фенотипийн хувьд шинж чанар нь буурсан уургийн хэлбэрээр илэрдэг. Тэдэнд агуулагдах шаардлагатай функцийг гүйцэтгэх чадваргүйэсийн бодисын солилцоо. Энэ нь эсийн амьдрах чадварыг бууруулж, амьдрах хугацааг богиносгодог ноцтой сөрөг хүчин зүйл юм.
