Өнөөдөр удамшил, геном, ДНХ, нуклеотид гэх мэт ойлголтуудад хэн ч гайхахгүй байх. ДНХ-ийн давхар мушгиа, тэр нь организмын бүх шинж тэмдгийг бий болгох үүрэгтэй гэдгийг хүн бүр мэддэг. Гэхдээ түүний бүтцийн зарчим, Чаргаффын үндсэн дүрэмд захирагдах зарчмуудыг хүн бүр мэддэггүй.
Гомдсон биологич
ХХ зуунд олноор олдсон нээлтүүд онцын цол хүртдэггүй. Гэхдээ Буковина (Украйн, Черновцы) хотын уугуул Эрвин Чаргаффын (1905-2002) нээлтүүд тэдний нэг нь гарцаагүй юм. Тэрээр Нобелийн шагнал аваагүй ч амьдралынхаа эцэс хүртэл Жеймс Ватсон, Фрэнсис Крик нар ДНХ-ийн хоёр судалтай мушгиа бүтцийн тухай санааг нь хулгайлсан гэдэгт итгэж, Нобелийн шагналаа авсан.
Польш, Герман, АНУ, Францын их дээд сургуулиуд энд биохимийн шилдэг багшийг зааж байгаадаа бахархаж байна. Чаргаффын ДНХ-ийн үндсэн дүрмээс гадна өөр нэг зүйл болох алтан дүрмээр алдартай. Биологичид үүнийг ингэж нэрлэдэг. Мөн Э. Чаргаффын алтан дүрэм ингэж сонсогддог: “Шинжлэх ухааны загваруудын хамгийн нууцлаг, бусармаг шинж чанаруудын нэг. Энэ нь тэдний бодит байдлыг булаан авах, заримдаа орлуулах хандлага юм. Энгийнээр хэлбэл, энэ нь байгальд юу хийхээ битгий хэлээрэй, тэр таны бүх нэхэмжлэлийн дагуу хаашаа явах ёстойг танд хэлэхгүй гэсэн үг юм. Олон залуу эрдэмтдийн хувьд Эрвин Чаргаффын энэхүү дүрэм нь шинжлэх ухааны судалгааны нэгэн төрлийн уриа болсон.
Эрдмийн сангууд
Дараах текстийг ойлгоход шаардлагатай үндсэн үндсэн ойлголтуудыг эргэн сана.
Геном - тухайн организмын бүх удамшлын материалын нийлбэр.
Мономерууд нь өндөр молекулт органик молекулуудыг үүсгэхийн тулд нэгдэж, бүтцийн нэгж болох полимер үүсгэдэг.
Нуклеотидууд - аденин, гуанин, тимин ба цитозин - ДНХ молекулын мономерууд, фосфорын хүчил, 5 нүүрстөрөгчийн атомтай нүүрс ус (дезоксирибоз эсвэл рибоз) ба пурин (аденин) эсвэл цитозин, цитозин зэрэг органик молекулууд ба тимин) үндэслэл.
ДНХ - организмын удамшлын үндэс болох дезоксирибонуклеины хүчил нь нүүрсустөрөгчийн бүрэлдэхүүн хэсэг болох дезоксирибоз бүхий нуклеотидуудаас үүссэн давхар спираль юм. РНХ - рибонуклеины хүчил, ДНХ-ээс нуклеотидуудад рибоза нүүрс ус агуулагдаж, тиминийг урацилаар орлуулж байдгаараа ялгаатай.
Энэ бүхэн хэрхэн эхэлсэн
Нью-Йорк дахь Колумбийн их сургуулийн 1950-1952 онд Э. Чаргафф тэргүүтэй хэсэг эрдэмтэд ДНХ-ийн хроматографийн чиглэлээр ажиллаж байжээ. Энэ нь дөрвөн нуклеотидээс бүрддэг гэдгийг аль хэдийн мэддэг байсан ч түүний мушгиа хэлбэрийн талаар хэн ч мэдэхгүй байна.мэдэж байсан. Олон судалгаа харуулсан. ДНХ молекул дахь пурины суурийн тоо пиримидиний суурийн тоотой тэнцүү байна. Илүү нарийн яривал тимины хэмжээ ямагт аденины хэмжээтэй, гуанины хэмжээ нь цитозины хэмжээтэй тохирч байдаг. Азотын суурийн энэхүү тэгш байдал нь дезоксирибонуклеин ба рибонуклеин хүчлийн Чаргаффын дүрэм юм.
Биологийн утга учир
Энэ дүрэм нь ДНХ молекулын бүтцийг гаргахдаа Ватсон, Крик хоёрыг удирдан чиглүүлэх үндэс болсон юм. Тэдний хоёр судалтай мушгиа хэлбэртэй бөмбөлөг, утас, барималууд нь энэхүү тэгш байдлыг тайлбарлав. Өөрөөр хэлбэл, Чаргаффын дүрэм нь тимин нь аденинтэй, гуанин нь цитозинтэй нэгддэг. Ватсон, Крик нарын санал болгосон ДНХ-ийн орон зайн загварт яг тохирсон нуклеотидын ийм харьцаа байв. Дезоксирибонуклеин хүчлийн молекулын бүтцийг нээсэн нь шинжлэх ухаанд хувьсагч ба удамшлын зарчим, ДНХ-ийн биологийн нийлэгжилт, хувьслын тайлбар ба түүний механизмыг молекулын түвшинд илүү өргөн хүрээнд нээхэд түлхэц болсон.
Chargaff дүрэм нь цэвэр хэлбэрээр
Орчин үеийн шинжлэх ухаан эдгээр үндсэн заалтуудыг дараах гурван постулатаар томъёолдог:
- Аденины хэмжээ нь тимины хэмжээтэй, цитозин нь гуанинтай тохирч байна: A=T ба G=C.
- Пурины хэмжээ үргэлж пиримидины тоотой тэнцүү байна: A + G=T + C.
- 4 ба 6-р байрлалд пиримидин агуулсан нуклеотидын тоопурины суурь нь ижил байрлалд байгаа оксо бүлгүүдийг агуулсан нуклеотидын тоотой тэнцүү байна: A + G \u003d C + T.
1990-ээд онд дэс дараалал тогтоох технологи (урт хэсгүүдийн нуклеотидын дарааллыг тодорхойлох) нээгдсэнээр Чаргаффын ДНХ-ийн дүрэм батлагдсан.
Хүүхдийн толгой өвдөх
Ахлах сургууль болон их дээд сургуулиудад молекул биологийн судалгаанд Чаргаффын дүрмийн асуудлыг шийдвэрлэх шаардлагатай байдаг. Тэд эдгээр ажлуудыг зөвхөн нэмэлт (пурин ба пиримидин нуклеотидын орон зайн нэмэлт) зарчимд суурилсан ДНХ-ийн хоёр дахь гинжийг бий болгох гэж нэрлэдэг. Жишээлбэл, нөхцөл нь нэг гинжин хэлхээнд нуклеотидын дарааллыг өгдөг - AAGCTAT. Сурагч эсвэл оюутан ДНХ матрицын хэлхээ ба Чаргаффын эхний дүрэмд үндэслэн хоёр дахь хэлхээг сэргээх шаардлагатай. Хариулт нь: GGATCGTS байх болно.
Өөр нэг төрлийн даалгавар бол ДНХ-ийн молекулын жинг тооцоолох, нэг гинжин дэх нуклеотидын дараалал, нуклеотидын хувийн жинг мэдэх явдал юм. Чаргаффын биологийн анхны дүрэм нь молекул биохими, генетикийн үндсийг ойлгоход үндэс суурь болсон гэж үздэг.
Шинжлэх ухааны хувьд бүх зүйл тийм ч энгийн байдаггүй
Э. Чаргафф ДНХ-ийн найрлагыг үргэлжлүүлэн судалж, анхны хуулийг нээснээс хойш 16 жилийн дараа молекулыг хоёр тусдаа хэлхээнд хувааж, суурийн тоо яг тэнцүү биш, зөвхөн ойролцоогоор болохыг олж мэдэв. Энэ бол Чаргаффын хоёр дахь дүрэм: тусдаадезоксирибонуклеины хүчлийн хэлхээ, аденины хэмжээ ойролцоогоор тимин, гуанин нь цитозинтэй тэнцүү байна.
Тэгш байдлын зөрчил нь дүн шинжилгээ хийсэн хэсгийн урттай шууд пропорциональ байсан. Нарийвчлалыг 70-100 мянган үндсэн хосын уртад хадгалдаг боловч хэдэн зуун ба түүнээс бага үндсэн хосын урттай үед энэ нь хадгалагдахаа больсон. Яагаад зарим организмд гуанин-цитозины хувь нь аденин-тиминий хувиас их байдаг, эсвэл эсрэгээр нь шинжлэх ухаан хараахан тайлбарлаагүй байна. Үнэн хэрэгтээ организмын энгийн геномд нуклеотидын тэгш хуваарилалт нь дүрэм гэхээсээ үл хамаарах зүйл юм.
ДНХ нууцаа задруулдаггүй
Геномын дараалал тогтоох арга техникийг хөгжүүлснээр ДНХ-ийн нэг хэлхээ нь ойролцоогоор ижил тооны нэмэлт дан нуклеотид, суурь хос (динуклеотид), тринуклеотид гэх мэт - олигонуклеотид (хэсэг) хүртэл агуулагддаг болохыг тогтоожээ. 10-20 нуклеотид). Мэдэгдэж байгаа бүх амьд организмын геном нь маш цөөн тохиолдлыг эс тооцвол энэ дүрмийг дагаж мөрддөг.
Тиймээс Бразилийн хоёр эрдэмтэн - биологич Майкл Ямагиши, математикч Роберто Хэрай нар Чаргаффын дүрэмд хүргэхэд шаардлагатай нуклеотидын дарааллыг шинжлэхийн тулд олонлогын онолыг ашигласан. Тэд дөрвөн багц тэгшитгэл гаргаж, мэдэгдэж буй зүйлийн 32 геномыг туршиж үзсэн. Фракталтай төстэй хэв маяг нь ихэнх зүйл, тухайлбал E. coli, ургамал, хүмүүст үнэн байдаг нь тогтоогдсон. Харин хүний дархлал хомсдолын вирус, хурдан гандах шалтгаан болдог шимэгч нянчидун мод, Чаргаффын дүрэмд огтхон ч захирагддаггүй. Яагаад? Одоогоор хариу алга.
Биохимичид, хувьслын биологичид, цитологичид, генетикчид ДНХ-ийн нууц болон удамшлын механизмтай тэмцсээр байна. Орчин үеийн шинжлэх ухааны ололт амжилтыг үл харгалзан хүн төрөлхтөн орчлон ертөнцийг задлахаас хол байна. Бид таталцлыг даван туулж, сансар огторгуйг эзэмшиж, үр хөврөлийн хөгжлийн эхний үе шатанд геномыг хэрхэн өөрчлөх, ургийн эмгэгийг тодорхойлох талаар суралцсан. Гэвч бид дэлхий дээр хэдэн тэрбум жилийн турш бий болгосон байгалийн бүх механизмыг ойлгохоос хол байна.
