Dezoksiribonuklein turşusu - DNT - canlı orqanizmlər tərəfindən gələcək nəsillərə ötürülən irsi məlumatların daşıyıcısı, böyümə və həyat proseslərində orqanizm tərəfindən tələb olunan zülalların və müxtəlif tənzimləyici amillərin qurulması üçün matriks rolunu oynayır. Bu yazıda biz DNT strukturunun ən çox yayılmış formalarının nələr olduğuna diqqət yetirəcəyik. Bu formaların necə qurulduğuna və canlı hüceyrədə DNT-nin hansı formada olduğuna diqqət yetirəcəyik.
DNT molekulunun təşkili səviyyələri
Bu nəhəng molekulun quruluşunu və morfologiyasını təyin edən dörd səviyyə var:
- İlkin səviyyə və ya struktur zəncirdəki nukleotidlərin sırasıdır.
- İkincil struktur məşhur "ikiqat sarmal"dır. Məhz bu ifadə yerləşdi, baxmayaraq ki, əslində belə bir quruluş vintə bənzəyir.
- Üçüncü quruluş DNT-nin ikiqat zəncirli burulmuş zəncirinin ayrı-ayrı bölmələri arasında zəif hidrogen bağlarının yaranması səbəbindən əmələ gəlir.molekula mürəkkəb məkan konformasiyası verir.
- Dördüncü quruluş artıq bəzi zülallar və RNT ilə kompleks DNT kompleksidir. Bu konfiqurasiyada DNT hüceyrə nüvəsindəki xromosomlara qablaşdırılır.
İlkin Struktur: DNT komponentləri
Dezoksiribonuklein turşusunun makromolekulunun qurulduğu bloklar birləşmələr olan nukleotidlərdir və onların hər birinə:
- azotlu əsas - adenin, guanin, timin və ya sitozin. Adenin və quanin purin əsasları qrupuna, sitozin və timin isə pirimidin qrupuna aiddir;
- beş karbon monosaxarid deoksiriboza;
- Ortofosfor turşusu qalığı.
Polinükleotid zəncirinin əmələ gəlməsində dairəvi şəkər molekulunda karbon atomlarının əmələ gətirdiyi qrupların sırası mühüm rol oynayır. Nukleotiddəki fosfat qalığı dezoksiribozun 5'-qrupu ("beş primes" oxuyun) ilə, yəni beşinci karbon atomu ilə əlaqələndirilir. Zəncir uzanması növbəti nukleotidin fosfat qalığını sərbəst 3'-qrup dezoksiriboza birləşdirməklə baş verir.
Beləliklə, DNT-nin polinükleotid zənciri şəklində ilkin strukturu 3'- və 5'- uclarına malikdir. DNT molekulunun bu xassəsinə polarite deyilir: zəncirin sintezi yalnız bir istiqamətdə gedə bilər.
İkincil strukturun formalaşması
DNT-nin struktur təşkilində növbəti addım azotlu əsasların bir-birini tamamlamaq prinsipinə - onların bir-biri ilə cütləşə bilmə qabiliyyətinə əsaslanır.hidrogen bağları vasitəsilə. Tamamlayıcılıq - qarşılıqlı uyğunluq - adenin və timin ikiqat, guanin və sitozin isə üçlü rabitə əmələ gətirdiyi üçün baş verir. Buna görə də, qoşa zəncir əmələ gətirərkən bu əsaslar bir-birinə qarşı dayanaraq müvafiq cütləri əmələ gətirir.
Polinukleotid ardıcıllığı antiparalel ikincili strukturda yerləşir. Beləliklə, əgər zəncirlərdən biri 3' - AGGZATAA - 5' kimi görünürsə, bunun əksi belə görünəcək: 3' - TTATGTST - 5'.
DNT molekulu əmələ gələndə ikiqat polinükleotid zənciri bükülür və duzların konsentrasiyası, su ilə doyması və makromolekulun strukturu müəyyən struktur addımında DNT-nin hansı formaları ala biləcəyini müəyyən edir. A, B, C, D, E, Z latın hərfləri ilə işarələnən bir neçə belə forma məlumdur.
C, D və E konfiqurasiyaları vəhşi təbiətdə tapılmır və yalnız laboratoriya şəraitində müşahidə olunub. Biz DNT-nin əsas formalarına baxacağıq: kanonik A və B adlananlar, həmçinin Z konfiqurasiyası.
A-DNT quru molekuldur
A forması hər növbədə 11 əlavə əsas cütü olan sağ əl vintidir. Onun diametri 2,3 nm, spiralın bir növbəsinin uzunluğu isə 2,5 nm-dir. Qoşalaşmış əsasların əmələ gətirdiyi müstəvilər molekulun oxuna nisbətən 20° yamaclıdır. Qonşu nukleotidlər zəncirlərdə yığcam şəkildə düzülüblər - onların arasında cəmi 0,23 nm var.
DNT-nin bu forması aşağı nəmlənmə və natrium və kaliumun artan ion konsentrasiyası ilə baş verir. üçün xarakterikdirDNT-nin RNT ilə kompleks meydana gətirdiyi proseslər, çünki sonuncu başqa formalar ala bilmir. Bundan əlavə, A forması ultrabənövşəyi radiasiyaya yüksək dərəcədə davamlıdır. Bu konfiqurasiyada dezoksiribonuklein turşusu göbələk sporlarında olur.
Yaş B-DNT
Tərkibində az duz və yüksək nəmlənmə dərəcəsi ilə, yəni normal fizioloji şəraitdə DNT əsas B formasını alır. Təbii molekullar, bir qayda olaraq, B şəklində mövcuddur. Klassik Watson-Crick modelinin əsasında o dayanır və ən çox illüstrasiyalarda təsvir olunur.
Bu forma (həmçinin sağ əllidir) nukleotidlərin daha az yığcam yerləşməsi (0,33 nm) və böyük vida aralığı (3,3 nm) ilə xarakterizə olunur. Bir növbə 10,5 əsas cütdən ibarətdir, onların hər birinin əvvəlki birinə nisbətən fırlanması təxminən 36 °-dir. Cütlərin müstəviləri "ikiqat sarmal" oxuna demək olar ki, perpendikulyardır. Belə ikiqat zəncirin diametri A formasının diametrindən kiçikdir - o, cəmi 2 nm-ə çatır.
Qeyri-kanonik Z-DNT
Kanonik DNT-dən fərqli olaraq, Z tipli molekul solaxay vintdir. O, cəmi 1,8 nm diametrə malik olan ən nazikdir. Onun 4,5 nm uzunluğunda olan rulonları uzanmış kimi görünür; DNT-nin bu forması hər növbədə 12 qoşalaşmış əsas ehtiva edir. Qonşu nukleotidlər arasındakı məsafə də kifayət qədər böyükdür - 0,38 nm. Beləliklə, Z forması ən az bükülməyə malikdir.
Purinin olduğu yerlərdə B tipli konfiqurasiyadan əmələ gəlir.və pirimidin əsasları, məhluldakı ionların tərkibində dəyişiklik ilə. Z-DNT-nin formalaşması bioloji aktivliklə bağlıdır və çox qısamüddətli prosesdir. Bu forma qeyri-sabitdir, bu da onun funksiyalarının öyrənilməsində çətinliklər yaradır. Hələlik onlar tam aydın deyil.
DNT replikasiyası və onun strukturu
DNT-nin həm ilkin, həm də ikincil strukturları replikasiya adlanan hadisə - ana makromolekuldan iki eyni "qoşa sarmal"ın əmələ gəlməsi zamanı yaranır. Replikasiya zamanı orijinal molekul açılır və sərbəst buraxılan tək zəncirlərdə tamamlayıcı əsaslar yaranır. DNT yarıları antiparalel olduğundan, bu proses onlarda müxtəlif istiqamətlərdə gedir: ana zəncirlərə münasibətdə 3' ucundan 5' ucuna qədər, yəni yeni zəncirlər 5' → 3' istiqamətində böyüyür. Aparıcı zəncir təkrarlama çəngəlinə doğru davamlı olaraq sintez edilir; geridə qalan ipdə sintez çəngəldən ayrı-ayrı bölmələrdə (Okazaki fraqmentləri) həyata keçirilir, daha sonra onlar xüsusi ferment DNT liqazası tərəfindən bir-birinə tikilir.
Sintez davam edərkən, qız molekullarının artıq formalaşmış ucları spiralvari bükülməyə məruz qalır. Sonra, replikasiya tamamlanmazdan əvvəl, yeni doğulmuş molekullar super qıvrılma adlanan prosesdə üçüncü dərəcəli struktur formalaşdırmağa başlayır.
Super Bükülmüş Molekul
DNT-nin superdolaqlı forması ikiqat zəncirli molekulun əlavə bükülmə əmələ gətirdiyi zaman baş verir. O, saat yönünde (müsbət) və ya ola bilərqarşı (bu halda mənfi supercoilingdən danışılır). Əksər orqanizmlərin DNT-si mənfi şəkildə superburulur, yəni “ikiqat sarmal”ın əsas dönüşlərinə qarşıdır
Əlavə ilgəklərin - super sarmalların - əmələ gəlməsi nəticəsində DNT mürəkkəb məkan konfiqurasiyası əldə edir. Eukaryotik hüceyrələrdə bu proses DNT-nin histon zülal kompleksləri ətrafında mənfi qıvrıldığı və nukleosom muncuqları ilə iplik formasını aldığı komplekslərin meydana gəlməsi ilə baş verir. Mövzunun sərbəst hissələrinə bağlayıcılar deyilir. Qeyri-histon zülalları və qeyri-üzvi birləşmələr də DNT molekulunun həddindən artıq bükülmüş formasının saxlanmasında iştirak edirlər. Xromatin belə əmələ gəlir - xromosomların maddəsi.
Nükleosom muncuqları olan xromatin zəncirləri xromatin kondensasiyası adlanan prosesdə morfologiyanı daha da çətinləşdirməyə qadirdir.
DNT-nin son sıxlaşması
Nüvədə dezoksiribonuklein turşusu makromolekulunun forması bir neçə addımda sıxlaşaraq son dərəcə mürəkkəbləşir.
- Əvvəla, filament xüsusi solenoid tipli struktura - 30 nm qalınlığında xromatin fibrilinə bükülür. Bu səviyyədə DNT qatlanır və uzunluğunu 6-10 dəfə qısaldır.
- Bundan başqa, fibril spesifik iskele zülallarının köməyi ilə ziqzaq ilmələr əmələ gətirir ki, bu da DNT-nin xətti ölçüsünü artıq 20-30 dəfə kiçildir.
- Sıx yığılmış döngə domenləri növbəti səviyyədə formalaşır, əksər hallarda şərti olaraq “çıraq fırçası” adlanan formaya malikdir. Onlar nüvədaxili zülala bağlanırlarmatris. Belə strukturların qalınlığı artıq 700 nm-dir, DNT isə təxminən 200 dəfə qısalmışdır.
- Morfoloji quruluşun sonuncu səviyyəsi xromosomdur. Döngə domenləri o dərəcədə sıxlaşdırılıb ki, cəmi 10.000 dəfə qısalmağa nail olunsun. Əgər uzanan molekulun uzunluğu təxminən 5 sm-dirsə, xromosomlara yığıldıqdan sonra o, 5 mikrona qədər azalır.
DNT formasının ən yüksək mürəkkəbliyi mitozun metafaza vəziyyətində çatır. Məhz bundan sonra o, xarakterik bir görünüş əldə edir - bölünmə prosesində xromatidlərin divergensiyasını təmin edən daralma-sentromerlə birləşən iki xromatid. Fazalararası DNT domen səviyyəsinə qədər təşkil olunur və hüceyrə nüvəsində xüsusi bir ardıcıllıqla paylanmır. Beləliklə, biz görürük ki, DNT-nin morfologiyası onun mövcudluğunun müxtəlif mərhələləri ilə sıx bağlıdır və həyat üçün ən vacib olan bu molekulun fəaliyyət xüsusiyyətlərini əks etdirir.
