DNT (dezoksiribonuklein turşusu) canlı maddənin ən vacib komponentlərindən biridir. Onun vasitəsilə irsi məlumatların qorunması və nəsildən-nəslə ötürülməsi müəyyən hüdudlarda dəyişkənlik imkanı ilə həyata keçirilir. Canlı sistem üçün lazım olan bütün zülalların sintezi DNT matrisi olmadan qeyri-mümkün olardı. Aşağıda DNT-nin quruluşunu, əmələ gəlməsini, əsas funksiyasını və protein biosintezindəki rolunu nəzərdən keçirəcəyik.
DNT molekulunun strukturu
Dezoksiribonuklein turşusu iki zəncirdən ibarət makromolekuldur. Onun strukturunda bir neçə təşkilat səviyyəsi var.
DNT zəncirinin əsas strukturu hər birində dörd azotlu əsasdan birini ehtiva edən nukleotidlər ardıcıllığıdır: adenin, guanin, sitozin və ya timin. Zəncirlər bir nukleotidin dezoksiriboza şəkəri digərinin fosfat qalığı ilə birləşdikdə yaranır. Bu proses zülal-katalizatorun - DNT liqazanın iştirakı ilə həyata keçirilir
- DNT-nin ikincil strukturu qoşa spiral adlanan quruluşdur (daha doğrusu, qoşa vida). Zəminlər imkanlıdırbir-biri ilə aşağıdakı kimi əlaqə qururlar: adenin və timin ikiqat hidrogen bağı, guanin və sitozin isə üçlü. Bu xüsusiyyət, zəncirlərin bir-birinə bağlandığı əsas tamamlayıcılıq prinsipinin əsasını təşkil edir. Bu halda, qoşa zəncirin spiral (daha çox sağa) bükülməsi baş verir.
- Üçüncü struktur əlavə hidrogen bağları vasitəsilə meydana gələn nəhəng molekulun mürəkkəb konformasiyasıdır.
- Dördüncü struktur spesifik zülallar və RNT ilə birlikdə əmələ gəlir və DNT-nin hüceyrə nüvəsində qablaşdırılma üsuludur.
DNT funksiyaları
Gəlin DNT-nin canlı sistemlərdə oynadığı rolu nəzərdən keçirək. Bu biopolimer müxtəlif zülalların strukturunun, orqanizm üçün lazım olan RNT-nin, eləcə də müxtəlif növ tənzimləyici sahələrin qeydini ehtiva edən bir matrisdir. Ümumiyyətlə, bütün bu komponentlər orqanizmin genetik proqramını təşkil edir.
DNT biosintezi vasitəsilə genetik proqram gələcək nəsillərə ötürülür və həyat üçün əsas olan məlumatların irsiyyətini təmin edir. DNT mutasiya edə bilir, bunun sayəsində bir bioloji növün canlı orqanizmlərinin dəyişkənliyi yaranır və nəticədə təbii seçmə prosesi və canlı sistemlərin təkamülü mümkün olur.
Cinsi çoxalma zamanı ata və ana irsi məlumatlarını birləşdirərək orqanizm-nəslin DNT-si əmələ gəlir. Birləşdikdə müxtəlif variasiyalar var ki, bu da dəyişkənliyə kömək edir.
Genetik proqram necə təkrarlanır
Tamamlayıcı quruluşa görə DNT molekulunun matrisin özünü çoxalması mümkündür. Bu halda, orada olan məlumatlar kopyalanır. Bir molekulun iki qızı "ikiqat sarmal" meydana gətirmək üçün təkrarlanması DNT replikasiyası adlanır. Bu, bir çox komponentləri əhatə edən mürəkkəb bir prosesdir. Lakin müəyyən sadələşdirmə ilə o, diaqram kimi göstərilə bilər.
Replikasiya DNT-nin müəyyən sahələrində xüsusi fermentlər kompleksi tərəfindən başlanır. Eyni zamanda, qoşa zəncir açılaraq replikasiya çəngəlini əmələ gətirir və burada DNT biosintezi prosesi baş verir - zəncirlərin hər birində tamamlayıcı nukleotid ardıcıllığının yığılması.
Replikasiya kompleksinin xüsusiyyətləri
Replikasiya həmçinin DNT polimerazanın əsas rol oynadığı kompleks fermentlər dəstinin - replizomların iştirakı ilə baş verir.
DNT biosintezinin gedişində zəncirlərdən biri liderdir və davamlı olaraq formalaşır. Geridə qalan bir ipin meydana gəlməsi qısa ardıcıllıqları - Okazaki fraqmentlərini əlavə etməklə baş verir. Bu fraqmentlər DNT ligaza istifadə edərək bağlanır. Belə bir proses yarımfasiləsiz adlanır. Bundan əlavə, o, yarı konservativ kimi xarakterizə olunur, çünki yeni yaranan molekulların hər birində zəncirlərdən biri ana, ikincisi isə qızdır.
DNT replikasiyası hüceyrə bölünməsində əsas addımlardan biridir. Bu proses irsi məlumatların yeni nəslə ötürülməsinin, həmçinin orqanizmin böyüməsinin əsasını təşkil edir.
Zülallar nədir
Proteindirbütün canlı orqanizmlərin hüceyrələrində ən mühüm funksional elementdir. Onlar katalitik, struktur, tənzimləyici, siqnal, qoruyucu və bir çox başqa funksiyaları yerinə yetirirlər.
Zülal molekulu amin turşusu qalıqlarının ardıcıllığı ilə əmələ gələn biopolimerdir. O, nuklein turşusu molekulları kimi, bir neçə səviyyəli struktur quruluşunun olması ilə xarakterizə olunur - ilkindən dördüncüyə qədər.
Canlı sistemlər tərəfindən çox müxtəlif zülallar yaratmaq üçün istifadə edilən 20 fərqli (kanonik) amin turşusu var. Bir qayda olaraq, zülal öz-özünə sintez olunmur. Mürəkkəb zülal molekulunun əmələ gəlməsində aparıcı rol nuklein turşularına - DNT və RNT-yə məxsusdur.
Genetik kodun mahiyyəti
Beləliklə, DNT orqanizmin böyüməsi və yaşaması üçün lazım olan zülallar haqqında məlumatları saxlayan məlumat matrisidir. Zülallar amin turşularından, DNT (və RNT) nukleotidlərdən qurulur. DNT molekulunun müəyyən nukleotid ardıcıllığı müəyyən zülalların müəyyən amin turşusu ardıcıllığına uyğundur.
Hüceyrədə 20 növ protein struktur vahidi - kanonik amin turşuları, DNT-də isə 4 növ nukleotid var. Beləliklə, hər bir amin turşusu DNT matrisində üç nukleotidin birləşməsi kimi yazılır - əsas komponentləri azotlu əsaslar olan üçlü. Bu uyğunluq prinsipinə genetik kod, əsas üçlülərə isə kodonlar deyilir. Gendirzülalın qeydini və əsasların bəzi xidmət kombinasiyalarını ehtiva edən kodonlar ardıcıllığı - başlanğıc kodonu, dayanma kodonu və digərləri.
Genetik kodun bəzi xüsusiyyətləri
Genetik kod demək olar ki, universaldır - çox az istisnalarla, bakteriyalardan tutmuş insanlara qədər bütün orqanizmlərdə eynidir. Bu, birincisi, Yerdəki bütün həyat formalarının əlaqəsinə, ikincisi, kodun özünün qədimliyinə dəlalət edir. Yəqin ki, ibtidai həyatın mövcudluğunun ilkin mərhələlərində kodun müxtəlif versiyaları kifayət qədər tez formalaşdı, lakin yalnız biri təkamül üstünlüyü əldə etdi.
Bundan başqa, spesifikdir (birmənalı): müxtəlif amin turşuları eyni üçlük tərəfindən kodlaşdırılmır. Həmçinin, genetik kod degenerasiya və ya artıqlıq ilə xarakterizə olunur - bir neçə kodon eyni amin turşusuna uyğun ola bilər.
Genetik qeyd davamlı olaraq oxunur; durğu işarələrinin funksiyalarını da əsasların üçlükləri yerinə yetirir. Bir qayda olaraq, genetik "mətn"də üst-üstə düşən qeydlər yoxdur, lakin burada da istisnalar var.
DNT-nin funksional vahidləri
Orqanizmin bütün genetik materialının məcmusuna genom deyilir. Beləliklə, DNT genomun daşıyıcısıdır. Genomun tərkibinə yalnız müəyyən zülalları kodlayan struktur genləri daxil deyil. DNT-nin əhəmiyyətli bir hissəsi müxtəlif funksional məqsədləri olan bölgələrdən ibarətdir.
Beləliklə, DNT-də var:
- tənzimləyicigenetik keçidlər və struktur gen ifadəsinin tənzimləyiciləri kimi spesifik RNT-ləri kodlayan ardıcıllıqlar;
- transkripsiya prosesini tənzimləyən elementlər - protein biosintezinin ilkin mərhələsi;
- psevdogenlər mutasiyalar səbəbiylə zülalı kodlaşdırmaq və ya transkripsiya etmək qabiliyyətini itirmiş bir növ "fosil genləridir";
- mobil genetik elementlər - genom daxilində hərəkət edə bilən bölgələr, məsələn transpozonlar ("atlanan genlər");
- telomerlər xromosomların uclarında xüsusi bölgələrdir, bunun sayəsində xromosomlardakı DNT hər təkrarlanma hadisəsi ilə qısalmaqdan qorunur.
DNT-nin protein biosintezində iştirakı
DNT əsas elementi azotlu əsasların tamamlayıcı birləşməsi olan sabit struktur yarada bilir. DNT-nin qoşa zəncirliliyi, birincisi, molekulun tam reproduksiyasını, ikincisi, zülal sintezi zamanı DNT-nin ayrı-ayrı bölmələrinin oxunmasını təmin edir. Bu proses transkripsiya adlanır.
Transkripsiya zamanı DNT-nin müəyyən bir geni ehtiva edən bölməsi bükülür və zəncirlərdən birində - şablon olan - kodlaşdırıcı adlanan ikinci zəncirin surəti kimi bir RNT molekulu sintez olunur. Bu sintez həm də əsasların tamamlayıcı cütlər yaratmaq xassəsinə əsaslanır. Sintezdə DNT-nin kodlaşdırılmayan xidmət bölgələri və RNT polimeraza fermenti iştirak edir. RNT artıq zülal sintezi üçün şablon kimi xidmət edir və DNT sonrakı prosesdə iştirak etmir.
Tərs transkripsiya
Uzun müddət matris olduğuna inanılırdıgenetik məlumatın surətinin çıxarılması yalnız bir istiqamətdə gedə bilər: DNT → RNT → protein. Bu sxem molekulyar biologiyanın mərkəzi dogması adlanır. Bununla belə, tədqiqatlar zamanı müəyyən edilib ki, bəzi hallarda RNT-dən DNT-yə - əks transkripsiya deyilən surətin köçürülməsi mümkündür.
Genetik materialı RNT-dən DNT-yə köçürmək qabiliyyəti retroviruslar üçün xarakterikdir. Belə RNT tərkibli virusların tipik nümayəndəsi insanın immunçatışmazlığı virusudur. Viral genomun yoluxmuş hüceyrənin DNT-sinə inteqrasiyası RNT şablonunda DNT biosintezi üçün katalizator rolunu oynayan xüsusi bir fermentin - əks transkriptazın (revertaz) iştirakı ilə baş verir. Revertaz da viral hissəciyin bir hissəsidir. Yeni əmələ gələn molekul hüceyrə DNT-sinə inteqrasiya olunur və burada yeni viral hissəciklərin əmələ gəlməsinə xidmət edir.
İnsan DNT-si nədir
Hüceyrə nüvəsində olan insan DNT-si 23 cüt xromosoma yığılıb və təxminən 3,1 milyard qoşalaşmış nukleotiddən ibarətdir. Nüvə DNT-dən əlavə, insan hüceyrələrində də digər eukaryotik orqanizmlər kimi mitoxondrial DNT var, bu, mitoxondrial hüceyrə orqanoidlərinin irsiyyət faktorudur.
Nüvə DNT-nin kodlaşdıran genləri (onların 20-dən 25 minə qədəri var) insan genomunun yalnız kiçik bir hissəsini - təxminən 1,5%-ni təşkil edir. DNT-nin qalan hissəsi əvvəllər "zibil" adlanırdı, lakin çoxsaylı tədqiqatlar yuxarıda müzakirə edilən genomun kodlaşdırılmayan bölgələrinin əhəmiyyətli rolunu ortaya qoyur. Prosesləri öyrənmək də son dərəcə vacibdirinsan DNT-sində əks transkripsiya.
Elm artıq struktur və funksional baxımdan insan DNT-sinin nə olduğu barədə kifayət qədər aydın anlayış formalaşdırıb, lakin alimlərin bu sahədə gələcək işləri yeni kəşflər və yeni biotibbi texnologiyalar gətirəcək.
