Bu gün irsiyyət, genom, DNT, nukleotidlər kimi anlayışlar çətin ki, heç kəsi təəccübləndirsin. Hər kəs DNT-nin ikiqat spiralını bilir və orqanizmin bütün əlamətlərinin əmələ gəlməsindən məsul olan qadındır. Lakin onun strukturunun prinsipləri və Chargaff-ın əsas qaydalarına tabe olması hamıya məlum deyil.
İncimiş bioloq
XX əsrdə çoxlu kəşflərə görkəmli titul verilmir. Amma əslən Bukovinadan (Çernivtsi, Ukrayna) olan Ervin Çarqafın (1905-2002) kəşfləri, şübhəsiz ki, onlardan biridir. O, Nobel mükafatı almasa da, həyatının sonuna kimi Ceyms Uotson və Frensis Krikin DNT-nin ikizəncirli spiral quruluşu haqqında fikirlərini və Nobel mükafatını oğurladıqlarına inanırdı.
Polşa, Almaniya, ABŞ və Fransa universitetləri orada bu görkəmli biokimyaçı tədrisi ilə fəxr edirlər. Chargaff-ın DNT üçün əsas qaydalarına əlavə olaraq, o, başqa biri ilə tanınır - qızıl qayda. Bioloqlar bunu belə adlandırırlar. E. Çarqaffın qızıl qaydası isə belə səslənir: “Elmi modellərin ən məkrli və mənfur xüsusiyyətlərindən birireallığı ələ keçirməyə, bəzən isə onu əvəz etməyə meyllidirlər”. Sadə dillə desək, bu o deməkdir ki, təbiətə nə edəcəyinizi söyləməyin və o, bütün iddialarınızla hara getməli olduğunuzu söyləməyəcək. Bir çox gənc alimlər üçün Ervin Çarqaffın bu qaydası bir növ elmi araşdırma şüarına çevrilib.
Akademik əsaslar
Aşağıdakı mətni başa düşmək üçün lazım olan əsas fundamental anlayışları xatırlayın.
Genom - verilmiş orqanizmin bütün irsi materialının məcmusudur.
Monomerlər polimerləri - yüksək molekullu üzvi molekullar yaratmaq üçün birləşən struktur vahidləri əmələ gətirir.
Nükleotidlər - adenin, quanin, timin və sitozin - DNT molekulunun monomerləri, fosfor turşusu ilə əmələ gələn üzvi molekullar, 5 karbon atomlu karbohidrat (dezoksiriboza və ya riboza) və purin (adenin) və ya topiriyan və timin) yer.
DNT - orqanizmlərin irsiyyətinin əsasını təşkil edən dezoksiribonuklein turşusu karbohidrat komponenti - dezoksiriboza ilə nukleotidlərdən əmələ gələn ikiqat spiraldır. RNT - ribonuklein turşusu, nukleotidlərdə riboza karbohidratının olması və timininin urasillə əvəzlənməsi ilə DNT-dən fərqlənir.
Hər şey necə başladı
1950-1952-ci illərdə E. Çarqaffın rəhbərlik etdiyi Nyu-Yorkdakı Kolumbiya Universitetində bir qrup alim DNT xromatoqrafiyası ilə məşğul olurdu. Dörd nukleotiddən ibarət olduğu artıq məlum idi, lakin onun spiral quruluşu haqqında hələ heç kim məlumatlı deyil.bilirdi. Çoxsaylı araşdırmalar göstərdi. DNT molekulunda purin əsaslarının sayı pirimidin əsaslarının sayına bərabərdir. Daha dəqiq desək, timin miqdarı həmişə adeninin miqdarına, quaninin miqdarı isə sitozinin miqdarına uyğundur. Azotlu əsasların bu bərabərliyi dezoksiribonuklein və ribonuklein turşuları üçün Chargaff qaydasıdır.
Biologiyada məna
Məhz bu qayda Watson və Crick-in DNT molekulunun quruluşunu əldə edərkən rəhbər tutduqları əsas oldu. Onların toplar, məftillər və heykəlciklərdən ibarət iki telli spiral şəklində bükülmüş modeli bu bərabərliyi izah edirdi. Başqa sözlə desək, Chargaff qaydaları ondan ibarətdir ki, timin adeninlə, guaninin isə sitozinlə birləşməsidir. Uotson və Krik tərəfindən təklif edilən DNT-nin məkan modelinə ideal şəkildə uyğun gələn nukleotidlərin bu nisbəti idi. Dezoksiribonuklein turşusu molekulunun strukturunun kəşfi elmi daha geniş səviyyəni kəşf etməyə sövq etdi: dəyişkənlik və irsiyyət prinsipləri, DNT-nin bioloji sintezi, təkamülün və onun mexanizmlərinin molekulyar səviyyədə izahı
Chargaff qaydaları ən təmiz formada
Müasir elm bu fundamental müddəaları aşağıdakı üç postulatla formalaşdırır:
- Adeninin miqdarı timin miqdarına, sitozin isə guaninə uyğundur: A=T və G=C.
- Purinlərin miqdarı həmişə pirimidinlərin sayına bərabərdir: A + G=T + C.
- 4 və 6-cı mövqedə pirimidin olan nukleotidlərin sayıpurin əsasları, eyni mövqelərdə okso qrupları olan nukleotidlərin sayına bərabərdir: A + G \u003d C + T.
1990-cı illərdə ardıcıllıq texnologiyalarının kəşfi ilə (uzun bölmələrdə nukleotidlərin ardıcıllığını təyin etmək) Chargaffın DNT qaydaları təsdiqləndi.
Uşaqların baş ağrısı
Orta məktəbdə və universitetlərdə molekulyar biologiyanın öyrənilməsi mütləq Chargaff qaydası üzrə problemlərin həllini nəzərdə tutur. Onlar bu vəzifələri yalnız tamamlayıcılıq (purin və pirimidin nukleotidlərinin məkan tamamlayıcılığı) prinsipinə əsaslanan ikinci DNT zəncirinin qurulması adlandırırlar. Məsələn, şərt bir zəncirdə nukleotidlərin ardıcıllığını verir - AAGCTAT. Şagirddən və ya tələbədən DNT matrisi zəncirinə və birinci Chargaff qaydasına əsaslanaraq ikinci zəncirini yenidən qurması tələb olunur. Cavab belə olacaq: GGATCGTS.
Başqa bir tapşırıq növü bir zəncirdəki nukleotidlərin ardıcıllığını və nukleotidlərin xüsusi çəkisini bilməklə DNT molekulunun çəkisini hesablamağı təklif edir. Chargaffın ilk biologiya qaydası molekulyar biokimya və genetikanın əsaslarını başa düşmək üçün əsas hesab olunur.
Elm üçün hər şey o qədər də sadə deyil
E. Çarqaff DNT-nin tərkibini öyrənməyə davam etdi və birinci qanunun kəşfindən 16 il sonra molekulu iki ayrı zəncirlə ayırdı və əsasların sayının tam olaraq bərabər olmadığını, ancaq təqribən olduğunu müəyyən etdi. Bu Çarqafın ikinci qaydasıdır: ayrı qaydadadezoksiribonuklein turşusunun zəncirləri, adeninin miqdarı təxminən timin miqdarına, guanin isə sitozinə bərabərdir.
Bərabərlik pozuntularının təhlil edilən bölmənin uzunluğu ilə düz mütənasib olduğu ortaya çıxdı. Dəqiqlik 70-100 min əsas cüt uzunluğunda saxlanılır, lakin yüzlərlə baza cütü və daha az uzunluqda o, artıq qorunmur. Niyə bəzi orqanizmlərdə guanin-sitozinin faizi adenin-timinin faizindən yüksəkdir və ya əksinə, elm hələ izah etməyib. Həqiqətən də, orqanizmlərin adi genomlarında nukleotidlərin bərabər paylanması qaydadan daha çox istisnadır.
DNT sirlərini açmır
Genom ardıcıllığı üsullarının inkişafı ilə müəyyən edilmişdir ki, bir DNT zəncirində təxminən eyni sayda tamamlayıcı tək nukleotidlər, əsas cütləri (dinukleotidlər), trinukleotidlər və s - oliqonukleotidlərə qədər (bölmələr) var. 10-20 nukleotid). Çox az istisna olmaqla, bütün məlum canlı orqanizmlərin genomları bu qaydaya tabedir.
Beləliklə, iki braziliyalı alim - bioloq Maykl Yamaqişi və riyaziyyatçı Roberto Herai Chargaff qaydasına gətirib çıxarmaq üçün lazım olan nukleotid ardıcıllığını təhlil etmək üçün çoxluq nəzəriyyəsindən istifadə etdilər. Onlar dörd dəst tənlik əldə etdilər və məlum növlərin 32 genomunu sınaqdan keçirdilər. Və məlum oldu ki, fraktala bənzər nümunələr əksər növlər, o cümlədən E. coli, bitkilər və insanlar üçün doğrudur. Amma insan immunçatışmazlığı virusu və sürətli solmaya səbəb olan parazit bakteriyazeytun ağacları, Çarqafın hökmranlığının qanunlarına qətiyyən tabe olmurlar. Niyə? Hələ cavab yoxdur.
Biokimyaçılar, təkamülçü bioloqlar, sitoloqlar və genetiklər hələ də DNT-nin sirləri və irsiyyət mexanizmləri ilə mübarizə aparırlar. Müasir elmin nailiyyətlərinə baxmayaraq, bəşəriyyət kainatı açmaq fikrindən uzaqdır. Biz cazibə qüvvəsini aşdıq, kosmosu mənimsədik, genomları necə dəyişdirməyi və embrion inkişafının ilkin mərhələlərində dölün patologiyasını təyin etməyi öyrəndik. Lakin biz hələ də onun Yer planetində milyardlarla ildir yaratdığı təbiətin bütün mexanizmlərini anlamaqdan uzağıq.
