Planetdəki bütün həyat nüvədə olan genetik məlumatlara görə təşkilatlarının nizamını qoruyan çoxlu hüceyrələrdən ibarətdir. O, kompleks yüksək molekullu birləşmələr - monomer vahidlərindən ibarət nuklein turşuları - nukleotidlər tərəfindən saxlanılır, həyata keçirilir və ötürülür. Nuklein turşularının rolunu çox qiymətləndirmək olmaz. Onların strukturunun sabitliyi orqanizmin normal həyat fəaliyyətini müəyyən edir və strukturda hər hansı sapma qaçılmaz olaraq hüceyrə təşkilatının, fizioloji proseslərin aktivliyinin və bütövlükdə hüceyrələrin həyat qabiliyyətinin dəyişməsinə səbəb olacaqdır.
Nükleotid anlayışı və onun xassələri
DNT və ya RNT-nin hər bir molekulu daha kiçik monomerik birləşmələrdən - nukleotidlərdən yığılmışdır. Başqa sözlə, nukleotid hüceyrənin həyatı boyu vacib olan nuklein turşuları, koenzimlər və bir çox digər bioloji birləşmələr üçün tikinti materialıdır.
Bu əvəzolunmazların əsas xüsusiyyətlərinəmaddələr aid edilə bilər:
• zülal strukturu və irsi əlamətlər haqqında məlumatın saxlanması;
• böyümə və çoxalmaya nəzarət;
• hüceyrədə baş verən maddələr mübadiləsi və bir çox digər fizioloji proseslərdə iştirak.
Nükleotid tərkibi
Nükleotidlərdən danışarkən onların quruluşu və tərkibi kimi mühüm məsələ üzərində dayanmayaq olmaz.
Hər bir nukleotid aşağıdakılardan ibarətdir:
• şəkər qalığı;
• azotlu əsas;
• fosfat qrupu və ya fosfor turşusu qalığı.
Demək olar ki, nukleotid mürəkkəb üzvi birləşmədir. Azotlu əsasların növ tərkibindən və nukleotid strukturunda pentozanın növündən asılı olaraq, nuklein turşuları aşağıdakılara bölünür:
• deoksiribonuklein turşusu və ya DNT;
• ribonuklein turşusu və ya RNT.
Nuklein turşularının tərkibi
Nüklein turşularında şəkər pentoza ilə təmsil olunur. Bu, beş karbonlu şəkərdir, DNT-də dezoksiriboza, RNT-də riboza adlanır. Hər bir pentoza molekulunda beş karbon atomu var, onlardan dördü oksigen atomu ilə birlikdə beş üzvlü halqa əmələ gətirir, beşincisi isə HO-CH2 qrupunun bir hissəsidir.
Pentoza molekulundakı hər bir karbon atomunun mövqeyi ərəb rəqəmi ilə əsas rəqəmi (1C´, 2C´, 3C´, 4C´, 5C´) ilə göstərilir. Nuklein turşusu molekulundan irsi məlumatın oxunması ilə bağlı bütün proseslər ciddi istiqamətə malik olduğundan, karbon atomlarının nömrələnməsi və onların halqada düzülməsi bir növ düzgün istiqamətin göstəricisi kimi xidmət edir.
Hidroksil qrupuna görəüçüncü və beşinci karbon atomlarına (3С´ və 5С´) bir fosfor turşusu qalığı bağlanır. DNT və RNT-nin turşular qrupuna kimyəvi mənsubiyyətini müəyyən edir.
Şəkər molekulunda ilk karbon atomuna (1С´) azotlu əsas birləşir.
Azotlu əsasların növ tərkibi
Azotlu əsasla DNT nukleotidləri dörd növlə təmsil olunur:
• adenin (A);
• guanin (G);
• sitozin (C);
• timin (T).
İlk ikisi purinlər, sonuncu ikisi pirimidinlərdir. Molekulyar çəkiyə görə, purinlər həmişə pirimidinlərdən daha ağırdır.
Azotlu əsasla RNT nukleotidləri aşağıdakılarla təmsil olunur:
• adenin (A);
• guanin (G);
• sitozin (C);
• urasil (U).
Urasil, timin kimi, pirimidin əsasıdır.
Elmi ədəbiyyatda azotlu əsasların başqa təyinatına tez-tez rast gəlmək olar - latın hərfləri ilə (A, T, C, G, U).
Gəlin purinlərin və pirimidinlərin kimyəvi quruluşu üzərində daha ətraflı dayanaq.
Pirimidinlər, yəni sitozin, timin və urasil iki azot atomu və dörd karbon atomu ilə təmsil olunur və altı üzvlü halqa əmələ gətirir. Hər atomun 1-dən 6-ya qədər öz nömrəsi var.
Purinlər (adenin və guanin) pirimidin və imidazoldan və ya iki heterosikldən ibarətdir. Purin bazası molekulu dörd azot atomu və beş karbon atomu ilə təmsil olunur. Hər atom 1-dən 9-a kimi nömrələnir.
Azotlu birləşmə nəticəsindəəsas və pentoza qalığı nukleozid əmələ gətirir. Nukleotid nukleozid və fosfat qrupunun birləşməsidir.
Fosfodiester bağlarının əmələ gəlməsi
Nükleotidlərin bir polipeptid zəncirində necə bağlanması və nuklein turşusu molekulunu əmələ gətirməsi sualını anlamaq vacibdir. Bu, sözdə fosfodiester bağları səbəbindən baş verir.
İki nukleotidin qarşılıqlı təsiri dinukleotid verir. Yeni birləşmənin əmələ gəlməsi kondensasiya yolu ilə, bir monomerin fosfat qalığı ilə digərinin pentozasının hidroksi qrupu arasında fosfodiester bağı yarandıqda baş verir.
Polinükleotidin sintezi bu reaksiyanın təkrar təkrarlanmasıdır (bir neçə milyon dəfə). Polinükleotid zənciri şəkərlərin üçüncü və beşinci karbonları (3С´ və 5С´) arasında fosfodiester bağlarının formalaşması yolu ilə qurulur.
Polinukleotid yığılması DNT polimeraza fermentinin iştirakı ilə baş verən mürəkkəb prosesdir və zəncirin yalnız bir ucundan (3´) sərbəst hidroksi qrupu ilə böyüməsini təmin edir.
DNT molekulunun strukturu
DNT molekulu, zülal kimi, ilkin, ikincili və üçüncü dərəcəli quruluşa malik ola bilər.
DNT zəncirindəki nukleotidlərin ardıcıllığı onun ilkin quruluşunu müəyyən edir. İkinci dərəcəli struktur tamamlayıcılıq prinsipinə əsaslanan hidrogen bağları ilə formalaşır. Başqa sözlə, DNT-nin ikiqat spiralının sintezi zamanı müəyyən bir sxem fəaliyyət göstərir: bir zəncirin adenini digərinin timininə, quaninə sitozinə və əksinə uyğun gəlir. Adenin və timin və ya guanin və sitozin cütləribirincidə iki, sonuncu halda üç hidrogen rabitəsi hesabına əmələ gəlir. Nukleotidlərin bu cür əlaqəsi zəncirlər arasında güclü bağ və onlar arasında bərabər məsafəni təmin edir.
Bir DNT zəncirinin nukleotid ardıcıllığını bilməklə, ikincisini tamamlama və ya əlavə etmə prinsipi ilə tamamlaya bilərsiniz.
DNT-nin üçüncü strukturu mürəkkəb üçölçülü bağlardan əmələ gəlir ki, bu da onun molekulunu daha yığcam və kiçik hüceyrə həcminə sığdıra bilir. Beləliklə, məsələn, E. coli DNT-nin uzunluğu 1 mm-dən çox, hüceyrənin uzunluğu isə 5 mikrondan azdır.
DNT-dəki nukleotidlərin sayı, yəni onların kəmiyyət nisbəti Chergaff qaydasına tabedir (purin əsaslarının sayı həmişə pirimidin əsaslarının sayına bərabərdir). Nukleotidlər arasındakı məsafə onların molekulyar çəkisi kimi 0,34 nm-ə bərabər sabit dəyərdir.
RNT molekulunun strukturu
RNT pentoza (bu halda riboza) və fosfat qalığı arasında kovalent bağlar vasitəsilə əmələ gələn tək polinükleotid zənciri ilə təmsil olunur. Uzunluğu DNT-dən çox qısadır. Nukleotiddə azotlu əsasların növ tərkibində də fərqlər var. RNT-də timin pirimidin əsasının yerinə urasil istifadə olunur. Orqanizmdə yerinə yetirdiyi funksiyalardan asılı olaraq RNT üç növ ola bilər.
• Ribozomal (rRNT) - adətən 3000-dən 5000-dək nukleotid ehtiva edir. Zəruri struktur komponent kimi hüceyrədə ən mühüm proseslərdən birinin yeri olan ribosomların aktiv mərkəzinin formalaşmasında iştirak edir.- zülal biosintezi.
• Nəqliyyat (tRNT) - orta hesabla 75 - 95 nukleotiddən ibarətdir, arzu olunan amin turşusunu ribosomda polipeptid sintezi yerinə köçürür. Hər bir tRNT növü (ən azı 40) monomerlərin və ya nukleotidlərin özünəməxsus ardıcıllığına malikdir.
• İnformasiya (mRNT) - nukleotid tərkibində çox müxtəlifdir. Genetik məlumatı DNT-dən ribosomlara ötürür, zülal molekulunun sintezi üçün matris rolunu oynayır.
Nükleotidlərin orqanizmdəki rolu
Hüceyrədəki nukleotidlər bir sıra mühüm funksiyaları yerinə yetirir:
• nuklein turşuları (purin və pirimidin seriyasının nukleotidləri) üçün tikinti blokları kimi istifadə olunur;
• hüceyrədə bir çox metabolik proseslərdə iştirak edir;
• ATP-nin bir hissəsidir - hüceyrələrdə əsas enerji mənbəyi;
• hüceyrələrdə reduksiya ekvivalentlərinin daşıyıcısı kimi çıxış edir (NAD+, NADP+, FAD, FMN);
• biotənzimləyici funksiyanı yerinə yetirir;
• hüceyrədənkənar müntəzəm sintezin ikinci xəbərçisi hesab edilə bilər (məsələn, cAMP və ya cGMP).
Nükleotid daha mürəkkəb birləşmələr - nuklein turşuları əmələ gətirən monomer vahiddir, onsuz genetik məlumatın ötürülməsi, saxlanması və çoxalması mümkün deyil. Sərbəst nukleotidlər hüceyrələrin və bütövlükdə orqanizmin normal fəaliyyətini dəstəkləyən siqnal və enerji proseslərində iştirak edən əsas komponentlərdir.
