ТҰҚым ҚуалаудыҢ молекулалыҚ негіздері

Қазір дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНК) жан-жақты зерттеліп, оның тұқым қуалаудағы ролі толық анықталды. ДНК тұқым қуалауды жүзеге асырудың және оны сақтаудың молекулалық негізі екені белгілі. Бұл биология ғылымындағы аса ірі жаңалықтардың бірі болып есептеледі.

ДНК дегеніміз — тұқым қуалауды жүзеге асырудың және тұ-рақтылығының информациялық орталығы. Оны нақтылы дәлелдейтін жинақталған ғылыми деректер жеткілікті. Олар:

1) организмнің барлық соматикалық клеткаларында ДНК саны бірдей болады;

2) ДНК-ның көп мөлшері ядрода синтезделіп, хромосомаларда шектеледі;

3) ДНК өте тұрақты полимерлі қосылыс; ДНК сыртқы ортаның факторлары (химиялық қосылыстардан және басқа да заттардың әсерінен) өзгеріске ұшыраса, ол тұқым куалау информациясын беруден айырылып калады;

4) ДНК өздігінен көбейіп отырады. Мұндай касиеті басқа ор-ганккалық заттардың ешқайсысында кездеспейді;

5) әрбір организмнің өзіне тән ДНК болады;

6) ДНК организмнің өзгеруіне (трансформациясына) жауапты болады.

Тұқым қуалаудың өзі ядролық және цитоплазмалық болып екіге бөлінеді. Цитоплазмалық тұқым қуалау цитоплазмадағы ДНК арқылы іске асады да, органоидтарда ДНК шоғырланады.

Ядродағы ДНК мөлшері цитоплазмадағы ДНК мөлшерінен әлдеқайда көп болады. ДНК дегеніміз не және ол қандай қосылыс? Енді осы жөнінде мәлімет берейік.

ДНК — полимер қосылыс. Оның мономерлері бар. Ол мономерлер дезоксирибонуклеотидтерден тұрады. Мономерлердің құрамында дезоксирибоза, фосфор қышқылы және азотты негіздердің төрт типі болады. Ол негіздер мыналар: екі пуринді негіз — аденин мен гуанин және екі пириминдинді негіз — тимин мен цитозин. Шамамен алғанда ДНК-ның молекулалық массасы 10 ^-8 10 ^-9, яғни 100 млн. шамасына жетеді.

Д.М.Уотсон мен Ф.X.Крик 1953 жылы ДНК-ның құрылымын зерттеп, оның екі полипептид тізбегінен тұратынын дәлелдеді. Бұл екі тізбек бірімен бірі — өзара сутекті байланыспен жалғасатынын анықтады.

ДНК құрамындағы полипептид тізбегінің қаңқасы дезоксири-бозамен және фосфор қышқылымен кезектесіп отырады. Полипептидтегі азотты негіздер біріне-бірі сәйкес келеді. Бұл жағдайды Э. Чаргафф ережесі деп атайды. Аденин мен тиминнің арасын екі, ал цитозин мен гуаниннін, арасын үш сутекті байланыс жалғастырып тұрады. ДНК молекуласының әр тізбегінің екі ұшы болады. Оның біреуі пентозанын, 5 көміртегі атомдарьшен аяқталса, екіншісі 3 көміртегі атомдарымен шектеледі, бұл цифрлар 5 және 3 деп белгіленеді.

ДНҚ полинуклеотид тізбегі ядродағы трифосфонуклеотидтерден құралатыны анықталды. Өйткені жаңадан синтезделген ДНК-полинуклеотид тізбегі ДНК-матрицамен байланыс жасайды.

ДНК 5—3 ұшынан басталып, синтезделеді. Арнаулы ферменттер әсерімен ДНК—полимераза ферменті болып синтезделіп оған эндонуклеаза және ДНК-лигаза ферменттері қатысады.

Эндонуклеаза ферменті ДНК полипептид тізбегін ыдыратады да, ДНК-полимераза ДНК-ның синтезделуіне жол ашады. Сөйтіп, ДНК-лигаза ферменті ДНК-ның екі полипептид тізбегінің үзілген жерін және ұштарьш бірімен-бірін өзара жалғастырады.

1. Тұқым қуалаукоды. Организмнің негізгі көрсеткіші -биохимиялық процестер. Бұл процестер ферменттердің қатысуымен жүреді. Заттар алмасуы арнаулы белоктардың, ферменттердің әсерімен етіп жатады. Әр белоктан әртүрлі органикалық зат құралады. Организмдегі белоктардың синтезделуі — өте күрделі процестердің бірі. Ол матрицалық жағдайда түзіліп, белоктар амин қышқылдарынан синтезделеді. Бірақ амин қышқылдары бірімен-бірі өздігінен өзара қосылыс жасап, полипептид тізбегін құрай алмайды. Ол үшін шаблон-матрица керек. Полиптептид тізбегі матрица арқылы реттеліп қүрылады. Сонымен бірге матрица амин қышқылдарынық ерекшелігін және олар-дың бірінен кейін бірінің келетін ретін белгілейді.

Белоктар синтезінің негізгі матрицалары — нуклеин қышқылдары.

М.У.Ниренберг (1961—1966) клеткалардан рибосомалар фракциясын бөліп алып, клеткасыз ортада ферменттердің және амин қышқылдарының қатынасуымен нуклеин қышқылдарынан белокты синтездеді. Ол тәжірибе үшін құрамында азотты негіз урацилі бар РНК полиурацилін алды. Ортада 20 амин қышқылының болуына қарамастан, полипептид тізбегі бір ғана амин қышқылының—фенилаланиннің қайталануынан синтезделді.

Сөйтіп белоктардың синтезделу жоспары ДНК молекулаларында жазылып, үнемі даяр тұрады.

ДНК-ның әртүрлі болуы терт азотты негіздердің бірінен кейін бірінің орналасуымен байланысты. Ал белоктардың әртүрлі болуы белоктағы 20 амин қышқылдың бірінен кейін бірінің орналасуымен реттеледі. Белок молекулалары ДНК молекулаларындағы информацияның жазуына қарай синтезделеді. Генетикалық информация химиялық кодта жазулы болады, ол терт әріппен белгіленеді. Бұл кодтың ролі сондай, ол белоктың ерекше құрылымын анықтап, осы организмге тән екенін көрсетеді. Тұқым қуалау коды триплетті болатыны Ф.К. Криктың зерттеулері бойынша анықталды.