Нуклеин қышқылдары- тұқым қуалау негіздері

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ.................................................................................................3-4

1.Нуклеин қышқылдары- тұқым қуалау негіздері.............................5-6

1.1.Нуклеин қышқылдарының   құрамы мен құрылысы......................7-9

1.2. Нуклеин қышқылының  маңызы..................................................10-13

1.3. Дезоксирибонуклеин қышқылы.................................................14-19

1.4.Рибонуклеин қышқылы  .............................................................20-27

ҚОРЫТЫНДЫ..........................................................................................28

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ............................................29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

Алғашқы тіршілік нышандары  бұдан 3,2млрд жыл бұрын пайда болған. Ұзаққа созылған эволюция нәтижесінде табиғи сұрыпталу жолымен қазіргі тіршілік иелері - жануарлар, адам,өсімдіктер, микроорганизмдер дүниеге келді. Тірі ағзалардың аса ғажап қасиеттері – ата тегіне ұқсас өзіндей жаңа ағзаны жарыққа шығаруы. Осы бір табиғаттың ұлы жұмбағы ғылым үшін әрқашанда аса маңызды проблема болып келді оны шешуге бүкіл дүние жүзінің ғалымдары ат салысты.Сөз жоқ, тірі ағзаның аса ғажап қасиеті- тұқым қуалайтын белгілерді өзінде сақтау және оны ұрпаққа беру ағзаның өз құрамындағы заттармен байланысты екені аян.Тірі ағзада жоғары молекулалы үш қосылыс бар Олар нуклеин қышқылдары, белоктар, полисахаридтер.

Қазіргі кезде аталған  биологиялық жоғары молекулардың әрқайсының атқаратын қызметі дәл анықталып, тұқым қуалайтын қасиеттерінін негізі тірі ағзалардың барлық ерекшеліктерін қайталап, жарыққа шығарушы нуклеин қышқылдары екені белгілі болды

 Тұқым қуалаушылықтың  материалдық негізі клетканың  ядросында орналасқан.XIX ғасырдың аяғында 1869 жылы Ф.Мишер сельді балықтарының спермасының ядроларының құрамында көміртек, оттек, сутек, фосфор, азот бар, белоктардан өзгеше затты бөлек шығарды. Ғалым ядролардан қышқыл қасиеттері бар затты (латын сөзі nucleos–ядро), бөліп алынған заттарды нуклеин қышқылдары деп атады.

XX ғасырда биологияның аса үздік жаңалығы ДНҚ құрылымының анықталуы еді.  1953 жылы Дж. Уотсон мен Ф.Крик ДНҚ молекуласының құрылымдық моделін жасап, Халықаралық Нобель сыйлығына ие болды. Дж. Уотсон мен Ф.Крик ашқан ДНҚ молекуласы құрылымының дұрыстығы тәжірибе жүзінде толық дәлелденіп, молекулалық биология мен генетиканың дамуына зор ықпалын тигізді.

Академик А. Н. Белозерскийдід лабораториясында жоғары және төменгі  сатыдағы әр түрлі өсімдіктердің, жануарлар  мен микроорганизмдердін, клеткаларынан алынған ДНҚ мен РНҚ-ның құрамы зерттелді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Нуклеин қышқылдары- тұқым қуалау негіздері

Нуклеин қышқылдары — тірі организмдегі тұқым қуалайтын ақпараттарды сақтай отырып, оны келесі ұрпақтарға жеткізетін күрделі құрылысты молекула.ХХ ғасырдың 30—40-жылдары организм өсіп-өнгенде  өзінде бар қасиеттерін келесі ұрпақтарға жеткізудегі нуклеин қышқылдарының  рөлі ғылыми тұрғыдан толықтай дәлелденді.1868 жылы швед биохимигі Ф.Мишер клетка ядросының құрамынан қышқылдық  қасиеті бар затты бөліп алған. Оны алғаш рет ядродан тапқандықтан (латынша “нуклеус” — ядро) нуклеин  қышқылы деп атады. 1951 жылы американдық  биохимик Э.Чаргафф ДНҚ молекуласының  құрамына 4 нуклеотид кіретіндігін тапты. Қос оралмалы ДНҚ сақинасы Екі нуклеотид — аденин мен  гуанин (екі сақиналы) пуриндік негізге, тимин мен цитозин (бір сақиналы) пиримидиндік негізге жатады. Э.Чаргафф  адениннің саны тиминмен бірдей: А=Т, ал гуаниннің саны цитозиннің санына Г=Ц сәйкес екенін анықтады. 1950 жылы ағылшын биофизигі М.Уилкинс ДНҚ-ның  кристалдық талшықтарының рентгенграммасын алды.Р.Франклин ДНҚ молекуласының  рентгенграммалық суретін бірінші  түсірген ғалымдардың бірі болды. Ол рентгенграмманың көмегімен көмірсулы  фосфатты тұлғаның (сүйеніш) шиыршықтың сыртқы жағында, ал азотты негіздер ішкі жағында орналасатындығын және шиыршықтың бір оралымында он нуклеотид болатынын  анықтады.ДНҚ-ның құрамын анықтауда  Р.Франклин ашқан деректердің маңызы өте зор болды. Алайда, ДНҚ молекуласының  қанша жіпшеден тұратыны және қалай  байланысқаны анықталмады. Бұны 1953 жылы американдық биохимик Дж. Уотсон мен  ағылшын биофизигі әрі генетигі Ф.Крик анықтады. Олар рентген құрылымдық әдісті пайдаланып ДНҚ молекуласының  құрамын ашты.Рентген құрылымдық зерттеулер ДНҚ молекуласының ұзын полипептидтік тізбек екенін дәлелдеді. Ол тізбектер қосарлана бұралып, қос оралым  түзеді. Екі тізбектің  азотты негіздері оралымның ішінде қалып, олар өзара бір-бірімен сутектік байланыс түзеді. Ал көмірсу мен  фосфат топтары оралымды сырттап қалады. Демек, әр тізбектің азоттық негіздері коваленттік байланыс арқылы бірін-бірі толықтырып тұратын комплементарлық принципке сай байланысады. Яғни, аденин мен тимин екі сутектік, ал гуанин мен цитозин үш сутектік байланыс арқылы қосылатыны анықталды.Нуклеин қышқылдарының азоттық негіздері, рибоза мен дезоксирибоза қосылып нуклеозид түзеді. Құрамына азотты негіз, рибоза немесе дезоксирибоза және фосфор қышқылының қалдығы кіретін қосылыс нуклеотид деп аталады.Нуклеотидтер — нуклеин қышқылының мономерлері, олар екі топқа бөлінеді: пуриндік — аденин мен гуанин және пиримидиндік — тимин, урацил және цитозин. Әрбір нуклеотидтер молекуласының құрылыстары бойынша бір-бірінен айқын ажыратылады. Нуклеотидтің молекуласы азотты негізден, дезоксирибозадан және фосфор қышқылының қалдығынан тұрады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1. Нуклеин қышқылдарының құрамы мен құрылысы

Нуклеин қышқылдарының толық  емес гидролизі нәтижесінде нуклеотидтер түзілед.Олар нуклеин қышқылдары полимер  тізбегінде қайталанып отыратын күрделі  құрылым буындары (монометрлері). Ал нуклеотидтерді одан әрі гидролиздесе, ортофосфор қышқылын және пентоза мен  азотты негізге айырылатын нуклеозидтерді түзеді.

 

 

 

 

Кесте-1

Яғни, нуклеин қышқылдарының  құрамына азотты негіздер (пиримидинді, пуринді), фосфор қышқылы және моносахаридтер (рибоза мен дезоксирибоза) кіреді. Нуклеин қышқылдары құрамындағы  моносахаридтердің қалдығына байланысты рибонуклеин қышқылы және дезоксирибонуклеин қышқылы болып екіге бөлінеді. ДНҚ молекулалық массалары бірнеше  мыңнан ондаған миллионға жетеді.

Нуклеин қышқылдары — құрамында фосфоры бар биополимерлер. Табиғатта өте көп тараған. Молекулалары нуклеотидтерден тұрады, бір нуклеотидтіқ 5'-фосфор арасындағы эфирлік байланысы мен келесі нуклеотидтің углевод қалдығының 3'-гидроксилі арасы эфир байланысымен нуклеин қышқылдары углеводты-фосфатты қаққасын калайды. Нуклеин қышқылдары жоғарғы полимерлі тізбектеріондаған

нуклеотидтің қалдықтарынан тұрады. Нуклеин қышқылдары құрамына кіретін мономерлерінің (дезокси- немесе рибонуклеотидтер) түріне қарай ДНҚ жәңе РНҚ деп бөлінеді.  Нуклеин қышқылдары тірі клетка ядросының маңызды құрам бөлігі. Нуклеин қышқылдары (НҚ) рибонуклеин қышқылы (РНҚ) және дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) болып екі үлкен түрге бөлінеді. Тірі организмнің құрамына нуклеин қышқылдарының екі түрі де кіреді. Нуклеин қышқылдары жоғары молекулалы гетерополимерлі қосылыстар. Нуклеин қышқылдарының толық емес гидролизі нәтижесінде нуклеотидтер түзіледі. Олар нуклеин

қышқылдары полимер тізбегінде қайталанып отыратын күрделі құрылым  буындары (монометрлері). Ал нуклеотидтерді одан әрі гидролиздесе, ортофосфор қышқылын және пентоза мен азотты негізге айырылатын нуклеозидтерді түзеді. Яғни, нуклеин қышқылдарының  құрамына азотты негіздер (пиримидинді, пуринді), фосфор қышқылы және моносахаридтер (рибоза мен дезоксирибоза) кіреді. Нуклеин қышқылдары құрамындағы  моносахаридтердің қалдығына байланысты рибонуклеин қышқылы және дезоксирибонуклеин қышқылы болып екіге бөлінеді. ДНҚ молекулалық массалары бірнеше  мыңнан ондаған миллионға жетеді.  ДНҚ мен РНҚ құрамының айырмашылығы — нуклеин қышқылын толық гидролиздеу  арқылы анықталды. Оларды гидролиздегенде, әр түрлі заттардың қоспасы түзіледі.Нуклеин қышқылдары құрамында көмірсудың гидроксил тобы мен фосфор қышқылының арасында күрделі эфирлік байланыс түзіледі, ал азотты негіз көмірсудың жанынан жалғасады. Полинуклеотидтіңқұрылысынсызбанұсқаменбылайөрнектеугеболады:

Кесте-2.

Белоктар сияқты нуклеин  қышқылдары әр түрлі болады. Олардыңорганизмдегіфункциясы да әралуан. Нуклеин қышқылдарының  да белоктарсияқтыәртүрліқұрылымдарыболады.Нуклеинқышқылыныңбіріншіқұрылымындамононуклеотидтербелгілітәртіппенорналасады.

Нуклеинқышқылыныңекіншіқұрылымымакромолекулалардыңкеңістіктеқосшиыршық болып орналасуын көрсетеді. Бұл кезде молекулалар арасында және молекула ішінде сутектік байланыс арқылы әрекеттесу болады. ДНҚ-ның макромолекуласы екі полинуклеотидті тізбектен құралады. Олар кеңістікте қос оралма түзеді. Оралманы фосфор қышқылының полиэфирі түзеді, пиримидин және пурин туындыларының жазық молекуласы оралманың ішінде болады.

 

 

 

 

1.2.Нуклеин қышқылының маңызы

Нуклеин қышқылдары биологиялық  тұрғыдан маңызды рөл атқарады. Олар тірі организмдердегі генетикалық  ақпаратты сақтайтын және тасымалдайтын  клетканың (жасушаның) маңызды кұрам  бөліктері болып табылады. Нуклеин  қышқылдары белок биосинтезіне қатысады және тірі организмдерде тұқым қуалаушылықты  сақтап, оның бір ұрпақтан екінші ұрпаққа  берілуін қамтамасыз етеді. ДНҚ жасуша ядросының хромосомасында (99%), рибосомаларда  және хлоропластарда, ал РНҚ ядрошықтарда, рибосомаларда, митохондрияда, пластидтер мен дитоплазмада кездеседі.Олар клетканың  қай бөлігінде шоғырланса, соған  байланысты қызмет атқарады. Жоғарыда айтылғандай, ДНҚ организмдегі тұқым  қуалаушылық ақпаратты сақтайтын  гендердің құрылыс материалы  болып табылады. Ал РНҚ үш түрлі  болғандықтан: рибосомдық (р-РНҚ); тасымалдаушы (т-РНҚ) және ақпараттық (а-РНҚ) әр түрлі  қызметтер атқарады. ДНҚ мен РНҚ  қызметтері 1940 жылдардан бастап анықталып, түрлі биологиялық тәжірибелер  арқылы дәлелденген. Осы зерттеулер нәтижесінде молекулалық генетика ғылымы жедел дами бастады.

Соңғы жылдары ғалымдар жоғары организмдердің гендерін бактериялар  мен ашытқы саңырауқұлақтарының  организміне енгізуді іске асырды. Соңынан оларды белок синтездеуге  пайдаланды. Мысалы, инсулин генін  осылайша "жұмыс істеткізді". Адам инсулині ең алғаш рет Е. соlі деген  бактерияның көмегімен 1982 жылы алынды.

Осылайша бір типтегі  организмнен алынған генді басқа  типтегі организмге енгізуді гендік инженерия деп атайды. Жоғарыда айтылған инсулин, өсу гормоны — соматотропин, сондай-ақ гемофилия ауруынақолданылатын VIII фактор — гендік инженерияның өнімдері. Қазіргі кезде гендік инженерияның көмегімен түрлі жұқпалы ауруларға қарсы вакциналар өндіріле бастады.Барлық тірі организмдерде нуклеин қышқылдарынын, дезокси-рибонуклеин (ДНК) және рибонуклеин (РНК) қышқылы деп аталатын екі түрі болады. Олардың химиялық құрамы, структурасы, клеткада орналасуы мен биологиялық ролі жөнінде бір-бірінен айырмашылығы бар. ДНК жануарлардың, өсімдіктер мен микро-организмдердің барлық клеткаларының ядросында болады. Гистон белогымен бірге ол нуклеогистон комплексін түзеді де, хроматин-нің негізгі массасын құрайды. ДНК ядроларда кездесуімен қатар өсімдіктер митохондриясы мен пластидтерінен де табылған. Клетканың аталған үш

органоидтарында ғана кездесетін ДНК-ден өзгеше, РНК көптеген органоидтардан (ядро ядрошығынан, хроматиннен, цитоплазмадан, пластидтерден, митохондирия мен рибосомалардан) табылады.Ғалымдар клеткадағы ДНК мөлшері айтарлықтай дәрежеде тұрақты екендігін анықтады. Оның мөлшері сыртқы орта жағдайларының әсерінен шамалы ғана өзгереді. ДНК-ның мөлшері бір клеткаға есептегенде қос жарнақты өсімдіктерде 10—20 ал дара жарнақты өсімдіктерде —100 пикограмға тең болады (1 пг= 10 г). ДНК толық ыдырағанда 4 азотты негіз, моносахарид дезоксирибоза және фосфор кышқылы пайда болады. РНК гидролизі кезінде де 4 азотты негіз, моносахарид рибоза және фосфор кышқылы бөлінеді. ДНК мен РНК-ның химиялық құрамында ұқсастықтар да, айырмашылықтар да бар.Үш азотты негіз — аденин, гуанин және цитозин нуклеин қыш-қылдарының бәріне ортақ болып табылады. ДНҚ-ның құрамында — тимин, ал РНК-ның құрамында — урацил болады. Моносахарид дезоксирибозаның рибозадан айырмашылығы бар. Онда карбонил көміртекпен көршілес жатқан көміртекте оттек атомы болмайды.Аденин мен гуанин пуриннің туындылары, ал басқалары — пиримидиннің туындылары болып табылады.Осы азот негіздері рибозамен немесе дезоксирибозамен қосылып нуклеозид түзеді. Дезоксиаденозин, дезоксигуанозин, дезокси-цитидин және тимидин — ДНК нуклеозидтері болып табылады. Ал аденозин, гуанозин, цитидин, уридин РНК. Нуклеозидтері болып саналады. Мұндапуриндінемесе пиримидиндінегіздер өзінің 9 немесе 1 жағдайындағы азот атомы арқылы моносахаридтің  бірінші көміртек атомымен жалғасады. Мысалы:Рибозанын, бесінші көміртек атомына фосфор қышқылыың қалдығы қосылады.

Құрамынаазотты негіз, рибоза немесе дезоксирибоза және фосфор қышқылының қалдығы кіретін мұндай қосылыс нуклеотид деп аталады. РНК құрамындағынуклеотидтераденил,гуанил,цитидил,уридилқышқылдарыдепаталады.ДНҚқұрамынадезоксиаденил, дезоксигуанил, дезоксицитидил, тимидилқышқылдарыдепаталатыннуклеотидтеркіреді.

Пентозаныңүшіншікөміртегіндегі  ОН тобы бос күйіндеқалады. Осы гидроксил  тобыарқылынуклеотидтерөзарабайланысады. Жекелеген нуклеотид нуклеин  қышқылыныңорасан зор молекуласын құруүшінқүрылыс “кірпіші” ретінде пайдаланылады. Сондықтан нуклеин қышқылдарынполимерлердепатайды, ал нуклеотидтермономерлерболыптабылады. Осындайәдіспенұзынполинуклеотидтіктізбектүзе

отырып, көптеген мононуклеотид  қалдықтарыбайланысаалады. Пентозамен фосфор қышқылыныңкезектесіпкеліпотыратынқалдықтарынан осы тізбектін, осіқұралады,ал азоттынегіздертізбектіңбүйірінеорналасады. Екіполинуклеотидтіктізбектіңазоттынегіздерісутектікбайланыстүзеотырып, өзараәрекеттеседі. Бұлбайланыстыңеңкөпмөлшеріаденин мен тимин, гуанин мен цитозинніңарасындатүзіледі. Бұлнегіздеркомплементарлынегіздердепаталады. Олардыңарасындатүзілетінсутектікбайланысполинуклеотидтіктізбектердібір-бірінебекітеді. Мұндайтізбеккомплементарлытізбекдепаталады.