Жаратылыстану факультеті
жүктеу/скачать 2,07 Mb.
|
МГҚА. 15 лекция.
Квант 1-4
| 3-лекция. ДНҚ-ның химиялық құрамы мен құрылысы. ДНҚ-ның нуклеотидтік құрамының түрлік ерекшелігі.
Нуклеин қышқылдары: химиялық құрамы, құрылысы және синтезделуі. ДНҚ. Дезоксирибонуклеин қышқылының негізгі құрылымдық бірлігі — нуклеотид. Кез келген нуклеотид химиялық әр түрлі үш бөліктен құралған. Бірінші бөлігі — көмірсу дезоксирибоза. Нуклеотидтің екінші бөлігі — көмірсумен байланысқан пурин немесе пиримидин азотты негіздер. ДНҚ құрамына пурин негіздері — аденин (А) мен гуанин (G) және пиримидин негіздері — цитозин (C) мен тимин (Т) кіреді. Үшінші бөлік —фосфор қышқылының қалдығы, көршілес орналасқан нуклеотидтер байланысын қамтамасыз етеді. Химиялық тұрғыдан алғанда нуклеин қышқылдары— полимерлі тізбек, олардың мономерлері - нуклеотидтер. Басқаша айтқанда нуклеин қышқылдары — полинуклеотидті тізбектер. Организмдердің түріне қарай ДНҚ-ның тұтас молекуласында нуклеотидтер саны құбылмалы: бірнеше мыңнан бірнеше миллионға жетеді. 1940-жылдардың аяғында австрия биохимигі Э. Чаргафф ДНҚ молекуласына химиялық талдау жүргізіп, оның құрамындағы аденин мен тимин, гуанин мен цитозин мольдер саны жағынан бірдей екендігін көрсетті (Чаргафф ережесі). Демек, кез келген ДНҚ құрамын (ΣА + ΣТ): (ΣG+ΣC) арақатынасымен сипаттауға болады. Чаргафф өз қызметкерлерінен осы арақатынастың бір түр ішінде тұрақты, ал әрқилы түрлер арасында өзгеретіндігін анықтады. ДНҚ молекуласы оралма (спираль) тәрізді оң жаққа айналады, ал азотты негіздер оралма өсіне перпендикуляр орналасады. Мұндай маңызды мәліметтерді 1952 ж. М. Уилкинс пен Р. Франклин рентген құрылымдық талдау барысында алды. Бұл жаңалықтардың ДНҚ молекуласының құрылымын айқындауда шешуші мәні болды. Сол кездерде бұл құпияны — ДНҚ құрылымын шешу — ғалымдар арасында қызу бәсеке тудырды. Алайда ДНҚ құрылымының кеңістіктегі моделін бірінші болып 1953 ж. Дж. Уотсон мен Ф. Крик ұсынды. Модель бойынша ДНҚ молекуласы қос тізбектерден құрылған. Оралмаға оралған екі тізбек бір-бірімен азотты негіздер арасында пайда болатын сутекті байланыстар арқылы жалғасады. Әдетте бір тізбектегі аденинге екі сутекті байланыс арқылы екінші тізбекте әрқашанда тимин, гуанинге цитозин сәйкес келеді (А-Т, G-C). Осындай бір-бірін толықтыра алатын, яғни өзара сәйкес келетін тізбектер комплементарлы деп аталады Оралмадағы әрбір пурин не пиримидин негізі дезоксирибозамен байланысып, нуклеозид құрайды. Нуклеозидтер бір-бірімен фосфодиэфир байланысы арқылы қосылады. Табиғи ДНҚ-да фосфодиэфир байланысы дезоксирибозаның үшінші және бесінші көміртектері арасында пайда болады, сол себептен ол 3'—5' байланысы деп аталады. ДНҚ тізбектері бір-бірімен антипараллелъді: қос спиральдің өсі бойымен ойша бағыт алғанда біз 3'—5' нуклеотидаралық байланыстан 5'—3' байланысына қарай өтеміз, яғни тізбектің бағыты қарама-қарсы. ДНҚ оралма өсінің айналасында әрбір негіз жұбы келесі негіздер жұбына 36°-қа айналған. Сонда негіздердің 10 жұбы 360°-қа толық айналып жатады. Қос оралма диаметрі шамамен 20 нанометрге тең (1 нм -10-9 м). ДНҚ-ның оралмасында науашықтар бар: кіші (екі 12А°-ге жуық) және үлкен (екі 22А°-ге жуық). ДНҚ-ның қос оралмасы оң жақты: оралма өсін бойлап қараса, оның айналымы сағат тілінің жолына сәйкес келеді. ДНҚ-ның осындай стандартты Уотсон-Крик моделі В — форма деп аталады. Полинуклеотидтің кристалдарын (олигонуклеотид деп аталатын қысқа тізбектер рентгенограммалары) зерттеу нәтижесінде оң жақ ДҚҚ-ның басқа түрлері (А және С — формалар) және сол жаққа айналған Z — ДНҚ-ның формалары бар екендігі анықталды (кесте). Сол жаққа қарай айналған Z — ДНҚ-ның кеңістіктегі моделі өз ерекшелігімен көзге туседі, оның айналымында 12 негіздер жұбы бар. Мұңдағы Z әріпі ДНҚ-дағы көмірсу-фосфат қаңқасының ирек формалы болуын өрнектейді. Бұл мәліметтер ДНҚ-ны «қатып», өзгермей қалған зат күйінде емес, әр уақытта қозғалыста болатын ерекше құрылым ретінде түсінуге мумкіндік тудырады. ДНҚ-ның табиғи молекулалары жасушада негізінен оң В формалы күйінде болады, ал кей жағдайда Z формаға немесе басқа конформациялық формаларға айналуы мүмкін. ДНҚ құрылымының осындай тұрақсыздығы биологиялық тұрғыдан әзірге толық түсінікті болмай отыр. жүктеу/скачать 2,07 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|