19-sonli ma’ruza
NUCLEOSIDLAR. NUKLEOTIDLAR. NUCLEIN KISLOTALAR
Reja
19-sonli ma’ruza
NUCLEOSIDLAR. NUKLEOTIDLAR. NUCLEIN
KISLOTALAR
Reja
Nuklein kislotalar - tarkibida mavjud
barcha tirik organizmlarning hujayralari muhim funktsiyalarni bajaradigan biopolimerlardir
saqlash va uzatish bo'yicha genetik ma'lumot va uning mexanizmlarida ishtirok etadi
hujayrali oqsil sintezi jarayonida amalga oshirish.
Nuklein kislotalarning tarkibini ketma-ketlik bilan aniqlash
gidrolitik ajralish bizga quyidagi strukturani aniqlash imkonini beradi
komponentlar.
Nuklein kislotalarning strukturaviy komponentlarini ko'rib chiqamiz
kislotalar tuzilishining murakkabligi tartibida.
1. Nuklein asoslar.
Kompozitsiyaga kiritilgan heterotsiklik asoslar
nuklein kislotalar ( nuklein asoslari), gidroksi- va hisoblanadi
pirimidin va purinning amino hosilalari. Nuklein kislotalar uchtadan iborat
pirimidin halqali geterotsiklik asoslar ( pirimidin
asoslar) va ikkita - purin aylanishi bilan (purin asoslari).
Nuklein asoslari
arzimas nomlar va tegishli bir harfli belgilarga ega.
Nuklein kislotalar tarkibida, geterotsiklik
asoslar termodinamik barqaror okso shaklida bo'ladi.
Nuklein asoslarning ushbu guruhlariga qo'shimcha ravishda,
chaqirdi asosiy, nuklein kislotalarda kichik miqdorlar
uchrashish kichik asoslar: 6-oksopurin (gipoksantin),
3-N-metiluratsil, 1-N-metilguanin va boshqalar.
Nuklein kislotalarga qoldiqlar kiradi
monosaxaridlar - D-riboza va 2-deoksi-D-riboza. Ikkala monosaxarid ham mavjud
nuklein kislotalar b - furanoz shakli.
2. Nukleozidlar.
Nukleozidlar - nukleobazalar va ribozadan hosil bo'lgan N-glikozidlar
yoki deoksiriboza.
Monosaxaridning anomerik uglerod atomi va 1-pozitsiyadagi azot atomi o'rtasida
pirimidin halqasi yoki purin halqasining 9-pozitsiyasidagi azot atomi b hosil qiladi. - glikozid
ulanish.
Monosaxarid qoldig'ining tabiatiga qarab
nukleozidlarga bo'linadi ribonukleozidlar(riboza qoldig'ini o'z ichiga oladi) va deoksiribonukleozidlar(tarkibida deoksiriboza qoldig'i mavjud). Sarlavhalar
nukleozidlar nuklein asoslarning ahamiyatsiz nomlari asosida qurilgan;
tugatish qo'shish -idin pirimidin hosilalari uchun va -osin uchun
purin hosilalari. Prefiks deoksiribonukleozidlarning nomlariga qo'shiladi deoksi-. Istisno - timin va tomonidan hosil bo'lgan nukleozid
deoksiriboza, unga prefiks deoksid qo'shilmaydi, chunki
timin juda kam hollardagina riboza bilan nukleozidlar hosil qiladi.
Nukleozidlarni belgilash uchun biz foydalanamiz
ularning tarkibiga kiritilgan nuklein asoslarning bir harfli belgilari. TO
deoksiribonukleozidlar (timidindan tashqari) harf bilan belgilanadi.
"d".
Asosiy bilan birga
nuklein kislotalar tarkibida nukleozidlar kichik nukleozidlar mavjud;
modifikatsiyalangan nuklein kislota asoslarini o'z ichiga oladi (yuqoriga qarang).
Tabiatda nukleozidlar ham mavjud
erkin holat, asosan, nukleozid antibiotiklar shaklida, qaysi
antitumor faolligini namoyon qiladi. Nukleozidli antibiotiklarning bir qismi bor
yoki uglevod qismining tuzilishidagi oddiy nukleozidlardan farqlari, yoki
sifatida harakat qilish imkonini beruvchi geterotsiklik asos
antimetabolitlar, bu ularning antibiotik faolligini tushuntiradi.
N-glikozidlar singari, nukleozidlar ham chidamli
ishqorlar, lekin kislotalar tomonidan parchalanib, erkin hosil bo'ladi
monosaxarid va nuklein asos. Purin nukleozidlari gidrolizlanadi
pirimidinlarga qaraganda ancha engilroq.
3. Nukleotidlar
Nukleotidlar - nukleozidlar va fosforning efirlari
kislotalar (nukleozid fosfatlar). Fosfor kislotasi bilan ester aloqasi OH tomonidan hosil bo'ladi.
5-o'rindagi guruh/ yoki
3
/ monosaxarid. Bog'liq holda
monosaxarid qoldig'ining tabiati, nukleotidlar bo'linadi ribonukleotidlar (strukturaviy elementlar RNK) va deoksiribonukleotidlar(tuzilish elementlari
DNK). Nukleotid nomlari nukleozidning nomini va joylashuvini o'z ichiga oladi
fosfor kislotasi qoldig'i yo'q. Nukleozid qisqartmalari o'z ichiga oladi
nukleozid, mono-, di- yoki trifosfor kislotasi qoldig'ini belgilash,
3
/ -hosilalar ham ko'rsatilgan
fosfat guruhining joylashishi.
Nukleotidlar monomer birliklardir, dan
nuklein kislotalarning polimer zanjirlarini hosil qiladi. Ba'zi nukleotidlar
koferment sifatida ishlaydi va metabolizmda ishtirok etadi.
4. Nukleotid
kofermentlar
Kofermentlar- Bu organik birikmalar
katalitikni amalga oshirish uchun zarur bo'lgan oqsil bo'lmagan tabiat
ferment ta'siri. Kofermentlar tegishli turli sinflar organik
ulanishlar. Kofermentlarning muhim guruhidir nukleozid polifosfatlar
.
adenozin fosfatlar -
hosilalari
mono-, di- va trifosforik kislotalarning qoldiqlarini o'z ichiga olgan adenozin. Maxsus joy
adenozinni egallaydi-5/ -mono-, di- va
trifosfatlar - AMP, ADP va ATP - makroergik mavjud bo'lgan moddalar
mobil shaklda erkin energiyaning katta zaxiralari. ATP molekulasi o'z ichiga oladi
makroergik R-O ulanishlari, ular gidroliz bilan oson parchalanadi.
Bu holda chiqarilgan erkin energiya konjugatsiya oqimini ta'minlaydi
Termodinamik jihatdan noqulay anabolik jarayonlarning ATP gidrolizi, masalan,
oqsil biosintezi.
Koenzim A. Buning molekulasi
koenzim uchta tarkibiy qismdan iborat: pantotenik kislota,
2-aminoetantiol va ADP.
Koenzim A jarayonlarda ishtirok etadi
fermentativ asillanish, faollashtirish karboksilik kislotalar ularni aylantirish orqali
reaktiv tiol efirlariga aylanadi.
Nikotinamid adenin dinukleotid koenzimlari.
Nikotinamid adenin dinukleotid (OVER +)va uning fosfati ( NADP
+ ) shaklida piridiniy kationini o'z ichiga oladi
nikotinamid fragmenti. Bu koenzimlarda piridiniy kationi
qisqartirilgan shakl hosil qilish uchun gidrid anionini teskari ravishda qo'shishga qodir
koenzim - NAD N.
Shunday qilib, nikotinamid adenin dinukleotid
bilan bog'liq oksidlanish-qaytarilish jarayonlarida kofermentlar ishtirok etadi
gidrid anionini o'tkazish, masalan, alkogol guruhlarining aldegid guruhlariga oksidlanishi
(retinolning retinalga aylanishi), keto kislotalarning reduktiv aminatsiyasi,
keto kislotalarning gidroksi kislotalarga qaytarilishi. Ushbu jarayonlar davomida substrat
kabi ikkita vodorod atomini yo'qotadi (oksidlanish) yoki qo'shadi (qaytaradi).
N+ va N - . Koenzim akseptor vazifasini bajaradi
(OTIB + ) yoki donor
(OVER .
H) gidrid ioni. Barcha jarayonlar bilan
kofermentlar ishtirokida stereoselektivdir. Shunday qilib, tiklash paytida
pirouzum kislotasi faqat L-laktik kislota hosil qiladi.
5. Nuklein kislotalar.
Birlamchi tuzilma
nuklein kislota chiziqli polimer zanjiri qurilgan
monomerlar - bir-biri bilan bog'langan nukleotidlar
3 / -5 / -fosfodiester
ulanishlar. Polinukleotid zanjirining uchi 5′ va 3′ uchi bor. 5' oxirida
fosfor kislotasi qoldig'i va 3' uchida erkin gidroksil guruhi mavjud.
Nukleotid zanjirini 5' oxiridan boshlab yozish odatiy holdir.
Monosaxarid qoldiqlarining tabiatiga qarab
nukleotidda deoksiribonuklein kislotalar (DNK) va ribonuklein kislotalar mavjud.
kislotalar (RNK). DNK va RNK o'z tarkibiy qismlarining tabiatiga ko'ra ham farqlanadi.
nuklein asoslari: urasil faqat RNKda, timin faqat tarkibida mavjud
DNK tarkibi.
Ikkilamchi tuzilma DNK
o'ngga burilgan ikkita polinukleotid zanjiri majmuasidir
atrofida umumiy o'q shunday qilib, uglevod-fosfat zanjirlari tashqarida, va
nuklein asoslari ichkariga yo'naltirilgan ( Uotson-Krik qo'sh spiral).
Spiralning balandligi 3,4 nm, har bir burilishda 10 ta nukleotid jufti mavjud. Polinukleotid
sxemalar antiparallel, bular.
Bir zanjirning 3' uchi qarshisida ikkinchi zanjirning 5' uchi joylashgan. Ikkita DNK zanjiri
tarkibi jihatidan bir xil emas, lekin ular to'ldiruvchi. Bu ifodalangan
bir zanjirda adenin (A) ga qarama-qarshi bo'lgan boshqa zanjirda doimo timin (T) bo'lishi haqiqatdir.
zanjirlar va guanin (G) qarshisida doimo sitozin (C) mavjud. To'ldiruvchi
A ning T bilan va G ning C bilan bog'lanishi vodorod bog'lari tufayli amalga oshiriladi. A va T o'rtasida
Ikkita vodorod aloqasi hosil bo'ladi, uchtasi G va C o'rtasida.
DNK zanjirlarining komplementarligi
kimyoviy asos eng muhim funksiya DNK - genetikni saqlash va uzatish
ma'lumot.
RNK turlari.
Uchta asosiy ma'lum
hujayrali RNK turlari: transfer RNK (tRNK), xabarchi RNK (mRNK) va ribosoma.
RNK (rRNK). Ular hujayradagi joylashuvi, tarkibi va hajmi bo'yicha farqlanadi,
shuningdek funktsiyalar. RNK odatda bitta polinukleotid zanjiridan iborat.
kosmosda uning alohida bo'limlari shunday rivojlanadi
bir-birini to'ldiruvchi ("bir-biriga yopishib olish") bo'lib, qisqa shakllanadi
molekulaning qo'sh spiral mintaqalari, boshqa hududlar esa qoladi
bir ipli.
Messenger RNK matritsa vazifasini bajaring
ribosomalarda oqsil sintezi.
Ribosomal RNK tuzilma vazifasini bajaradi
ribosomalarning tarkibiy qismlari.
RNKlarni uzatish ishtirok etish
transport a -aminokislotalar sitoplazmadan ribosomalarga va nukleotid ma'lumotlarini tarjima qilishda.
mRNKning oqsillardagi aminokislotalar ketma-ketligi.
Genetik axborotni uzatish mexanizmi.
Nukleotidlar ketma-ketligida kodlangan genetik ma'lumotlar
DNK. Ushbu ma'lumotni uzatish mexanizmi uchta asosiy bosqichni o'z ichiga oladi.
Birinchi bosqich - replikatsiya- nusxa ko'chirish
ikki qiz DNK molekulalari, nukleotid shakllanishi bilan ona DNK
uning ketma-ketligi ona DNKsi ketma-ketligini to'ldiruvchi va
u bilan o'ziga xos tarzda belgilanadi. Replikatsiya yangisini sintez qilish orqali amalga oshiriladi
Matritsa rolini o'ynaydigan onadagi DNK molekulalari. Ikki tomonlama spiral
onaning DNKsi ochiladi va ikkita ipning har birida yangi sintez sodir bo'ladi
(qizi) DNK zanjiri komplementarlik tamoyilini hisobga olgan holda. Jarayon amalga oshiriladi
DNK polimeraza fermenti ta'sirida. Shunday qilib, bir xil ona DNKsidan
ikkita qizi shakllanadi, ularning har biri bittadan iborat
ona va bitta yangi sintezlangan polinukleotid zanjiri.
Ikkinchi bosqich - transkripsiya- jarayon, ichida
bu vaqtda genetik ma'lumotlarning bir qismi DNKdan mRNK shaklida qayta yoziladi.
Messenger RNK shablon sifatida despirallashtirilgan DNK zanjirining bir qismida sintezlanadi.
RNK polimeraza fermenti ta'sirida. mRNKning polinukleotid zanjirida
ribonukleotidlarni olib yuradi aniq
nuklein asoslar tomonidan belgilangan ketma-ketlikda joylashgan
DNK zanjirining nuklein asoslari bilan to'ldiruvchi o'zaro ta'sir. Xuddi o'sha payt adenin DNKdagi baza mos keladi urasil RNKdagi asos. Protein sintezi haqidagi genetik ma'lumotlar DNKda kodlangan
yordami bilan uchlik kod. Bitta aminokislota kodlangan
deb ataladigan uchta nukleotidlar ketma-ketligi kodon.
DNKning bitta polipeptid zanjirini kodlaydigan qismi deyiladi genom.
DNKdagi har bir kodon mRNKda mos keladigan komplementar kodonga ega. Umumiy molekula
mRNK DNK zanjirining ma'lum bir qismiga - genga to'ldiruvchidir.
Replikatsiya va transkripsiya jarayonlari sodir bo'ladi
hujayra yadrosi. Protein sintezi ribosomalarda sodir bo'ladi. Sintezlangan mRNK
yadrodan sitoplazmaga ribosomalarga o'tadi va genetik ma'lumotlarni o'tkazadi
oqsil sintezi joyi.
Uchinchi bosqich - efirga uzatish- jarayon
mRNK tomonidan olib boriladigan genetik ma'lumotni ketma-ketlik shaklida amalga oshirish
nukleotidlar sintezlangan oqsilning aminokislotalar qatoriga kiradi. a - uchun zarur aminokislotalar
oqsil sintezi tRNK orqali ribosomalarga etkaziladi, ular bilan
asillanish orqali bog'lanish 3 / -tRNK zanjirining oxiridagi OH guruhlari.
tRNK tarkibida antikodon shoxchasi mavjud
trinukleotid - antikodon, u olib yuradigan narsaga mos keladi
aminokislota. Ribosomada tRNKlar antikodon joylariga biriktirilgan
mos keladigan mRNK kodonlari. Kodon va antikodon biriktirilishining o'ziga xosligi
ularning bir-birini to‘ldirishi bilan ta’minlanadi. Qo'shni aminokislotalar o'rtasida
peptid bog'i hosil bo'ladi. Shu tarzda, qat'iy belgilangan
kodlangan aminokislotalarning oqsillarga qo'shilish ketma-ketligi
genlar.
Nukleotid
Nukleotidlar- g'isht kabi zanjirlar qurilgan tabiiy birikmalar. Shuningdek, nukleotidlar eng muhim kofermentlar (oqsil bo'lmagan tabiatning organik birikmalari - ba'zi fermentlarning tarkibiy qismlari) va boshqa biologik moddalarning bir qismidir. faol moddalar, hujayralarda energiya tashuvchisi sifatida xizmat qiladi.
Har bir nukleotidning molekulasi (mononukleotid) kimyoviy jihatdan bir-biridan farq qiladigan uchta qismdan iborat.
1. Bu besh uglerodli shakar (pentoza):
Riboza (bu holda nukleotidlar ribonukleotidlar deb ataladi va ribonuklein kislotalarning bir qismidir yoki)
Yoki deoksiriboza (nukleotidlar deoksiribonukleotidlar deb ataladi va dezoksiribonuklein kislotaning bir qismidir, yoki).
2. Purin yoki pirimidin azotli asos shakarning uglerod atomi bilan bog'lanib, nukleozid deb ataladigan birikma hosil qiladi.
3. Bir, ikki yoki uchta fosfor kislotasi qoldiqlari
, shakar uglerodiga efir bog'lari bilan bog'lanib, nukleotid molekulasini hosil qiladi (DNK yoki RNK molekulalarida bitta fosfor kislotasi qoldig'i mavjud).
DNK nukleotidlarining azotli asoslari purinlar (adenin va guanin) va pirimidinlar (sitozin va timin) dir. RNK nukleotidlari DNK bilan bir xil asoslarni o'z ichiga oladi, ammo ulardagi timin o'xshash bilan almashtiriladi. kimyoviy tuzilishi urasil.
Azotli asoslar va shunga mos ravishda ularni o'z ichiga olgan nukleotidlar biologik adabiyotlarda o'z nomlariga muvofiq bosh harflar (lotin yoki ukrain/rus) bilan belgilanadi:
- - A (A);
- - G (G);
- - S (C);
- timin - T (T);
- urasil - U (U).
Ikki nukleotidning birikmasi dinukleotid, bir nechtasi oligonukleotid, ko'plari birikmasi esa polinukleotid yoki nuklein kislota deb ataladi.
Nukleotidlar DNK va RNK zanjirlarini hosil qilishiga qo'shimcha ravishda, ular kofermentlar va uchta fosfor kislotasi qoldig'ini tashuvchi nukleotidlar (nukleozid trifosfat) kimyoviy energiya manbalari bo'lib, ular fosfat bog'larida joylashgan. Adenozin trifosfat (ATP) kabi universal energiya tashuvchining roli barcha hayot jarayonlarida juda muhimdir.
Nukleotidlar quyidagilarga kiradi: nuklein kislotalar (polinukleotidlar), muhim kofermentlar (NAD, NADP, FAD, CoA) va boshqa biologik faol birikmalar. Hujayralarda sezilarli miqdorda nukleozid mono-, di- va trifosfat ko'rinishidagi erkin nukleotidlar mavjud. Nukleozid trifosfat - 3 ta fosfor kislotasi qoldig'ini o'z ichiga olgan nukleotidlar yuqori energiyali bog'larda energiya to'planishiga boy. ATP, universal energiya akkumulyatori alohida rol o'ynaydi. Nukleotid trifosfatlarning yuqori energiyali fosfat aloqalari polisaxaridlar sintezida ishlatiladi ( uridin trifosfat, ATP), oqsillar (GTP, ATP), lipidlar ( sitidin trifosfat, ATP). Nukleozid trifosfatlar ham nuklein kislotalar sintezi uchun substrat hisoblanadi. Uridin difosfat monosaxarid qoldiqlarining tashuvchisi sifatida uglevod almashinuvida, sitidin difosfat (xolin va etanolamin qoldiqlarining tashuvchisi) - lipidlar almashinuvida ishtirok etadi.
Tanadagi muhim tartibga soluvchi rol o'ynaydi siklik nukleotidlar. Erkin nukleozid monofosfatlar sintez yoki gidroliz natijasida hosil bo'ladi nuklein kislotasi nukleazlar ta'sirida. Nukleozid monofosfatlarning ketma-ket fosforlanishi tegishli nukleotid trifosfatlarning hosil bo'lishiga olib keladi. Nukleotidlarning parchalanishi nukleotidaza ta'sirida (bu holda nukleozidlar hosil bo'ladi), shuningdek, nukleotidlarning erkin asoslarga va fosforibozil pirofosfatga bo'linishining teskari reaktsiyasini katalizlaydigan nukleotid pirofosforilaza ta'sirida sodir bo'ladi.
Nukleotidlar.
Nuklein kislotalar
Nukleotidlar
Nukleotidlar 1) azotli nuklein asos qoldiqlari, 2) uglevod qoldiqlari va 3) fosfat guruhlardan tashkil topgan tabiiy birikmalardir.
Azotli nuklein asoslar
Azotli asoslar ikkita geterotsikl - pirimidin va purin hosilalaridir.
Pirimidin asoslari
Purin asoslari
AZOT ASOSLARINING TAVTOMERIZASI
a) laktam-laktim
Xuddi shunday tautomerizm timin, sitozin va guaninda ham mumkin.
b) amino-imin
Xuddi shunday tautomerizm guanin va sitozin uchun ham mumkin.
Laktamlar laktimlarga qaraganda barqaror, aminlar esa iminlarga qaraganda barqarorroqdir. Barcha sabablar ichida vitro Va ichida jonli laktam va aminokislotalarda mavjud va metabolizmda ishtirok etadi.
Nuklein asoslarning hosilalari va analoglari tibbiyotda o'smaga qarshi dorilar sifatida qo'llaniladi:
Nukleozidlar
Nukleozidlar - nuklein asos va b- bilan bog'langan uglevod qoldiqlaridan tashkil topgan birikmalar.N- glikozid bog'lanish.
Nukleozid hosil bo'lish reaktsiyasi ichida jonli fermentlar ta'sirida sodir bo'ladi.
Kislotali muhitda (lekin neytral yoki ishqoriy muhitda emas) nukleozidlar gidrolizlanadi, asl asos va uglevodlarga parchalanadi. Pirimidin nukleozidlarini gidrolizlash qiyinroq, purin nukleozidlari esa osonroq gidrolizlanadi.
Nukleozid nomenklaturasi
|
Baza |
Ism |
|
|
2" - deoksiuridin |
||
|
2" - Deoksitimidin |
||
|
2" - Deoksitsiidin |
||
|
Adenozin |
||
|
2"-deoksiadenozin |
||
|
Guanozin |
||
|
2" - deoksiguanozin |
Nukleotidlar
Nukleotidlar 5" holatida fosfat guruhini o'z ichiga olgan nukleozidlar (5" fosforlangan nukleozidlar).
Nukleotidlar nukleozidlarning fermentativ fosforlanishi natijasida in vivo hosil bo'ladi:
Nukleotidlar kislotali va ishqoriy muhitda gidrolizlanadi: kislotali gidroliz natijasida asos, uglevod va fosfor kislotasi, ishqoriy gidroliz natijasida esa nukleozid va natriy fosfat hosil bo‘ladi:
Nukleotid nomenklaturasi
|
Baza |
Ism |
|
|
Uridin-5"-monofosfat (UMP), uridil kislotasi |
||
|
2"-Deoksiuridin-5"-monofosfat |
||
|
timidin-5"-monofosfat (TMP), timidil kislotasi |
||
|
2"-Deoksitimidin-5"-monofosfat |
||
|
Sitidin 5"-monofosfat (CMP), sitidil kislotasi |
||
|
2"-Deoksitsiidin-5"-monofosfat |
||
|
Adenozin 5"-monofosfat (AMP), adenilik kislota |
||
|
2"-Deoksiadenozin-5"-monofosfat |
||
|
Gaunosin-5"-monofosfat (GMP), guanilik kislota |
||
|
2"-Deoksiguanozin-5"-monofosfat |
Dinukleotidlar
NAD va FAD organizmda vodorod o'tkazishning OB reaktsiyalarida ishtirok etadigan koenzimlardir:
Adenozin trifosfat (ATP)
ATP biokimyoviy reaktsiyalarda batareya va energiya tashuvchisidir.
Biologik ATP reaktsiyalari
1. Fosforlanish Fosfat guruhlarini ATP dan boshqa substratlarga o'tkazish:
2. Sintetaza reaksiyalarida ishlatiladigan energiya ajralib chiqishi bilan gidroliz:
Nuklein kislotalar
Nuklein kislotalar polinukleotidlar - shakar-fosfat ester aloqalari bilan bog'langan nukleotid qoldiqlaridan tashkil topgan polimerlar.
Polinukleotid zanjirining tuzilishi sxemasi:
NC turlari: DNK – tarkibida 2 ta -dezoksiriboza qoldig‘i bor, urasil yo‘q;
D N K
DNKning birlamchi tuzilishi
DNKning asosiy tuzilishi zanjirdagi nukleotidlar ketma-ketligining ma'lum bir tartibidir:
Yadro DNKsining asosiy tuzilishi genetik kodni o'z ichiga oladi. Transkripsiya jarayonida u messenjer RNKga "qayta yoziladi" va keyin tarjima sodir bo'ladi: ribosomada messenjer RNK matritsasida oqsilning polipeptid zanjiri sintezlanadi. Kalit genetik kod sintezlangan polipeptid zanjiridagi bitta aminokislota qoldig'i NAdagi uchta nukleotid qoldig'i (uchlik) bilan kodlanganligi va shu bilan 20 ta aminokislota 4 turdagi nukleotidlar yordamida kodlanganligidir.
Nuklein kislotalarning kimyoviy xossalari
Polinukleotid zanjirlarini bog'laydigan ester aloqalari kislotali va ishqoriy muhitda beqaror va NClar quyidagi sharoitlarda gidrolizga uchraydi:
AZOT ASOSLARINI TO'LDIRIShI
To'ldiruvchilik - bu "qulf kaliti kabi" bir-biriga mos keladigan ikkita murakkab chiziq shaklining mos kelishi.
Qo'shimcha tayanch juftliklar:
IN A-T juftligi timin (DNK→RNK o'tish davrida) urasil bilan almashtirilishi mumkin va bu juftlik A-U (timin va urasilning almashinishi) ga aylanadi.
To'ldiruvchi o'zaro ta'sirlarning biologik ahamiyati ular axborotni bir NK dan ikkinchisiga o'tkazishning aniqligini ta'minlaydi.
DNKning ikkilamchi tuzilishi
Bu ikkita bir-birini to'ldiruvchi va antiparallel polinukleotid zanjiridan ("qo'sh spiral") tashkil topgan spiraldir:
"Qo'shaloq spiral" ning biologik roli:
1) genetik ma'lumotlarning xavfsizligini ta'minlaydi (yadroviy nukleoproteinlar majmuasi "DNK-Histonlar");
2) DNK shikastlanganda ma'lumotni qayta tiklashni ta'minlaydi (mutatsiyadan keyin tuzatish).
R N K
RNK turlari: ribosoma, informatsion, transport.
Ribosomal RNK (r-RNK) - strukturaviy material ribosomalar (ribosoma nukleoproteinlar majmuasi).
Axborot (matritsa) RNK (i-RNK) DNK-oqsil ma'lumotlarini o'zgartirish jarayonining oraliq bosqichidir. U DNK shablonida sintezlanadi va o'zi ribosomada oqsil sintezi uchun shablon bo'lib xizmat qiladi. mRNK nisbatan past molekulyar og'irlikda va rivojlangan ikkilamchi tuzilishga ega emas.
Transfer RNK (t-RNK) past molekulyar RNK bo'lib, quyidagi funktsiyalarni bajaradi: 1) o'zining "o'z" aminokislotasini aniqlash (har bir AK o'z t-RNKiga ega); 2) AK bilan bog'lanishi va uning ribosomaga o'tishi; 3) o'sayotgan polipeptid zanjirida AK ning o'rnini aniqlash.
Transfer RNKlari yonca barglari ikkilamchi tuzilishga ega:
CCA-3 OH ning chiqadigan uchi AA ning karboksil guruhi bilan bog'lanish joyidir.
Eng quyi nuqtadagi nukleotidlarning uchligi mRNKdagi mos keladigan antikodonni to'ldiruvchi kodondir.
ADABIYOT:
Asosiy
1. Tyukavkina N.A., Zurabyan S.E., Beloborodov V.L. va boshqalar - Organik kimyo (maxsus kurs), 2-kitob - Bustard, M., 2008, p. 157-178.
2. N.A.Tyukavkina, Yu.I.Baukov - Bioorganik kimyo - DROFA, M., 2007, s. 420-444.
1944 yilga kelib O.Averi va uning hamkasblari K.Makleod va M.Makkarti pnevmokokklarda DNKning transformatsion faolligini aniqladilar. Bu mualliflar Griffitning ishini davom ettirdilar, u bakteriyalarda transformatsiya (irsiy xususiyatlarning uzatilishi) hodisasini tasvirlab berdi. O.Averi, K.Makleod, M.Makkartilar oqsillar, polisaxaridlar va RNK olib tashlanganida bakteriyalarning transformatsiyasi buzilmasligini, induktsiya qiluvchi moddaga dezoksiribonukleaza fermenti taʼsirida esa transformatsion faollik yoʻqolishini koʻrsatdi.
Ushbu tajribalar birinchi marta DNK molekulasining genetik rolini ko'rsatdi. 1952 yilda A. Hershey va M. Chase tasdiqladi genetik rol T2 bakteriofagida tajribalarda DNK molekulalari K. Uning oqsilini radioaktiv oltingugurt va DNKsini radioaktiv fosfor bilan belgilab, ular E. coli ni ushbu bakterial virus bilan yuqtirgan. Fag naslida katta miqdordagi radioaktiv fosfor va faqat S ning izlari aniqlangan, shundan kelib chiqqan holda, bakteriya ichiga fag oqsili emas, balki DNK kirib, replikatsiyadan so'ng fag nasliga o'tgan.
DNK nukleotidining tuzilishi. Nukleotidlarning turlari.
Nukleotid DNK dan iborat
Azot asosi (DNKda 4 xil: adenin, timin, sitozin, guanin)
Deoksiriboza monoshakar
Fosfor kislotasi
Nukleotid molekulasi uch qismdan iborat - besh uglerodli shakar, azotli asos va fosforik kislota.
Shakar tarkibiga kiradi nukleotidlar tarkibi, beshta uglerod atomini o'z ichiga oladi, ya'ni u pentozadir. Nukleotidda mavjud bo'lgan pentoza turiga qarab, nuklein kislotalarning ikki turi - riboza bo'lgan ribonuklein kislotalar (RNK) va dezoksiribozani o'z ichiga olgan dezoksiribonuklein kislotalar (DNK) mavjud. Dezoksiribozada 2-uglerod atomidagi OH guruhi H atomi bilan almashtiriladi, ya'ni u ribozaga qaraganda bir kam kislorod atomiga ega.
Ikkalasida ham nuklein kislotalarning turlari to'rtta asosni o'z ichiga oladi har xil turlari: Ulardan ikkitasi purin sinfiga va ikkitasi pirimidin sinfiga tegishli. Ushbu birikmalarning asosiy xarakterini halqaga kiritilgan azot beradi. Purinlarga adenin (A) va guanin (G), pirimidinlarga esa sitozin (C) va timin (T) yoki urasil (U) kiradi (mos ravishda DNK yoki RNKda). Timin kimyoviy jihatdan urasilga juda yaqin (bu 5-metiluratsil, ya'ni 5-uglerod atomi metil guruhiga ega bo'lgan urasil). Purin molekulasida ikkita halqa, pirimidin molekulasida bitta halqa mavjud.
Nukleotidlar bir nukleotidning shakari orqali kuchli kovalent bog'lanish orqali bir-biriga bog'langan va fosfor kislotasi boshqa. Bu chiqadi polinukleotid zanjiri. Bir uchida erkin fosfor kislotasi (5' uchi), ikkinchi uchida erkin shakar (3' uchi) bor. (DNK polimeraza faqat 3' uchida yangi nukleotidlarni qo'shishi mumkin.)
Ikkita polinukleotid zanjiri bir-biri bilan azotli asoslar orasidagi kuchsiz vodorod aloqalari bilan bog'langan. 2 ta qoidaga amal qilinadi:
komplementarlik printsipi: adenin qarshisida doimo timin, qarama-qarshi sitozin - guanin (ular vodorod aloqalarining shakli va soni bo'yicha bir-biriga mos keladi - A va G o'rtasida ikkita, C va G o'rtasida 3 ta aloqa mavjud).
antiparallelizm printsipi: bu erda bir polinukleotid zanjirining uchi 5', ikkinchisining uchi 3' va aksincha.
Bu chiqadi ikki zanjirli DNK.
U egilib o‘tiradi ikki tomonlama spiral, spiralning bir burilishi 3,4 nm uzunlikda va 10 juft nukleotidni o'z ichiga oladi. Azotli asoslar (genetik ma'lumotlarning saqlovchilari) spiral ichida himoyalangan.
DNK molekulasining strukturaviy tashkil etilishi. J. Uotson va F. Krikning modeli
1950 yilda ingliz fizigi M. Uilkins kristall DNK tolalarining rentgen nurlanishining diffraktsiya naqshini oldi. U DNK molekulasi ma'lum bir tuzilishga ega ekanligini ko'rsatdi, uning dekodlanishi DNKning ishlash mexanizmini tushunishga yordam beradi. Kristalli DNK tolalaridan emas, balki yuqori namlikda hosil bo'ladigan kamroq tartibli agregatlardan olingan rentgen nurlari M. Uilkinsning hamkasbi Rozalind Franklinga aniq xoch shaklidagi naqshni - qo'sh spiralning aniqlovchi belgisini ko'rishga imkon berdi. Shuningdek, nukleotidlar bir-biridan 0,34 nm masofada joylashganligi ma'lum bo'ldi va har bir burilishda ularning 10 tasi DNK molekulasining diametri taxminan 2 nm. Biroq, rentgen nurlari diffraktsiyasi ma'lumotlariga ko'ra, zanjirlar DNK molekulalarida qanday tutilganligi aniq emas edi.
1953 yilda amerikalik biokimyogari J. Uotson va ingliz fizigi F. Krik DNK molekulasining tuzilishini o‘rganayotib, qand fosfat magistral DNK molekulasining periferiyasida joylashgan degan xulosaga kelganlarida, manzara butunlay ravshan bo‘ldi. purin va pirimidin asoslari esa o'rtada joylashgan. Bundan tashqari, ikkinchisi qarama-qarshi zanjirlardagi asoslar o'rtasida vodorod aloqalari paydo bo'lishi mumkin bo'lgan tarzda yo'naltirilgan. Ular tuzgan modeldan ma'lum bo'ldiki, bitta zanjirdagi har qanday purin har doim boshqa zanjirdagi pirimidinlardan biriga vodorod bog'langan. Bunday juftliklar molekulaning butun uzunligi bo'ylab bir xil o'lchamga ega. Xuddi shunday muhim jihat shundaki, adenin faqat timin bilan, guanin esa faqat sitozin bilan juftlashishi mumkin. Bunda adenin va timin o'rtasida ikkita, guanin va sitozin o'rtasida uchta vodorod bog'i hosil bo'ladi.
DNKning xossalari va vazifalari.
Irsiy ma'lumotni saqlash (genetik kod - nukleotidlar yordamida oqsildagi aminokislotalarning ketma-ketligi to'g'risida genetik ma'lumotni qayd etish usuli (Gamow)
O'tkazish (ko'paytirish/ikki marta ko'paytirish)
Amalga oshirish (transkripsiya)
DNKning avtoreproduksiyasi. Replikon va uning faoliyati.
Genetik ma'lumotlarning aniq nusxalarini meros qilib olish (hujayradan hujayraga) bilan birga nuklein kislota molekulalarining o'z-o'zini ko'paytirish jarayoni; o'ziga xos fermentlar to'plami ishtirokida amalga oshiriladi (DNK molekulasi, DNK polimeraza, DNK ligazasining yechilishini boshqaruvchi helikaz), replikatsiya vilkasini shakllantirish bilan yarim konservativ tarzda davom etadi; zanjirlarning birida to'ldiruvchi zanjirning sintezi uzluksiz, ikkinchisida esa Dkazaki bo'laklarining hosil bo'lishi tufayli sodir bo'ladi. Yuqori aniqlikdagi jarayon, xato darajasi 10 -9 dan oshmaydi; eukariotlarda u bir vaqtning o'zida bir DNK molekulasining bir nechta nuqtalarida paydo bo'lishi mumkin; eukariotlarda tezlik 100 ga yaqin, bakteriyalarda esa sekundiga 1000 ta nukleotid.
Replikon - bu replikatsiyaning bitta boshlang'ich nuqtasi (boshlanishi) nazorati ostida bo'lgan genom mintaqasining replikatsiya jarayonining birligi. Bu atama 1963 yilda F. Jeykob va S. Brenner tomonidan taklif qilingan. Prokaryotik genom odatda bitta replikondir. Boshlanish nuqtasidan replikatsiya har ikki yo'nalishda, ba'zi hollarda teng bo'lmagan tezlikda davom etadi. Eukariotlarda genom ko'p (ko'pincha bir necha o'n minglab) replikonlardan iborat.
Genetik kod, uning xossalari.
Genetik kod - bu nukleotidlar yordamida oqsildagi aminokislotalarning ketma-ketligi haqidagi genetik ma'lumotlarni yozib olish usuli. Genning kashf etilishi. Kod Georgiy Gamovga tegishli. 1954 yil
Uchlik- kodning mazmunli birligi uchta nukleotidning (uchlik yoki kodon) birikmasidir.
Davomiylik- uchlik o'rtasida tinish belgilari yo'q, ya'ni ma'lumotlar uzluksiz o'qiladi.
Bir-biriga mos kelmaslik- bir xil nukleotid bir vaqtning o'zida ikki yoki undan ortiq tripletlarning bir qismi bo'lishi mumkin emas (bir nechta ramka almashinuvi oqsillarini kodlaydigan viruslar, mitoxondriyalar va bakteriyalarning bir-biriga o'xshash ba'zi genlari uchun kuzatilmaydi).
Aniqlik (o'ziga xoslik)- ma'lum bir kodon faqat bitta aminokislotaga to'g'ri keladi (ammo UGA kodonida mavjud Euplotes crassus ikkita aminokislotalarni kodlaydi - sistein va selenosistein)
Degeneratsiya (ortiqchalik)- bir aminokislotaga bir nechta kodon mos kelishi mumkin.
Ko'p qirralilik- genetik kod turli darajadagi murakkablikdagi organizmlarda bir xil ishlaydi - viruslardan tortib to odamlargacha (gen muhandislik usullari bunga asoslanadi; "Standart genetik kodning o'zgarishlari" bo'limidagi jadvalda ko'rsatilgan bir qator istisnolar mavjud; quyida).
Shovqinga qarshi immunitet- kodlangan aminokislotalar sinfining o'zgarishiga olib kelmaydigan nukleotid almashtirish mutatsiyalari deyiladi. konservativ; kodlangan aminokislota sinfining o'zgarishiga olib keladigan nukleotidlarni almashtirish mutatsiyalari deyiladi.
radikal
Gen haqida tushuncha. Genning xossalari. Gen
- tirik organizmlar irsiyatining strukturaviy va funksional birligi. Gen - bu ma'lum bir polipeptid yoki funktsional RNK ketma-ketligini belgilaydigan DNK ketma-ketligi. Genlar ko'payish jarayonida ota-onadan naslga o'tadigan organizmlarning irsiy xususiyatlarini aniqlaydi. Bundan tashqari, ba'zi organellalar (mitoxondriyalar, plastidlar) organizmning genomiga kirmaydigan o'z DNKlariga ega, bu ularning xususiyatlarini belgilaydi.
(Bu atama 1909 yilda daniyalik botanik Vilgelm Yogansen tomonidan kiritilgan)
diskretlik - genlarning aralashmasligi;
barqarorlik - strukturani saqlab qolish qobiliyati;
labillik - qayta-qayta mutatsiya qilish qobiliyati;
ko'p allelizm - ko'plab genlar populyatsiyada bir nechta molekulyar shakllarda mavjud;
allellik - diploid organizmlar genotipida genning faqat ikkita shakli mavjud;
o'ziga xoslik - har bir gen o'ziga xos xususiyatni kodlaydi;
pleiotropiya - genning ko'p ta'siri;
ekspressivlik - belgidagi genning namoyon bo'lish darajasi;
penetratsiya - fenotipdagi genning namoyon bo'lish chastotasi;
amplifikatsiya - gen nusxalari sonini ko'paytirish.
Eukaryotik genomning tashkil etilishining xususiyatlari.
Eukaryotik genom:
ko'p sonli genlar
ko'proq DNK
xromosomalar organizmning ontogenezidagi hujayralar va to'qimalarning differentsiatsiyasi bilan bog'liq bo'lgan vaqt va makonda gen faolligini nazorat qilish uchun juda murakkab tizimga ega. Xromosomalardagi DNK miqdori katta va organizmlar murakkablashgani sari ortadi. Eukariotlar ham xarakterlidir genlarning ortiqchaligi.
Shunday qilib, inson genomida 2 milliondan ortiq strukturaviy genlarni hosil qilish uchun etarli bo'lgan bir qator nukleotid juftlari mavjud, odamlarda esa 2000 yil ma'lumotlariga ko'ra, barcha genlarning 31 mingtasi mavjud. Eukariotlarning haploid genomining yarmidan ko'pi iborat noyob genlar,
faqat bir marta taqdim etilgan. Odamda bunday noyob genlarning 64%, buzoqda 55%, Drosophila 70%.
Eukaryotik DNKdagi nukleotidlar ketma-ketligi sinflari, ularning xususiyatlari, xossalari va biologik ahamiyati.
60-yillarning oxirlarida amerikalik olimlar R.Britten, E.Devidson va boshqalarning ishi eukariot genomining molekulyar tuzilishining fundamental xususiyati - takrorlanuvchanlik darajasi turlicha boʻlgan nukleotidlar ketma-ketligini aniqladi. Ushbu kashfiyot denaturatsiyalangan DNKning renaturatsiya kinetikasini o'rganish uchun molekulyar biologik usul yordamida amalga oshirildi. Eukaryotik genomda quyidagi fraktsiyalar ajralib turadi.
1. Noyob, ya'ni. bir nusxada yoki bir necha nusxada mavjud ketma-ketliklar. Qoida tariqasida, bu tsistronlar - oqsillarni kodlaydigan strukturaviy genlar.
2. Past chastotali takrorlashlar - o'nlab marta takrorlangan ketma-ketliklar.
3. Oraliq yoki oʻrta chastotali takrorlar – yuzlab va minglab marta takrorlangan ketma-ketliklar. Bularga rRNK genlari (odamlarda gaploid toʻplamda 200 ta, sichqonlarda 100 ta, mushuklarda 1000 ta, baliq va gulli oʻsimliklarda minglab), tRNK, ribosoma oqsillari va giston oqsillari genlari kiradi.
4. Yuqori chastotali takrorlashlar, ularning soni 10 millionga etadi (har bir genomga). Bu pericentromerik heterokromatinning bir qismi bo'lgan qisqa (~ 10 bp) kodlanmagan ketma-ketliklardir.
Eukaryotik genomning tashkiliy darajalari.
Xromosomalarning kimyoviy va strukturaviy tarkibi.
Molekulyar biologik tadqiqotlar nafaqat xromosomalarning kimyoviy tuzilishini, balki ularning supramolekulyar tuzilishi va funksional xususiyatlarini ham tushunish imkonini berdi. Hozirgi vaqtda ma'lumki, xromosomalar DNK va oqsildan tashkil topgan nukleoprotein shakllanishlaridir. Bundan tashqari, xromosomalarda transkripsiya jarayonida hosil bo'lgan ma'lum miqdordagi RNK, shuningdek Ca+ va Mg+ ionlari mavjud. Har bir xromatid va vaqt oralig'ida anafaza-S-interfaza davrida va xromosomada bitta DNK molekulasi mavjud bo'lib, u irsiy ma'lumotni saqlash, uni uzatish va amalga oshirish bilan bog'liq xromosomaning barcha funktsiyalarini belgilaydi. Xromosomalardagi DNK molekulasi oqsillarning ikki klassi - gistonlar (asosiy oqsillar) va giston bo'lmaganlar (kislotali oqsillar) bilan chambarchas bog'liq. Gistonlar zaryadlangan aminokislotalar (lizin va arginin) ko'p bo'lgan kichik oqsillardir. Aniq musbat zaryad gistonlarning nukleotid tarkibidan qat'iy nazar DNK bilan bog'lanishiga imkon beradi. Ular asosan strukturaviy funktsiyaga ega. Bu juda barqaror oqsillar bo'lib, ularning molekulalari hujayra hayoti davomida saqlanib qolishi mumkin. Eukaryotik hujayrada gistonlarning 5 turi mavjud bo'lib, ular ikkita asosiy guruhga bo'linadi: birinchi guruh (ular H2A, H2B, NZ, H4 sifatida belgilanadi), o'ziga xos dezoksiribonukleoprotein komplekslari - nukleosomalarning shakllanishi uchun javobgardir. Gistonlarning ikkinchi guruhi (HI) nukleosomalar orasida joylashgan bo'lib, nukleosoma zanjirining burmalanishini ko'proq fiksatsiya qiladi. yuqori daraja tizimli tashkilot (supernukleosomali ip). Giston oqsillari orasida tuzilishga qo'shimcha ravishda, DNKning DNKni bog'laydigan tartibga soluvchi oqsillarga kirishini cheklashga qodir va shu bilan gen faolligini tartibga solishda ishtirok etadiganlar mavjud. Giston bo'lmagan oqsillar juda xilma-xildir. Ularning fraksiyalari soni 100 dan oshadi. Ular xromosomalarda gistonlarga nisbatan kamroq miqdorda bo'ladi va birinchi navbatda tartibga solish funktsiyasini bajaradi. Genlarning transkripsiya faolligini tartibga solishda, DNK replikatsiyasini va tiklanishini ta'minlashda ishtirok etish. Ko'pgina giston bo'lmagan xromatin oqsillari hujayralarda oz miqdorda (ozgina) mavjud - bular ma'lum DNK ketma-ketligini taniydigan va ular bilan bog'langan tartibga soluvchi oqsillardir. Ular ko'plab genetik jarayonlarda ishtirok etadilar, ammo ular haqida hali kam narsa ma'lum. Giston bo'lmagan oqsillar (asosiy) miqdoriy jihatdan, yuqori harakatchan, nisbatan kichik o'lchamli, katta elektr zaryadiga ega - ular doimo faol genlarni o'z ichiga olgan nukleosomalarga bog'lanadi. Bundan tashqari, giston bo'lmagan oqsillar guruhiga ko'plab fermentlar kiradi.
Eukariotlarda irsiy materialning qadoqlanish darajalari.
Shunday qilib, DNK qadoqlash darajalari quyidagicha:
1) Nukleosomali (8 molekula giston oqsillari atrofida ikki zanjirli DNKning 2,5 burilishi).
2) Supernukleosoma - xromatin spiral (xromonema).
3) Xromatid - spirallashgan xromonema.
4) Xromosoma - DNK sperializatsiyasining to'rtinchi darajasi.
Interfaza yadrosida xromosomalar dekondensatsiyalanadi va xromatin bilan ifodalanadi. Genlarni o'z ichiga olgan o'ralgan joy euxromatin (bo'sh, tolali kromatin) deb ataladi. Bu zarur shart transkripsiya uchun. Bo'linishlar orasidagi uyqusizlik davrida ma'lum xromosoma hududlari va butun xromosomalar ixcham bo'lib qoladi.
Bu o'ralgan, juda bo'yalgan joylar geteroxromatin deb ataladi. Ular transkripsiyaviy jihatdan faol emas. Fakultativ va konstitutsiyaviy geteroxromatin mavjud.
Fakultativ heteroxromatin informativdir, chunki genlarni o'z ichiga oladi va evromatinga aylanishi mumkin. Ikki gomologik xromosomadan bittasi geteroxromatik bo'lishi mumkin. Konstitutsiyaviy geteroxromatin har doim geteroxromatik, shakllanmaydigan (genlarni o'z ichiga olmaydi) va shuning uchun transkripsiyada doimo faol emas.
Xromosoma DNK 10 dan ortiq 8 ta asos juftidan iborat bo'lib, ulardan informatsion bloklar - chiziqli joylashgan genlar hosil bo'ladi. Ular DNKning 25% ni tashkil qiladi. Gen - bu polipeptidlar yoki barcha RNK sintezi uchun ma'lumotni o'z ichiga olgan DNKning funktsional birligi. Genlar o'rtasida spacerlar - turli uzunlikdagi informatsion bo'lmagan DNK segmentlari mavjud. Ortiqcha genlar ifodalanadi katta raqam- 10 4 ta bir xil nusxa. Masalan, t-RNK, r-RNK va gistonlar uchun genlar. DNKda bir xil nukleotidlarning ketma-ketligi uchraydi. Ular o'rtacha takrorlanadigan va juda takrorlanadigan ketma-ketliklar bo'lishi mumkin. O'rtacha takrorlanuvchi ketma-ketliklar 10 2 - 10 4 takrorlash bilan 300 ta nukleotid juftiga etadi va ko'pincha spacerlarni, ortiqcha genlarni ifodalaydi.
Ko'p takrorlanadigan ketma-ketliklar (10 5 - 10 6) konstitutsiyaviy geteroxromatinni hosil qiladi. Barcha xromatinning taxminan 75% transkripsiyada ishtirok etmaydi, u juda takrorlanadigan ketma-ketliklardan va transkripsiyalanmagan oraliqlardan iborat.
Metafaza xromosomasining morfologik xususiyatlari.
Xromatinning mitotik o'ta siqilishi yorug'lik mikroskopi yordamida xromosomalarning ko'rinishini o'rganish imkonini beradi. Mitozning birinchi yarmida ular birlamchi siqilish hududida bir-biriga bog'langan ikkita xromatiddan iborat ( sentromeralar yoki kinetoxora) ikkala opa-singil xromatidalar uchun umumiy bo'lgan xromosomaning maxsus tashkil etilgan hududi. Mitozning ikkinchi yarmida xromatidalar bir-biridan ajraladi. Ular bir filamentli hosil qiladi qiz xromosomalari qiz hujayralar orasida taqsimlanadi.
Tsentromeraning joylashishiga va uning ikkala tomonida joylashgan qo'llarning uzunligiga qarab, xromosomalarning bir nechta shakllari farqlanadi: teng qurolli yoki metasentrik (o'rtada sentromera bilan), teng bo'lmagan qurolli yoki submetasentrik (bilan). sentromera bir uchiga siljigan), novdasimon yoki akrosentrik (tsentromera deyarli xromosoma oxirida joylashgan) va nuqta - juda kichik, shaklini aniqlash qiyin (3.52-rasm). Xromosomalarni bo'yashning odatiy usullari bilan ular shakli va nisbiy o'lchamlari bilan farqlanadi. Differensial bo'yash usullaridan foydalanganda xromosoma uzunligi bo'ylab teng bo'lmagan floresans yoki bo'yoqning taqsimlanishi aniqlanadi, bu har bir alohida xromosoma va uning gomologi uchun qat'iy xosdir (3.53-rasm).
Shunday qilib, har bir xromosoma nafaqat o'z ichiga olgan genlar to'plamida, balki differentsial bo'yashning morfologiyasi va tabiatida ham individualdir.
Eu- va geteroxromatin, ularning biologik ahamiyati.
Hujayra bo'linishi paytida ba'zi xromosomalar kondensatsiyalangan va kuchli rangli ko'rinadi. Bunday farqlar geteropiknoz deb ataldi. "Heteroxromatin" atamasi mitotik siklning barcha bosqichlarida ijobiy geteropiknozni ko'rsatadigan xromosomalar hududlarini nazarda tutish uchun taklif qilingan. Mitoz xromosomalarning asosiy qismi bo'lgan euxromatin - mitoz jarayonida odatdagi siqilish va dekompaktsiya siklini boshdan kechiradi va geteroxromatin - xromosomalarning doimo ixcham holatda bo'lgan hududlari mavjud.
Eukariotlarning aksariyat turlarida xromosomalar ham ev- va geteroxromatik hududlarni o'z ichiga oladi, ikkinchisi esa genomning muhim qismini tashkil qiladi. Geterokromatin perisentromerik, ba'zan peritelomerik mintaqalarda joylashgan. Xromosomalarning evromatik qo'llarida geteroxromatik hududlar topilgan. Ular heteroxromatinning evromatin tarkibiga kiritilishi (interkalatsiyasi) kabi ko'rinadi. Bu geterokromatin interkalar deb ataladi. Xromatinning siqilishi. Euxromatin va geteroxromatin o'zlarining siqilish davrlarida farqlanadi. Euhr. interfazadan interfazaga, hetero siqilish-dekompaktsiyaning to'liq siklidan o'tadi. nisbatan ixchamlik holatini saqlaydi. Differensial barqarorlik. Geterokromatinning turli joylari turli bo'yoqlar bilan bo'yalgan, ba'zi joylari bitta, boshqalari bir nechta. Turli bo'yoqlardan foydalanish va geteroxromatik hududlarni buzadigan xromosomalarni qayta tashkil etish yordamida Drosophiladagi dog'larga yaqinlik qo'shni mintaqalardan farq qiladigan ko'plab kichik hududlarni tavsiflash mumkin bo'ldi.
Kariotip haqida tushuncha (ta'rif) odam kariotipining umumiy tavsifi.
Karyotip - ma'lum bir tur organizmlarining somatik hujayralariga xos bo'lgan, turga xos xususiyat bo'lgan va xromosomalarning ma'lum soni, tuzilishi va genetik tarkibi bilan tavsiflangan diploid xromosomalar to'plami.
Jinsiy hujayralarning haploid to'plamidagi xromosomalar soni belgilansa p, Bu umumiy formula karyotip o'xshash bo'ladi 2p, qiymati qayerda n turli turlar orasida farq qiladi. Organizmlarga xos tur bo'lgan karyotip ma'lum shaxslarda ma'lum xususiyatlarda farq qilishi mumkin. Masalan, turli jins vakillari asosan bir xil juft xromosomalarga ega ( autosomalar), ammo ularning karyotiplari bir juft xromosomada farqlanadi ( heteroxromosomalar, yoki jinsiy xromosomalar). Ba'zida bu farqlar urg'ochi va erkaklardagi (XX yoki XO) turli xil miqdordagi heterokromosomalardan iborat. Ko'pincha farqlar jinsiy xromosomalarning tuzilishi bilan bog'liq bo'lib, ular turli harflar -X va Y (XX yoki XY) bilan belgilanadi.
Muayyan genlar to'plamini o'z ichiga olgan karyotipdagi xromosomalarning har bir turi ota-onadan jinsiy hujayralari bilan meros bo'lib qolgan ikkita gomolog bilan ifodalanadi. Karyotip tarkibidagi genlarning qo'sh to'plami - genotip - genomning juftlashgan allellarining noyob birikmasidir. Genotip ma'lum bir shaxsning rivojlanish dasturini o'z ichiga oladi.
Denver (1960) va Parij (1971) inson xromosomalarining tasnifi: asosiy tamoyillari va mohiyati.
Xromosomalarning Denver va Parij tasnifi Xromosomalar autosomalar (somatik hujayralar) va geteroxromosomalar (jinsiy hujayralar) ga bo'linadi. Levitskiy (1924) taklifi bilan hujayraning somatik xromosomalarining diploid to'plami deyiladi. karyotip. U xromosomalarning soni, shakli va hajmi bilan tavsiflanadi. S.G.ning taklifiga binoan karyotip xromosomalarini tavsiflash. Navashina ular shaklda joylashtirilgan idiogrammalar - sistematik karyotip. 1960 yilda Denver xalqaro xromosoma tasnifi taklif qilindi, bu erda xromosomalar sentromeraning o'lchami va joylashishiga qarab tasniflanadi. Odam somatik hujayrasining kariotipida 22 juft autosomalar va bir juft jinsiy xromosomalar mavjud. Somatik hujayralardagi xromosomalar to'plami deyiladi diploid , va jinsiy hujayralarda - gaploid (U autosomalar to'plamining yarmiga teng). Inson kariotipi idiogrammasida xromosomalar hajmi va shakliga qarab 7 guruhga bo'linadi. 1 - 1-3 yirik metasentrik. 2 - 4-5 yirik submetasentrik. 3 - 6-12 va X xromosomalari o'rtacha metasentrikdir. 4 - 13-15 o'rtacha akrosentrik. 5 - 16-18 nisbatan kichik meta-submetasentrik. 6 - 19-20 kichik metasentrik. 7 - 21-22 va Y xromosomasi eng kichik akrosentrikdir. Ga binoan Parij tasnifi xromosomalar kattaligi va shakliga, shuningdek chiziqli differentsiatsiyasiga ko'ra guruhlarga bo'linadi.
Nukleotidlar murakkab biologik moddalar bo'lib, ko'plab biologik jarayonlarda asosiy rol o'ynaydi. Ular DNK va RNKni qurish uchun asos bo'lib xizmat qiladi va qo'shimcha ravishda oqsillar va oqsillarni sintez qilish uchun javobgardir. genetik xotira, universal energiya manbalari. Nukleotidlar kofermentlarning bir qismi bo'lib, uglevod almashinuvi va lipidlar sintezida ishtirok etadi. Bundan tashqari, nukleotidlar komponentlardir faol shakllar vitaminlar, asosan B guruhi (riboflavin, niatsin). Nukleotidlar tabiiy mikrobiotsenozning shakllanishiga hissa qo'shadi, ichakdagi regenerativ jarayonlar uchun zarur energiya bilan ta'minlaydi va gepatotsitlarning kamolotiga va faoliyatini normallashishiga ta'sir qiladi.
Nukleotidlar - azotli asoslar (purinlar, pirimidinlar), pentoza shakar (riboza yoki dezoksiriboza) va 1-3 fosfat guruhidan tashkil topgan past molekulyar birikmalar.
Metabolik jarayonlarda eng ko'p uchraydigan monofosfatlar ishtirok etadi: purinlar - adenozin monofosfat (AMP), guanozin monofosfat (GMP), pirimidinlar - sitidin monofosfat (CMP), uridin monofosfat (UMP).
Bolalar ovqatidagi nukleotidlar muammosiga nima qiziqish uyg'otdi?
Yaqin vaqtgacha barcha zarur nukleotidlar organizmda sintezlanadi, deb hisoblar edi va ular muhim deb hisoblanmagan. ozuqa moddalari. Oziq-ovqat nukleotidlari asosan ingichka ichakning o'sishi va rivojlanishini, lipidlar almashinuvini va jigar faoliyatini belgilab beruvchi "mahalliy ta'sirga ega" deb taxmin qilingan. Biroq, so'nggi tadqiqotlar (ESPGAN sessiyasi materiallari, 1997 yil) shuni ko'rsatdiki, bu nukleotidlar endogen ta'minot etarli bo'lmaganda zarur bo'ladi: masalan, energiya tanqisligi bilan kechadigan kasalliklarda - og'ir infektsiyalar, iste'mol kasalliklari, shuningdek neonatal davrda. , bolaning tez o'sishi davrida , immunitet tanqisligi holatlarida va gipoksik zarar. Shu bilan birga, endogen sintezning umumiy hajmi kamayadi va organizm ehtiyojlarini qondirish uchun etarli bo'lmaydi. Bunday sharoitda nukleotidlarni oziq-ovqat bilan ta'minlash ushbu moddalarning sintezi uchun tanadagi energiya sarfini "tejaydi" va to'qimalarning faoliyatini optimallashtirishi mumkin. Shunday qilib, shifokorlar uzoq muddatli kasalliklardan so'ng, uzoq vaqt davomida jigar, sut, go'sht, bulyon, ya'ni nukleotidlarga boy ovqatlardan foydalanishni maslahat berishgan.
Kichkintoylarni oziqlantirishda nukleotidlarni oziq-ovqat bilan qo'shimcha ta'minlash juda muhimdir. Nukleotidlar taxminan 30 yil oldin inson sutidan ajratilgan. Bugungi kunga qadar ona sutida 13 ta kislotada eriydigan nukleotidlar aniqlangan. Inson suti va sutining tarkibi uzoq vaqtdan beri ma'lum har xil turlari hayvonlar bir xil emas. Biroq, ko'p yillar davomida faqat asosiy oziq-ovqat tarkibiy qismlariga e'tibor berish odatiy hol edi: oqsillar, uglevodlar, lipidlar, minerallar, vitaminlar. Shu bilan birga, ona sutidagi nukleotidlar sigir sutidagi nukleotidlardan nafaqat miqdori, balki tarkibi jihatidan ham sezilarli darajada farqlanadi. Masalan, sigir sutidagi asosiy nukleotid bo'lgan orotat, hatto moslashtirilgan chaqaloq formulalarida ham ko'p miqdorda topiladi, ona sutida mavjud emas.
Nukleotidlar oqsil bo'lmagan azot fraktsiyasining tarkibiy qismidir ona suti. Protein bo'lmagan azot ona sutidagi umumiy azotning taxminan 25% ni tashkil qiladi va neonatal rivojlanishda alohida rol o'ynaydigan aminokislotalar va karnitinni o'z ichiga oladi. Nukleotid azot suti suti bilan oziqlanadigan chaqaloqlarga nisbatan nisbatan kamroq protein oladigan ko'krak suti bilan oziqlanadigan chaqaloqlarda oqsillarni samaraliroq iste'mol qilishga yordam beradi.
Aniqlanishicha, ona sutidagi nukleotidlar kontsentratsiyasi ularning qon zardobidagi miqdoridan oshib ketadi. Bu ayolning sut bezlari ona sutiga kiradigan qo'shimcha miqdordagi nukleotidlarni sintez qilishini ko'rsatadi. Laktatsiya bosqichida nukleotidlar tarkibida ham farqlar mavjud. Shunday qilib, eng katta raqam sutdagi nukleotidlar 2-4 oyda aniqlanadi, keyin esa 6-7 oydan keyin ularning miqdori asta-sekin kamayib keta boshlaydi.
Erta etuk sutda asosan mononukleotidlar (AMP, CMP, GMP) mavjud. Kech pishgan sutdagi ularning miqdori og'iz sutiga qaraganda yuqori, lekin laktatsiyaning birinchi oyidagi sutdan kamroq.
Ko'krak sutidagi nukleotidlarning kontsentratsiyasi qishda yozda ovqatlanishning shunga o'xshash davrlariga qaraganda kattaroq tartibdir.
Ushbu ma'lumotlar nukleotidlarning qo'shimcha sintezi sut bezlari hujayralarida sodir bo'lishini ko'rsatishi mumkin, chunki hayotning birinchi oylarida tashqaridan etkazib beriladigan moddalar bolaning metabolizmi va energiya almashinuvining zarur darajasini saqlab turadi. Ona sutida nukleotidlar sintezining kuchayishi qish davri himoya mexanizmi hisoblanadi: yilning shu davrida bola infektsiyaga ko'proq moyil bo'lib, vitamin va minerallarning etishmasligi osonroq rivojlanadi.
Yuqorida aytib o'tilganidek, barcha sutemizuvchilar turlarining sutida nukleotidlarning tarkibi va konsentratsiyasi har xil, ammo ularning miqdori har doim ona sutiga qaraganda past bo'ladi. Bu, aftidan, himoyasiz kuchuklarda ekzogen nukleotidlarga bo'lgan ehtiyoj ayniqsa yuqori ekanligi bilan bog'liq.
Ona suti nafaqat bolaning oqilona rivojlanishi uchun eng muvozanatli mahsulot, balki bolaning ehtiyojlariga qarab o'zgarishi mumkin bo'lgan nozik fiziologik tizimdir. Ko'krak suti nafaqat uning miqdoriy va sifat tarkibi, balki o'sib borayotgan va rivojlanayotgan organizm tizimlarining faoliyatidagi alohida tarkibiy qismlarning roli ham uzoq vaqt davomida har tomonlama o'rganiladi. Chaqaloqlarni sun'iy oziqlantirish formulalari ham takomillashtiriladi va asta-sekin haqiqiy "ona suti o'rnini bosuvchi" ga aylanadi. Ko'krak suti nukleotidlarining o'sib borayotgan va rivojlanayotgan organizm uchun kengroq fiziologik ahamiyatga ega ekanligi haqidagi ma'lumotlar ularni formulalarga kiritish uchun asos bo'ldi. bolalar ovqati konsentratsiyasi va tarkibi bo'yicha ona sutidagilarga yaqin.
Tadqiqotning keyingi bosqichi chaqaloq formulasiga kiritilgan nukleotidlarning homila kamolotiga va chaqaloq rivojlanishiga ta'sirini aniqlashga urinish edi.
Eng aniq ma'lumotlar bolaning immunitetini faollashtirish edi. Ma'lumki, IgG bachadonda ro'yxatga olinadi, IgM bola tug'ilgandan so'ng darhol sintezlana boshlaydi, IgA eng sekin sintezlanadi va uning faol sintezi hayotning 2-3-oyi oxirida sodir bo'ladi. Ularni ishlab chiqarish samaradorligi asosan immunitet reaktsiyasining etukligi bilan belgilanadi.
Tadqiqot uchun 3 ta guruh tuzildi: faqat ona sutini olgan bolalar, faqat nukleotidli formulalar va nukleotidsiz chaqaloq formulalari.
Natijada, nukleotid qo'shimchalari bilan formulalar olgan bolalar, hayotning 1-oyining oxiri va 3-oyligida immunoglobulin M sintezi darajasi taxminan o'smirlik davridagi bolalarnikiga teng ekanligi aniqlandi. emizish, lekin oddiy formulani olgan bolalarga qaraganda sezilarli darajada yuqori. Xuddi shunday natijalar immunoglobulin A sintezi darajasini tahlil qilishda ham olingan.
Immunitet tizimining etukligi emlashning samaradorligini belgilaydi, chunki emlashga qarshi immunitetni shakllantirish qobiliyati hayotning birinchi yilida immunitetni rivojlantirish ko'rsatkichlaridan biridir. Misol tariqasida, biz "nukleotid" formulasi, emizish va nukleotidlarsiz formulalar bo'yicha bolalarda difteriyaga qarshi antikorlar ishlab chiqarish darajasini o'rganib chiqdik. Antikorlar darajasi birinchi va oxirgi emlashdan keyin 1 oy o'tgach o'lchandi. Nukleotidlar bilan aralashmalar olgan bolalarda hatto birinchi ko'rsatkichlar ham yuqoriroq, ikkinchi ko'rsatkichlar esa sezilarli darajada yuqori ekanligi aniqlandi.
Nukleotidlar bilan aralashmani oziqlantirishning bolalarning jismoniy va psixomotor rivojlanishiga ta'sirini o'rganishda, vaznning yaxshilanishi va motor va aqliy funktsiyalarning tezroq rivojlanishi tendentsiyasi qayd etildi.
Bundan tashqari, nukleotid qo'shilishi asab to'qimalari, miya funktsiyalari va vizual analizatorning tezroq pishishiga yordam beradi, bu erta tug'ilgan va morfofunksional jihatdan etuk bo'lmagan bolalar, shuningdek, oftalmologik muammolari bo'lgan bolalar uchun juda muhimdir.
Yosh bolalarda, ayniqsa, birinchi oylarda mikrobiotsenozning shakllanishi bilan bog'liq muammolarni hamma biladi. Bu dispepsiya belgilari, ichak kolikasi, meteorizmning kuchayishi. "Nukleotid" aralashmalarini iste'mol qilish probiyotiklar bilan tuzatishni talab qilmasdan, vaziyatni tezda normallashtirishga imkon beradi. Nukleotidlar bilan aralashmalarni olgan bolalarda oshqozon-ichak disfunktsiyasi va najasning beqarorligi kamroq bo'lgan va ular keyingi qo'shimcha ovqatlarni kiritishga osonroq toqat qilganlar.
Biroq, nukleotidlar bilan aralashmalardan foydalanganda, ular axlatning chastotasini kamaytirishini yodda tutish kerak, shuning uchun ularni ich qotishi bo'lgan bolalarga ehtiyotkorlik bilan tavsiya qilish kerak.
Ushbu aralashmalar to'yib ovqatlanmaslik, anemiya va neonatal davrda gipoksik kasalliklarga chalingan bolalarda alohida ahamiyatga ega bo'lishi mumkin. Nukleotidlar bilan aralashmalar erta tug'ilgan chaqaloqlarga g'amxo'rlik qilishda yuzaga keladigan bir qator muammolarni hal qilishga yordam beradi. Ayniqsa, haqida gapiramiz hayotning birinchi yilida yomon tuyadi va kam vazn ortishi haqida, bundan tashqari, formuladan foydalanish chaqaloqlarning psixomotor rivojlanishini yanada to'liq rivojlanishiga yordam beradi.
Yuqoridagilardan kelib chiqqan holda, nukleotid qo'shimchalari bilan aralashmalardan foydalanish biz, shifokorlar uchun katta qiziqish uyg'otadi. Biz bu aralashmalarni bolalarning keng doirasiga tavsiya qilishimiz mumkin, ayniqsa aralashmalar dorivor emas. Shu bilan birga, biz yosh bolalarda, ayniqsa, bolani oddiy formuladan nukleotid o'z ichiga olgan formulaga o'tkazishda individual ta'm reaktsiyalari ehtimolini ta'kidlashni muhim deb hisoblaymiz. Shunday qilib, ba'zi hollarda, hatto bitta kompaniyaning formulalaridan foydalanganda, biz bolada salbiy reaktsiyalarni, hatto taklif qilingan formuladan voz kechish darajasiga qadar qayd etdik. Biroq, hamma narsa adabiy manbalar nukleotidlar nafaqat ta'mga salbiy ta'sir ko'rsatmaydi, balki, aksincha, aralashmaning organoleptik xususiyatlarini o'zgartirmasdan ularni yaxshilaydi.
Biz bozorimizda mavjud bo'lgan nukleotid qo'shimchalarini o'z ichiga olgan aralashmalarning umumiy ko'rinishini taqdim etamiz. Bular Friesland Newtrition (Gollandiya) "Frisolak", "Frisomel" zardobli aralashmalari bo'lib, ularda inson suti nukleotidlariga o'xshash 4 ta nukleotid mavjud; zardob aralashmasi "Mamex" (Intern Nutrition, Daniya), NAS (Nestle, Shveytsariya), "Enfamil" (Mead Jonson, AQSh), aralashmasi "Similak formula plus" (Abbott Laboratories, Ispaniya/AQSh). Ushbu aralashmalardagi nukleotidlarning miqdori va tarkibi har xil bo'lib, ishlab chiqaruvchi tomonidan belgilanadi.
Barcha ishlab chiqaruvchi kompaniyalar nukleotidlarning nisbati va tarkibini tanlashga harakat qiladilar, uni texnik va biokimyoviy jihatdan iloji boricha ona sutining o'xshash ko'rsatkichlariga olib keladi. Mexanik yondashuv fiziologik emasligi aniq. Albatta, chaqaloq formulasiga nukleotidlarning kiritilishi ona suti o'rnini bosuvchi moddalarni ishlab chiqarishda inqilobiy qadam bo'lib, inson ona suti tarkibini iloji boricha yaqinlashtirishga yordam beradi. Biroq, hech qanday aralashmani hali fiziologik jihatdan bu noyob, universal va bola uchun zarur bo'lgan mahsulotga to'liq o'xshash deb hisoblash mumkin emas.
E. S. Keshishyan, shifokor tibbiyot fanlari, professor
E. K. Berdnikova
Rossiya Federatsiyasi Sog'liqni saqlash vazirligi, Moskva pediatriya va pediatriya xirurgiyasi ilmiy-tadqiqot instituti, Moskva
