Նուկլեինաթթուները պահպանում և փոխանցում են գենետիկական տեղեկատվությունը, որը մենք ժառանգել ենք մեր նախնիներից: Եթե դուք ունեք երեխաներ, ձեր գենետիկական տեղեկատվությունը նրանց գենոմում կվերամիավորվի և կմիավորվի ձեր զուգընկերոջ գենետիկական տեղեկատվության հետ: Ձեր սեփական գենոմը կրկնօրինակվում է ամեն անգամ, երբ յուրաքանչյուր բջիջ բաժանվում է: Բացի այդ, նուկլեինաթթուները պարունակում են որոշակի հատվածներ, որոնք կոչվում են գեներ, որոնք պատասխանատու են բջիջների բոլոր սպիտակուցների սինթեզի համար: Գենների հատկությունները վերահսկում են ձեր մարմնի կենսաբանական բնութագրերը:
Ընդհանուր տեղեկություններ
Գոյություն ունեն նուկլեինաթթուների երկու դաս՝ դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու (ավելի լավ հայտնի է որպես ԴՆԹ) և ռիբոնուկլեինաթթու (ավելի լավ հայտնի է որպես ՌՆԹ):
ԴՆԹ-ն թելանման գեների շղթա է, որն անհրաժեշտ է բոլոր հայտնի կենդանի օրգանիզմների և վիրուսների մեծ մասի աճի, զարգացման, կյանքի և վերարտադրության համար:
Բազմաբջջային օրգանիզմների ԴՆԹ-ի փոփոխությունները կհանգեցնեն փոփոխությունների հետագա սերունդներում։
ԴՆԹ-ն կենսագենետիկ սուբստրատ է,հայտնաբերվել է գոյություն ունեցող բոլոր կենդանի արարածների մեջ՝ սկսած ամենապարզ կենդանի օրգանիզմներից մինչև բարձր կազմակերպված կաթնասուններ։
Շատ վիրուսային մասնիկներ (վիրիոններ) միջուկում պարունակում են ՌՆԹ՝ որպես գենետիկ նյութ։ Այնուամենայնիվ, պետք է նշել, որ վիրուսները գտնվում են կենդանի և անշունչ բնույթի սահմանին, քանի որ առանց հյուրընկալողի բջջային ապարատի նրանք մնում են անգործուն։
Պատմական նախապատմություն
1869 թվականին Ֆրիդրիխ Միշերը արյան սպիտակ բջիջներից մեկուսացրեց միջուկները և պարզեց, որ դրանք պարունակում են ֆոսֆորով հարուստ նյութ, որը նա անվանեց նուկլեին:
Հերման Ֆիշերը 1880-ականներին հայտնաբերել է պուրինային և պիրիմիդինային հիմքերը նուկլեինաթթուներում:
1884 թվականին Ռ. Հերթվիգը առաջարկեց, որ նուկլեինները պատասխանատու են ժառանգական հատկությունների փոխանցման համար:
1899 թվականին Ռիչարդ Ալթմանը ստեղծեց «հիմնական թթու» տերմինը:
Եվ ավելի ուշ, 20-րդ դարի 40-ականներին, գիտնականներ Կասպերսսոնը և Բրաշետը հայտնաբերեցին կապ նուկլեինաթթուների միջև սպիտակուցի սինթեզի հետ:
Նուկլեոտիդներ
Պոլինուկլեոտիդները կառուցված են բազմաթիվ նուկլեոտիդներից՝ շղթաներով միացված մոնոմերներից:
Նուկլեինաթթուների կառուցվածքում առանձնացված են նուկլեոտիդներ, որոնցից յուրաքանչյուրը պարունակում է՝
- Ազոտային հիմք.
- Պենտոզա շաքար։
- Ֆոսֆատ խումբ.
Յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ պարունակում է ազոտ պարունակող անուշաբույր հիմք՝ կցված պենտոզայի (հինգ ածխածնային) սախարիդին, որն, իր հերթին, կցված է ֆոսֆորաթթվի մնացորդին։ Նման մոնոմերները միմյանց հետ միանալիս առաջանում են պոլիմերներշղթաներ. Դրանք միացված են կովալենտ ջրածնային կապերով, որոնք առաջանում են մի շղթայի ֆոսֆորի մնացորդի և մյուս շղթայի պենտոզայի շաքարի միջև։ Այս կապերը կոչվում են ֆոսֆոդիստերային կապեր։ Ֆոսֆոդիստերային կապերը կազմում են ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի ֆոսֆատ-ածխաջրածին ողնաշարը (կմախքը):
Դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդ
Դիտարկենք միջուկում տեղակայված նուկլեինաթթուների հատկությունները: ԴՆԹ-ն կազմում է մեր բջիջների միջուկի քրոմոսոմային ապարատը: ԴՆԹ-ն պարունակում է «ծրագրային հրահանգներ» բջջի բնականոն գործունեության համար: Երբ բջիջը վերարտադրում է իր տեսակը, այս հրահանգները փոխանցվում են նոր բջիջին միտոզի ժամանակ: ԴՆԹ-ն ունի կրկնակի պարուրաձև թելի մեջ ոլորված երկշղթա մակրոմոլեկուլի տեսք։
Նուկլեինաթթուն պարունակում է ֆոսֆատ-դեօքսիռիբոզ սախարիդային կմախք և չորս ազոտային հիմքեր՝ ադենին (A), գուանին (G), ցիտոզին (C) և թիմին (T): Երկաշղթա պարույրով ադենինը զույգ է տալիս թիմինին (A-T), գուանինը` ցիտոսինին (G-C):
1953 թվականին Ջեյմս Դ. Ուոթսոնը և Ֆրենսիս Հ. Քրիկն առաջարկեց ԴՆԹ-ի եռաչափ կառուցվածք՝ հիմնված ցածր լուծաչափով ռենտգենյան բյուրեղագրական տվյալների վրա: Նրանք նաև վկայակոչեցին կենսաբան Էրվին Չարգաֆֆի այն բացահայտումները, որ ԴՆԹ-ում թիմինի քանակը համարժեք է ադենինի քանակին, իսկ գուանիինը` ցիտոզինին: Ուոթսոնը և Քրիքը, ովքեր 1962 թվականին Նոբելյան մրցանակի են արժանացել գիտության մեջ իրենց ավանդի համար, ենթադրել են, որ պոլինուկլեոտիդների երկու շղթաները կազմում են կրկնակի պարույր: Թելերը, թեև նույնական են, ոլորվում են հակառակ ուղղություններով։ուղղությունները։ Ֆոսֆատ-ածխածնային շղթաները գտնվում են պարույրի արտաքին մասում, իսկ հիմքերը՝ ներսից, որտեղ կովալենտային կապերի միջոցով միանում են մյուս շղթայի հիմքերին:
Ռիբոնուկլեոտիդներ
ՌՆԹ մոլեկուլը գոյություն ունի որպես միաշղթա պարուրաձև թել: ՌՆԹ-ի կառուցվածքը պարունակում է ֆոսֆատ-ռիբոզային ածխաջրածին կմախք և նիտրատային հիմքեր՝ ադենին, գուանին, ցիտոզին և ուրացիլ (U): Երբ ՌՆԹ-ն ստեղծվում է ԴՆԹ-ի ձևանմուշի վրա տրանսկրիպցիայի ժամանակ, գուանինը զուգակցվում է ցիտոսինի (G-C) և ադենինը ուրացիլի հետ (A-U):
ՌՆԹ-ի բեկորներն օգտագործվում են բոլոր կենդանի բջիջներում սպիտակուցները վերարտադրելու համար, ինչը ապահովում է դրանց շարունակական աճն ու բաժանումը:
Նուկլեինաթթուների երկու հիմնական գործառույթ կա. Նախ, նրանք օգնում են ԴՆԹ-ին` ծառայելով որպես միջնորդներ, որոնք անհրաժեշտ ժառանգական տեղեկատվությունը փոխանցում են մեր մարմնի անթիվ ռիբոսոմներին: ՌՆԹ-ի մյուս հիմնական գործառույթը ճիշտ ամինաթթու մատակարարումն է, որն անհրաժեշտ է յուրաքանչյուր ռիբոսոմի՝ նոր սպիտակուց ստեղծելու համար: Գոյություն ունեն ՌՆԹ-ի մի քանի տարբեր դասեր:
Հաղորդագրման ՌՆԹ (mRNA, կամ mRNA - կաղապար) ԴՆԹ-ի հատվածի հիմնական հաջորդականության պատճենն է, որը ստացվել է տառադարձման արդյունքում։ Մեսսենջեր ՌՆԹ-ն ծառայում է որպես միջնորդ ԴՆԹ-ի և ռիբոսոմների միջև՝ բջջային օրգանելներ, որոնք ընդունում են ամինաթթուները փոխանցվող ՌՆԹ-ից և օգտագործում դրանք պոլիպեպտիդային շղթա կառուցելու համար:
Տրանսֆերային ՌՆԹ (tRNA) ակտիվացնում է ժառանգական տվյալների ընթերցումը սուրհանդակային ՌՆԹ-ից, ինչը հանգեցնում է թարգմանության գործընթացինռիբոնուկլեինաթթու - սպիտակուցի սինթեզ: Այն նաև տեղափոխում է ճիշտ ամինաթթուները այնտեղ, որտեղ սինթեզվում է սպիտակուցը:
Ռիբոսոմային ՌՆԹ-ն (rRNA) ռիբոսոմների հիմնական շինանյութն է: Այն կապում է կաղապարի ռիբոնուկլեոտիդը որոշակի վայրում, որտեղ հնարավոր է կարդալ դրա տեղեկատվությունը, դրանով իսկ սկսելով թարգմանության գործընթացը:
MiRNA-ները ՌՆԹ-ի փոքր մոլեկուլներ են, որոնք գործում են որպես բազմաթիվ գեների կարգավորիչներ:
Նուկլեինաթթուների գործառույթները չափազանց կարևոր են կյանքի համար ընդհանրապես և յուրաքանչյուր բջջի համար, մասնավորապես: Գրեթե բոլոր գործառույթները, որոնք կատարում է բջիջը, կարգավորվում են ՌՆԹ-ի և ԴՆԹ-ի միջոցով սինթեզված սպիտակուցներով: Ֆերմենտները, սպիտակուցային արտադրանքները, կատալիզացնում են բոլոր կենսական գործընթացները՝ շնչառություն, մարսողություն, նյութափոխանակության բոլոր տեսակները:
Նուկլեինաթթուների կառուցվածքի տարբերությունը
| Դեզոսկիրիբոնուկլեոտիդ | Ռիբոնուկլեոտիդ | |
| Ֆունկցիա | Ժառանգական տվյալների երկարաժամկետ պահպանում և փոխանցում | ԴՆԹ-ում պահվող տեղեկատվության փոխակերպումը սպիտակուցների; ամինաթթուների տեղափոխում. Որոշ վիրուսների ժառանգական տվյալների պահպանում։ |
| Մոնոսաքարիդ | Դեզօքսիռիբոզ | Ռիբոզ |
| Կառուցվածք | Կրկնաշղթա պարույրաձև | Միաթելային պտուտակավոր ձև |
| Նիտրատային հիմքեր | T, C, A, G | U, C, G, A |
Նուկլեինաթթվի հիմքերի տարբերակիչ հատկություններ
Ադենին և գուանին ըստդրանց հատկությունները պուրիններն են: Սա նշանակում է, որ նրանց մոլեկուլային կառուցվածքը ներառում է երկու միաձուլված բենզոլային օղակներ։ Ցիտոզինը և թիմինը, իրենց հերթին, պատկանում են պիրիմիդիններին և ունեն մեկ բենզոլային օղակ։ ՌՆԹ մոնոմերները կառուցում են իրենց շղթաները՝ օգտագործելով ադենինի, գուանինի և ցիտոզինային հիմքերը, իսկ թիմինի փոխարեն ավելացնում են ուրացիլ (U): Պիրիմիդինի և պուրինի հիմքերից յուրաքանչյուրն ունի իր ուրույն կառուցվածքն ու հատկությունները, բենզոլային օղակի հետ կապված ֆունկցիոնալ խմբերի իր հավաքածուն:
Մոլեկուլային կենսաբանության մեջ ազոտային հիմքերը նշելու համար օգտագործվում են հատուկ մեկատառ հապավումներ՝ A, T, G, C կամ U։
Պենտոզա շաքար
Բացի ազոտային հիմքերի տարբեր շարքից, ԴՆԹ և ՌՆԹ մոնոմերները տարբերվում են իրենց պենտոզայի շաքարով: ԴՆԹ-ի հինգ ատոմներից բաղկացած ածխաջրը դեզօքսիրիբոզ է, մինչդեռ ՌՆԹ-ում՝ ռիբոզ: Դրանք կառուցվածքով գրեթե նույնական են, միայն մեկ տարբերությամբ. ռիբոզան ավելացնում է հիդրօքսիլ խումբ, մինչդեռ դեզօքսիռիբոզում այն փոխարինվում է ջրածնի ատոմով։
Եզրակացություններ
Կենսաբանական տեսակների էվոլյուցիայի և կյանքի շարունակականության մեջ նուկլեինաթթուների դերը չի կարելի գերագնահատել: Որպես կենդանի բջիջների բոլոր միջուկների անբաժանելի մաս, նրանք պատասխանատու են բջիջներում տեղի ունեցող բոլոր կենսական գործընթացների ակտիվացման համար:
