Մեր աշխարհում յուրաքանչյուր կենդանի օրգանիզմ տարբեր է: Ոչ միայն մարդիկ են տարբերվում միմյանցից. Նույն տեսակի կենդանիներն ու բույսերը նույնպես ունեն տարբերություններ։ Սրա պատճառը միայն տարբեր կենսապայմաններն ու կենսափորձը չեն։ Յուրաքանչյուր օրգանիզմի անհատականությունը դրվում է նրանում գենետիկ նյութի օգնությամբ։
Կարևոր և հետաքրքիր հարցեր նուկլեինաթթուների մասին
Նույնիսկ մինչև ծնվելը յուրաքանչյուր օրգանիզմ ունի իր գեների հավաքածուն, որը որոշում է բացարձակապես բոլոր կառուցվածքային առանձնահատկությունները: Դա միայն վերարկուի գույնը կամ տերևների ձևը չէ, օրինակ: Ավելի կարևոր բնութագրերը դրված են գեներում։ Ի վերջո, համստերը չի կարող ծնվել կատուից, իսկ բաոբաբը չի կարող աճել ցորենի սերմերից:
Իսկ նուկլեինաթթուները՝ ՌՆԹ-ի և ԴՆԹ-ի մոլեկուլները, պատասխանատու են այս ամբողջ հսկայական տեղեկատվության համար: Նրանց նշանակությունը շատ դժվար է գերագնահատել։ Ի վերջո, նրանք ոչ միայն պահպանում են տեղեկատվությունը ողջ կյանքի ընթացքում, այլ օգնում են այն իրացնել սպիտակուցների օգնությամբ, և բացի այդ, փոխանցում են հաջորդ սերնդին։ Ինչպե՞ս են դա անում, որքանո՞վ են բարդ ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի մոլեկուլների կառուցվածքը: Ինչո՞վ են դրանք նման և ի՞նչ տարբերություն: Այս ամենի մեջ մենքև մենք դա կպարզենք հոդվածի հաջորդ գլուխներում։
Մենք կվերլուծենք ամբողջ տեղեկատվությունը մաս առ մաս՝ սկսած հենց հիմունքներից: Նախ կիմանանք, թե ինչ են նուկլեինաթթուները, ինչպես են դրանք հայտնաբերվել, ապա կխոսենք դրանց կառուցվածքի և գործառույթների մասին։ Հոդվածի վերջում սպասում ենք ՌՆԹ-ի և ԴՆԹ-ի համեմատական աղյուսակին, որին կարող եք անդրադառնալ ցանկացած պահի։
Ինչ են նուկլեինաթթուները
Նուկլեինաթթուները բարձր մոլեկուլային քաշ ունեցող օրգանական միացություններ են, պոլիմերներ են։ 1869 թվականին դրանք առաջին անգամ նկարագրվել են շվեյցարացի կենսաքիմիկոս Ֆրիդրիխ Միշերի կողմից։ Նա թարախային բջիջներից առանձնացրել է մի նյութ, որը ներառում է ֆոսֆոր և ազոտ։ Ենթադրելով, որ այն գտնվում է միայն միջուկներում, գիտնականն այն անվանել է նուկլեին։ Բայց այն, ինչ մնացել էր սպիտակուցների բաժանումից հետո, կոչվում էր նուկլեինաթթու։
Նրա մոնոմերները նուկլեոտիդներ են: Նրանց թիվը թթվային մոլեկուլում անհատական է յուրաքանչյուր տեսակի համար։ Նուկլեոտիդները երեք մասից կազմված մոլեկուլներ են՝
- մոնոսաքարիդ (պենտոզա), կարող է լինել երկու տեսակի՝ ռիբոզ և դեզօքսիրիբոզ;
- ազոտային հիմք (չորսից մեկը);
- ֆոսֆորաթթվի մնացորդ.
Հաջորդում մենք կանդրադառնանք ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի տարբերություններին և նմանություններին, կամփոփենք հոդվածի վերջում գտնվող աղյուսակը:
Կառուցվածքային առանձնահատկություններ՝ պենտոզաներ
ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի առաջին նմանությունն այն է, որ դրանք պարունակում են մոնոսաքարիդներ: Բայց յուրաքանչյուր թթվի համար դրանք տարբեր են: Կախված նրանից, թե որ պենտոզա կա մոլեկուլում, նուկլեինաթթուները բաժանվում են ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի: ԴՆԹ-ն պարունակում է դեզօքսիռիբոզ, մինչդեռ ՌՆԹ-ն պարունակում էռիբոզա։ Երկու պենտոզներն էլ թթուներում առաջանում են միայն β- ձևով:
Դեզօքսիռիբոզը թթվածին չունի ածխածնի երկրորդ ատոմում (նշվում է որպես 2'): Գիտնականները ենթադրում են, որ դրա բացակայությունը:
- կարճացնում է կապը C2 և C3;
- դարձնում է ԴՆԹ-ի մոլեկուլն ավելի ուժեղ;
- ստեղծում է միջուկում ԴՆԹ-ի կոմպակտ փաթեթավորման պայմաններ:
Շենքի համեմատություն. ազոտային հիմքեր
ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի համեմատական բնութագրումը հեշտ չէ: Բայց տարբերությունները տեսանելի են հենց սկզբից։ Ազոտային հիմքերը մեր մոլեկուլների ամենակարևոր շինանյութն են: Նրանք կրում են գենետիկական տեղեկատվություն: Ավելի ճիշտ՝ ոչ թե հենց հիմքերը, այլ նրանց կարգը շղթայում։ Դրանք պուրին և պիրիմիդին են:
ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի բաղադրությունը տարբերվում է արդեն մոնոմերների մակարդակով. դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթվի մեջ կարող ենք գտնել ադենին, գուանին, ցիտոսին և թիմին: Բայց ՌՆԹ-ն պարունակում է ուրացիլ՝ թիմինի փոխարեն:
Այս հինգ հիմքերը հիմնականն են (հիմնական), դրանք կազմում են նուկլեինաթթուների մեծ մասը: Բայց նրանցից բացի կան ուրիշներ։ Դա տեղի է ունենում շատ հազվադեպ, նման հիմքերը կոչվում են աննշան: Երկուսն էլ հայտնաբերված են երկու թթուներում. սա ևս մեկ նմանություն է ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի միջև:
Այս ազոտային հիմքերի (և, համապատասխանաբար, նուկլեոտիդների) հաջորդականությունը ԴՆԹ-ի շղթայում որոշում է, թե տվյալ բջիջը ինչ սպիտակուցներ կարող է սինթեզել: Ինչ մոլեկուլներ կստեղծվեն տվյալ պահին, կախված է մարմնի կարիքներից։
Անցնելնուկլեինաթթուների կազմակերպման մակարդակները. Որպեսզի ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի համեմատական բնութագրերը հնարավորինս ամբողջական և օբյեկտիվ լինեն, մենք կդիտարկենք յուրաքանչյուրի կառուցվածքը: ԴՆԹ-ն ունի դրանցից չորսը, և ՌՆԹ-ի կազմակերպման մակարդակների քանակը կախված է դրա տեսակից:
ԴՆԹ-ի կառուցվածքի բացահայտում, կառուցվածքի սկզբունքներ
Բոլոր օրգանիզմները բաժանվում են պրոկարիոտների և էուկարիոտների: Այս դասակարգումը հիմնված է միջուկի նախագծման վրա: Երկուսն էլ բջիջում ունեն ԴՆԹ՝ քրոմոսոմների տեսքով։ Սրանք հատուկ կառուցվածքներ են, որոնցում դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթվի մոլեկուլները կապված են սպիտակուցների հետ: ԴՆԹ-ն ունի կազմակերպման չորս մակարդակ։
Առաջնային կառուցվածքը ներկայացված է նուկլեոտիդների շղթայով, որոնց հաջորդականությունը խստորեն պահպանվում է յուրաքանչյուր առանձին օրգանիզմի համար և որոնք փոխկապակցված են ֆոսֆոդիստերային կապերով։ ԴՆԹ-ի շղթայի կառուցվածքի ուսումնասիրության մեջ հսկայական հաջողությունների են հասել Չարգաֆը և նրա գործընկերները: Նրանք որոշեցին, որ ազոտային հիմքերի հարաբերակցությունը ենթարկվում է որոշակի օրենքների։
Նրանք կոչվում էին Չարգաֆֆի կանոններ։ Դրանցից առաջինը նշում է, որ պուրինային հիմքերի գումարը պետք է հավասար լինի պիրիմիդինների գումարին։ Դա պարզ կդառնա ԴՆԹ-ի երկրորդական կառուցվածքին ծանոթանալուց հետո։ Երկրորդ կանոնը բխում է նրա առանձնահատկություններից՝ A/T և G/C մոլային հարաբերությունները հավասար են մեկի։ Նույն կանոնը ճիշտ է երկրորդ նուկլեինաթթվի դեպքում՝ սա ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի ևս մեկ նմանություն է: Միայն երկրորդն ունի ուրացիլ՝ թիմինի փոխարեն ամենուր։
Նաև շատ գիտնականներ սկսեցին դասակարգել տարբեր տեսակների ԴՆԹ-ն ըստ ավելի մեծ թվով հիմքերի: Եթե գումարը «A+T» է.ավելի քան «G + C», նման ԴՆԹ-ն կոչվում է AT-տիպ: Եթե հակառակն է, ապա մենք գործ ունենք ԴՆԹ-ի GC տեսակի հետ։
Երկրորդական կառուցվածքի մոդելը առաջարկվել է 1953 թվականին գիտնականներ Ուոթսոնի և Քրիքի կողմից, և այն մինչ օրս ընդհանուր առմամբ ընդունված է: Մոդելը կրկնակի պարույր է, որը բաղկացած է երկու հակազուգահեռ շղթայից։ Երկրորդական կառուցվածքի հիմնական բնութագրերն են՝
- Յուրաքանչյուր ԴՆԹ շղթայի կազմը խիստ հատուկ է տեսակին;
- շղթաների միջև կապը ջրածին է, որը ձևավորվում է ազոտային հիմքերի փոխլրացման սկզբունքով;
- պոլինուկլեոտիդային շղթաները փաթաթվում են միմյանց շուրջը՝ ձևավորելով աջակողմյան պարույր, որը կոչվում է «խխունջ»;
- ֆոսֆորաթթվի մնացորդները գտնվում են պարույրից դուրս, ազոտային հիմքերը՝ ներսում։
Հետագա, ավելի խիտ, ավելի կոշտ
ԴՆԹ-ի երրորդական կառուցվածքը գերոլորված կառուցվածք է: Այսինքն, ոչ միայն երկու շղթաներ են պտտվում միմյանց հետ մոլեկուլում, այլ ավելի մեծ կոմպակտության համար ԴՆԹ-ն պտտվում է հատուկ սպիտակուցների՝ հիստոնների շուրջ: Դրանք բաժանվում են հինգ դասի՝ կախված դրանցում լիզինի և արգինինի պարունակությունից։
ԴՆԹ-ի վերջին մակարդակը քրոմոսոմն է: Հասկանալու համար, թե որքան ամուր է գենետիկական տեղեկատվության կրիչը դրա մեջ, պատկերացրեք հետևյալը. եթե Էյֆելյան աշտարակն անցներ խտացման բոլոր փուլերը, ինչպես ԴՆԹ-ն, այն կարող էր տեղադրվել լուցկու տուփի մեջ։
Քրոմոսոմները լինում են միայնակ (կազմված են մեկ քրոմատիդից) և կրկնակի (կազմված են երկու քրոմատիդից): Նրանք ապահովում են անվտանգ պահեստավորումգենետիկական տեղեկատվություն, և անհրաժեշտության դեպքում նրանք կարող են շրջվել և բացել մուտքը դեպի ցանկալի տարածք:
ՌՆԹ-ի տեսակներ, կառուցվածքային առանձնահատկություններ
Բացի այն, որ ցանկացած ՌՆԹ-ն տարբերվում է ԴՆԹ-ից իր առաջնային կառուցվածքով (թիմինի բացակայություն, ուրացիլի առկայություն), տարբերվում են նաև կազմակերպման հետևյալ մակարդակները.
- Տրանսֆերային ՌՆԹ-ն (tRNA) միաշղթա մոլեկուլ է: Որպեսզի կատարի ամինաթթուները սպիտակուցի սինթեզի վայր տեղափոխելու իր գործառույթը, այն ունի շատ անսովոր երկրորդական կառուցվածք: Այն կոչվում է «երեքնուկ»: Նրա օղակներից յուրաքանչյուրը կատարում է իր գործառույթը, բայց ամենակարևորն են ընդունող ցողունը (ամինաթթուն կպչում է դրան) և հակակոդոնը (որը պետք է համապատասխանի կոդոնին հաղորդագրող ՌՆԹ-ում): tRNA-ի երրորդական կառուցվածքը քիչ է ուսումնասիրվել, քանի որ շատ դժվար է մեկուսացնել այդպիսի մոլեկուլը՝ չխախտելով կազմակերպվածության բարձր մակարդակը։ Սակայն գիտնականները որոշակի տեղեկություններ ունեն. Օրինակ, խմորիչում փոխանցման ՌՆԹ-ն ունի L տառի ձև:
- Մեսսենջեր ՌՆԹ-ն (նաև կոչվում է տեղեկատվական) կատարում է ԴՆԹ-ից տեղեկատվությունը սպիտակուցի սինթեզի վայր տեղափոխելու գործառույթ: Նա պատմում է, թե վերջում ինչպիսի սպիտակուց է ստացվելու, սինթեզի ընթացքում ռիբոսոմները շարժվում են դրա երկայնքով: Նրա առաջնային կառուցվածքը միաշղթա մոլեկուլ է: Երկրորդական կառուցվածքը շատ բարդ է, անհրաժեշտ է սպիտակուցի սինթեզի սկզբի ճիշտ որոշման համար։ mRNA-ն ծալվում է մազակալների տեսքով, որոնց ծայրերում կան սպիտակուցների մշակման սկզբի և վերջի վայրեր։
- Ռիբոսոմային ՌՆԹ-ն հայտնաբերված է ռիբոսոմներում: Այս օրգանելները բաղկացած են երկու ենթամասերից, որոնցից յուրաքանչյուրըհյուրընկալում է իր սեփական rRNA-ն: Այս նուկլեինաթթուն որոշում է բոլոր ռիբոսոմային սպիտակուցների և այս օրգանելի ֆունկցիոնալ կենտրոնների տեղադրումը: rRNA-ի առաջնային կառուցվածքը ներկայացված է նուկլեոտիդների հաջորդականությամբ, ինչպես նախորդ սորտերի թթուներում։ Հայտնի է, որ rRNA-ի ծալման վերջնական փուլը մեկ շղթայի եզրային հատվածների զուգավորումն է։ Նման կոթունների առաջացումը լրացուցիչ նպաստում է ամբողջ կառուցվածքի սեղմմանը։
ԴՆԹ ֆունկցիաներ
Դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթուն գործում է որպես գենետիկական տեղեկատվության պահեստ: Հենց նրա նուկլեոտիդների հաջորդականության մեջ են «թաքնված» մեր մարմնի բոլոր սպիտակուցները։ ԴՆԹ-ում դրանք ոչ միայն պահվում են, այլեւ լավ պաշտպանված են: Եվ եթե անգամ պատճենահանման ժամանակ սխալ առաջանա, այն կուղղվի։ Այսպիսով, ամբողջ գենետիկական նյութը կպահպանվի և կհասնի սերունդներին։
Տեղեկատվությունը ժառանգներին փոխանցելու համար ԴՆԹ-ն կրկնապատկվելու հատկություն ունի: Այս գործընթացը կոչվում է կրկնօրինակում: ՌՆԹ-ի և ԴՆԹ-ի համեմատական աղյուսակը մեզ ցույց կտա, որ մեկ այլ նուկլեինաթթու չի կարող դա անել: Բայց այն ունի շատ այլ գործառույթներ:
ՌՆԹ ֆունկցիաներ
ՌՆԹ-ի յուրաքանչյուր տեսակ ունի իր գործառույթը՝
- Տրանսպորտային ռիբոնուկլեինաթթուն ամինաթթուները փոխանցում է ռիբոսոմներին, որտեղ դրանք վերածվում են սպիտակուցների: tRNA-ն ոչ միայն բերում է շինանյութ, այլ նաև մասնակցում է կոդոնի ճանաչմանը: Իսկ թե որքան ճիշտ կկառուցվի սպիտակուցը, կախված է նրա աշխատանքից։
- Հաղորդագրություն ՌՆԹ-ն կարդում է տեղեկատվությունըԴՆԹ-ն և այն տեղափոխում է սպիտակուցի սինթեզի վայր: Այնտեղ այն միանում է ռիբոսոմին և թելադրում սպիտակուցի ամինաթթուների կարգը։
- Ռիբոսոմային ՌՆԹ-ն ապահովում է օրգանելի կառուցվածքի ամբողջականությունը, կարգավորում բոլոր ֆունկցիոնալ կենտրոնների աշխատանքը։
Ահա ևս մեկ նմանություն ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի միջև. նրանք երկուսն էլ հոգում են գենետիկական տեղեկատվության մասին, որը կրում է բջիջը:
ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի համեմատություն
Բոլոր վերը նշված տեղեկությունները կազմակերպելու համար եկեք բոլորը գրենք աղյուսակում:
| ԴՆԹ | RNA | |
| Վանդակի գտնվելու վայրը | Միջուկ, քլորոպլաստներ, միտոքոնդրիա | Միջուկ, քլորոպլաստներ, միտոքոնդրիաներ, ռիբոսոմներ, ցիտոպլազմա |
| Մոնոմեր | Դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդներ | Ռիբոնուկլեոտիդներ |
| Կառուցվածք | Կրկնաշղթա պարույր | Մեկ շղթա |
| Նուկլեոտիդներ | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Հատկություններ | Կայուն, վերարտադրվելու ունակ | Լաբիլ, չի կարող կրկնապատկվել |
| Functions | Գենետիկական տեղեկատվության պահպանում և փոխանցում | Ժառանգական տեղեկատվության փոխանցում (mRNA), կառուցվածքային գործառույթ (rRNA, mitochondrial RNA), մասնակցություն սպիտակուցի սինթեզին (mRNA, tRNA, rRNA) |
Այսպիսով, մենք հակիրճ խոսեցինք ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի նմանությունների մասին: Աղյուսակը կլինի քննության անփոխարինելի օգնական կամ պարզ հիշեցում։
Բացի այն, ինչ մենք արդեն սովորել էինք ավելի վաղ, աղյուսակում հայտնվեցին մի քանի փաստեր. Օրինակ՝ ԴՆԹ-ի ունակությունըկրկնօրինակումը անհրաժեշտ է բջիջների բաժանման համար, որպեսզի երկու բջիջներն էլ ստանան ճիշտ գենետիկական նյութը ամբողջությամբ: Մինչդեռ ՌՆԹ-ի համար կրկնապատկումն անիմաստ է: Եթե բջիջը մեկ այլ մոլեկուլի կարիք ունի, այն սինթեզում է ԴՆԹ-ի կաղապարից:
ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի բնութագրերը պարզվեցին հակիրճ, բայց մենք լուսաբանեցինք կառուցվածքի և գործառույթների բոլոր առանձնահատկությունները: Թարգմանության գործընթացը՝ սպիտակուցների սինթեզը, շատ հետաքրքիր է։ Դրան ծանոթանալուց հետո պարզ է դառնում, թե որքան մեծ դեր ունի ՌՆԹ-ն բջջի կյանքում։ Իսկ ԴՆԹ-ի կրկնօրինակման գործընթացը շատ հուզիչ է: Ի՞նչ արժե կոտրել կրկնակի պարույրը և կարդալ յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ:
Իմացեք ինչ-որ նոր բան ամեն օր: Հատկապես եթե այս նոր բանը տեղի է ունենում ձեր մարմնի յուրաքանչյուր բջիջում։
