НУКЛЕИН ҚЫШҚЫЛДАРЫНЫҢ ҚҰРЫЛЫМЫ МЕН
РЕПЛИКАЦИЯЛАНУЫ
Бүкіл организмде болатын түқым қуалаушылық қасиет нуклеин
қышқылдарының қызметтеріне байланысты. Олардың барлығында
дерлік қүрамынан ДНК табылған, тек кейбір вирустарда ғана оның
орнына РНК болады.
Нуклеин қышқылдары күрделі биологиялық полимер. Олардың
мономері - нуклеотидтер. Эр нуклеотид үш компоненттен: азоттық
негіздерден, пентоза қантынан және фосфор қышқылынан тұрады.
Азотты негіздердің бес түрі бар. Соның бірі - урацил. Ол тек РНК-
ның қүрамында ғана кездеседі. Келесі тимин тек ДНК - да ғана
болады. Ал қалған үш азотты негіздер: цитозин, аденин жэне гуанин
ДНК-ның да, РН К -ныц да қүрамына енеді. Екі циклды негіздер -
114
аденин мен гуанин пурин туындыларына ал моноциклді негіздер -
цитозин, тимин жэне урацил пиримидин туындыларына жатады.
РНК - ның құрамына енетін пентоза қанты - рибоза, ал ДНК -
ның құрамына енетін дезоксирибоза болып табылады. Осыған
байланысты
олар
рибонуклеин
жэне
дезоксирибонуклеин
қышқылдары деп аталады. Нуклеотидтің қант пен азотты негізден
тұратын бөлшегін нуклеозид деп атайды. Соган байланысты
нуклеотидтерді кейде нуклеозидмонофосфаттар дейді.
РНК молекуласы торт түрлі нуклеотидтің қатар тізбегінен
құралған жалғыз жіпшеден тұрады. ДНК молекуласының құрылымы
одан күрделірек. Оны дұрыс түсіну үшін Э.Чаргафф қалыптастырған
заңдылықтың ерекше маңызы бар. Ол бойынша кез-келген ДНК
молекуласында:
1.
Пуринді азотты негіздері бар нуклеотидтердің жиынтығы
пиримидинді нуклеотидтердің жиынтығына тең (А+Г=Т+Ц).
2.
Адениннің мөлшері (А) тиминнің (Т) мөлшеріне, ал гуанин
(Г) цитозинге (Ц) тең, яғни А-ның Т -ға жэне Г-ның Ц -га қатынасы
1-ге тең.
3.
Кетотобы бар азотты негіздердің шамасы аминотобы бар
азотты негіздердің шамасына тең, яғни
Г+Т - А+Ц немесе (Г+Т)
(А+Ц) =1.
Бүл ереже бір жағынан Т мен А -ның, екінші жағынан Ц мен Г -
ның мөлшерінде тұрақты ара қатынастың бар екендігін көрсетеді.
Сонымен қатар А.Н.Белозерский мен А.С.Спириннің жұмыстарында
көрсетілгендей
(А+Т)
(Г+Ц)
арақатынастарының
түрге
тэн
115
ерекшеліктері бар, яғни әр түрге жататын организмнің ДНК-ларында
олар түрліше болып келеді.
ДНК-ның құрылысын анықтауда 1953 жылы М.Уилкинс пен
Р.Франклин жүргізген рентген құрылымдық зерттеулердің ерекше
маңызы болды.
Оның нәтижесі ДНК-ның кезектесіп келіп отыратын, молекула
діңінің бойында бір - бірінен 0,34 нм ара қашықтықта орналасқан
ретті қүрылым екенін көрсетті.
Осы зерттеулерге сүйене отырып Дж.Уотсон мен Ф.Крик ДНК
екі полинуклеотидті тізбектен түратын молекула деп жорамалдады.
Содан соң олар рентген қүрылымдық, биохимияляқ зерттеулерді
және
математикалық
есептеулерді
салыстыра
отырып,
ДНК
молекуласының құрылысын көрсететін модель жасады. Ол Уотсон-
Крик моделі деп аталды. Бүл модель бойынша ДНК молекуласы
спираль тэрізді болып бүралып орналасқан қос жіпшеден түрады. Екі
жіпшенің әрқайсысы полинуклеотидтер болып есептеледі.
Мүндай нуклеотидті тізбектер бір
бірмен азотты негіздер арқылы
байланысады.
Аденин
эрқашанда тиминге (А+Т),
ал гуанин
цитозинге (Г+Ц) қарама-қарсы орналасады. Азотты негіздердің бүл
жүптары бірін - бірі толықтырып отырады (комплементарлы).
Уотсон мен Крик моделінің көмегімен ДНК - ның аса маңызды
биологиялық қасиеттері анықталды.
Соның бірі - ДНК-ның
өздігінен екі еселену қабілеті (репликация). Екі еселену кезінде
комплементарлы
орналасқан
азотты
негіздердің (А+Т)
(Г+Ц)
арасындағы сутекті байланыстар үзіліп, ДНК жіпшелері екіге
ажырайды. Осылайша ажырап кеткен әр жіпше жаңа молекулалардың
і і б
түзілуі үшін матрица болып есептеледі де, оған комплементарлы
негізде тиісті нуклеотидтер келіп тізбектеледі. Бұл процесс эрбір
ажыраған жіпшелерде жеке - жеке жүретіндіктен, бастапқы аналық
ДНК - ға ұқсас екі жіпшелі жаңа ДНК молекулалары түзіледі.
Репликацияның немесе екі еселенудің мұндай жолын жартылай
консервативті деп атайды.
ДНК синтезі механизмінің жартылай консервативті жолының
дүрыстығын
түңғыш
рет
1957
жылы
цитологиялық
әдісті
пайдаланып, атбұршак хромосомасының репликациясын зерттеу
барысында Дж. Тейлор анықтады. Содан соң оны 1958 жылы физика-
хмимиялық эдістердің көмегімен М. Мендельсон мен Ф. Сталь толық
дәлелдеді. Олар Е. Coti бактериясын азот изотопы (15 N) бар ортада
өсірді. Мұндай бактерияның ДНК-сының азотты негіздерінде біраз
уақыттан соң кэдімгі азот (14 N) түгелдей оның изотопымен (15 N)
алмастырылды. Содан кейін ДНК-сының қүрамында изотобы бар
бактерия қалыпты азотты (14 N) ортаға апарылды. Бұл кезде олардың
біршама өсетіндігі байқалды. Мұндай ортада жаңадан синтезделген
ДНК-ның құрамында кэдімгі азот болуға тиісті. Бүл бактерияның
бірінші үрпағының ДНК-сы орташа тығыздықта болуы керек себебі
оның молекулалары «будан», яғни бір тізбегі ауыр азотты (15 N),
екіншісі жеңіл азотты (14 N) болып келеді. Бактерияның екінші
ұрпағынан
бөлініп
алынған
ДНК
екі
түрлі
тығыздықтағы
молекулалардың қоспасы болу керек. ДНК молекуласының екі жеңіл
жіпшеден түратын жағының тығыздығы қалыпты, ал құрамына бір
ауыр және бір жеңіл тізбек енетін жағы жартылай тығыз болып
117
келеді. Сөйтіп, ДНК-ның екі еселену механизмінің Уотсон мен
Криктің пайымдауына сәйкес келетіндігі дэлелденді.
Достарыңызбен бөлісу: | 
