Nuklein kislotalar, tuzilishi va vazifalari

3. Nuklein kislotalarning tuzilish darajalari. 3¹, 5¹- fosfodiefir bog`lari bilan bog`langan mononukleotidlarning to`g`ri chiziqli polinukleotid zanjiriga DNK va RNK ning birlamchi strukturasi deyiladi. DNK va RNK birlamchi strukturasining tuzilish negizi bir xil: bir mononukleotid pentozasining har bir 3¹-gidroksil guruhi ikkinchi mononukleotid pentozasining 5¹-gidroksil guruhi bilan kovalent bog` orqali bog`langan. Shu sababdan 3¹, 5¹-difosfodiefirli bog`lar deb ataladi. DNK va RNK to`g`ri chiziqlarining uzunligi uning zanjiri tarkibidagi mononukleotidlar soniga bog`liq bo`lib, ikkita uchga ega bo`ladi: ulardan birinchisi 3¹-uchi, ikkinchisi esa 5¹-uchi deb ataladi.

Hujayradagi nuklein kislotalar zanjirining yig`ilishida 5¹-trifosfatlar boshlang`ich material bo`lganligi sababli zanjirning 5¹-uchki tomoni trifosfat, 3¹-uchki tomoni esa erkin gidroksil guruhi tutadi. Nuklein kislotalar zanjiri qutblidir. Ular 5¹→ 3¹ va 3¹→5¹ yo`nalishda bo`lishi mumkin.

DNK ning genetik “matni” nukleotid tripletlari yordamida tuzilgan kodli “so`zlar”dan iborat bo`lib, kodogenlar deb ataladi. RNK ning barcha turlari birlamchi strukturasi to`g`risida ma’lumot saqlovchi DNK qismlariga struktura genlari deyiladi.

Nuklein kislotalarning birlamchi strukturasi ularning yuqori darajada tuzilishini, ya’ni ikkilamchi va uchlamchi strukturalarini belgilaydi.

DNK ning ikkilamchi strukturasi. DNK molekulalari nukleotidlari tarkibi uchun ularning ajratib olingan manbasidan qat’iy nazar muhim umumiy qonuniyatlari ham ma’lum. Bu qonuniyatlar ularni kash etgan olim sharafiga Chargaff qoidalari deb ataladi. Ular quyidagilardan iborat:

1. Purin asoslari (A+G) soni pirimidin asoslari (S+T) ga teng, ya’ni purinlarni pirimidinlarga nisbati birga teng: A+G/S+T =1.

2. Adenin qoldiqlarining soni timin qoldiqlari soniga teng, ya’ni adeninning timinga nisbati birga teng ( A = T yoki A/T = 1).

3. Guanin qoldiqlarining soni sitozin qoldiqlarining soniga teng (G = S yoki G/S = 1).

4. DNK tarkibidagi 6-aminoguruhlar soni 6-ketoguruhlar soniga teng: G + T = A+S.

5. Faqat A + T va G + S yig`indilari o`zgaruvchan. Agar A + T > G + S bo`lsa, bu AT-turli DNK; agar G + S > A + T bo`lsa, bu GS - turdagi DNK bo`ladi.

Bu qoidadan DNK tuzilishi uchun purin va pirimidin asoslarining qat’iy tartibda mos kelishi (juftlashishi) emas, balki umuman timinning adenin bilan sitozinning guanin bilan mos kelishi nazarda tutilgan. Nukleotidlarning molekulyar massasi 330 ga, qo`sh nukleotidlarniki esa 660 ga teng. 1953 yilda Uotson va Krik qo`sh spiral nomini olgan DNK ning ikkilamchi strukturasi modelini kashf etdilar.

Uotson va Krik taklif qilgan DNK ning qo`sh spiral modeliga binoan, DNK faraz etiladigan o`q atrofida bir-biriga o`ralgan komplementar, ya’ni bir-biriga mos keladigan, ammo bir xil bo`lmagan burama shakldagi ikkita zanjirdan tuzilgan. Bu ikki burama polinukleotid uglevod - fosfat zanjirini hosil qilib, ularga spiral ichida azot asoslari tortilgandir. Ikki zanjir azot asoslari orasida paydo bo`lgan vodorod bog`lari orqali ushlab turiladi. Zanjirlar bir-biriga mos kelishi uchun birinchisining purin asosi qarshisiga ikkinchisining pirimidini bo`lishi shart. Adenin bilan timin o`rtasida ikkita, guanin bilan sitozin o`rtasida esa uchta vodorod bog`lari hosil bo`ladi. Vodorod bog`lari faqat adenin bilan timin va guanin bilan sitozin orasida hosil bo`ladi, shuning uchun bir zanjirdagi asoslarning tarkibi ikkinchi zanjirdagi asoslarning tartibini, ikkinchi zanjirda ularning birin-ketin kelishini belgilaydi. Asoslarning bunday mos kelishiga komplementarlik deyiladi.

Qo`shni azot asoslari orasidagi o`zak uzunasiga 0,34 nm ga teng va ularning biri ikkinchisiga nisbatan 36° ga buralgan. Binobarin, bitta to`la spiral 10 ta qo`sh asosni, ya’ni 10 ta nukleotidni o`z ichiga oladi va 3,4 nm uzunlikda bo`ladi. Spiralning diametri 2 nm ga teng. Ikki zanjir bir-biriga antiparallel, chunki dezoksiribozalar orasida fosfatdiefir bog`lari bir zanjirda 5¹→ 3¹ yo`nalishda, ikkinchisida esa 3¹→5¹ yo`nalishda o`qiladi.

DNK molekulasining boshqa (A va S) shakllari ham kashf etilgan. Ular Uotson va Krik taklif qilgan shakl – strukturadan spiraldagi qo`sh asoslarni faraz etiladigan o`qqa egilish burchagi va ularning soni tomonidan bir oz farqlanadilar. Lekin bunday DNK larning miqdori va bajaradigan funktsiyasi bo`yicha hissasi katta emas.

Ba’zi virus DNK lari yakka zanjirli tuzilishga ega. Yakka va qo`sh zanjirli DNK molekulalari ikki uchi ulangan halqa shaklida ham bo`ladilar. DNK ning bunday xillari asosan bakteriyalarda va mitoxondriyalarda mavjud.

DNK ning uchlamchi strukturasi qo`sh spiralli molekulaning qo`shimcha buralishi natijasida hosil bo`ladi. U superspiral yoki egilgan qo`sh spiral ko`rinishida bo`ladi.

RNK ning ikkilamchi va uchlamchi strukturalari. RNK bir zanjirli molekuladan iborat, shu sababli uning ikkilamchi va uchlamchi strukturalari doimiy emas. RNK ning hamma turlari DNK ning bir zanjirini nusxasi bo`lib, tarkibida palindromlar saqlagan qismlaridan nusxa ko`chirilganda RNK molekulalarida shpilkalar hosil bo`lishiga olib keladi.

mRNK bioximik G.P.Georgiyev tomonidan kashf etilgan bo`lib, ular hujayrada o`tmishdoshi – pre-mRNK dan hosil bo`ladi. Pre-mRNK DNK qismlarining nusxasiga ega bo`lganligi uchun uning ikkilamchi strukturasi shpilkali va to`g`ri chiziqli bo`ladi. Pre-mRNK ning yetilish jarayonida shpilkalar fermentlar ta’siriga uchraydi va mRNK hosil bo`ladi. Nukleotidlar tripletlari mRNK ning kodli elementi bo`lib, kodon deb aytiladi. Har bir kodon ma’lum bir aminokislotaga mos keladi. mRNK ning ikkilamchi strukturasi egilgan zanjir shaklida, uchlamchi strukturasi esa katushkaga o`ralgan ipsimon shaklda bo`lib, bunda transport oqsili – informofer alohida o`rin tutadi.

tRNK ning ikkilamchi strukturasi “beda bargi” ko`rinishiga ega. U tRNK ning ma’lum bir qismlaridagi zanjirning ichki komplementar nukleotidlarining juftlashishi oqibatida kelib chiqadi. tRNK ning nukleotidlar orasida vodorod bog`lari hosil qilmaganlari halqa (petlya) shaklida yoki to`g`ri chiziqli bo`g`inlar hosil qiladi. tRNK da quyidagi struktura qismlari farq qilinadi:

1. Aksteptor shoxchasi to`rtta to`g`ri joylashgan nukleotidlardan tashkil topgan bo`lib, ulardan uchtasi hamma turdagi RNK larda bir xil tartibda – SSA ko`rinishiga ega. Bunda adenozinning 3¹ - OH gidroksili erkin. Unga aminokislotaning karboksil guruhi birikadi, tRNK ning bu qismi aktseptor deb nomlanishi ham shundan kelib chiqqan. Adenozinning 3¹ - OH gidroksil guruhi bilan bog`langan aminokislotani tRNK oqsil sintezi amalga oshadigan ribosomalarga yetkazib beradi.

2. Antikodonli halqa odatda ettita nukleotiddan hosil bo`ladi. Har bir tRNK o`zining maxsus antikodoniga ega. tRNK ning antikodoni komplementarlikka asosan mRNK kodoni bilan juftlashadi. Kodon-antikodonning o`zaro ta’siri polipeptid zanjirining ribosomalarda yig`ilishida aminokislotalarning yig`ilishida aminokislotalarning joylashish tartibini belgilab beradi.

3. Psevdouridilli halqa 7 ta nukleotiddan iborat va albatta o`zida psevdouridil kislota qoldig`ini tutadi. Bu halqa tRNK ning ribosoma bilan bog`lanishida ishtirok etadi deb taxmin qilinadi.

4. Digidrouridinli yoki D-halqa odatda 8-12 ta nukleotiddan tashkil topgan bo`lib, ularning orasida digidrouridinning bir nechta qoldiqlari bo`ladi. D-halqa aminokislota o`zining transport RNK sini tanishida aminoatsil – tRNK – sintetaza bilan bog`lanishi uchun zarur deb hisoblanadi.

5. Qo`shimcha halqa turli xil tRNK larda o`lchami va nukleotidlar tarkibi bo`yicha har xil bo`ladi.

tRNK ning uchlamchi strukturasi beda bargi shaklida emas, balki bukilib buralgan shaklda bo`ladi, bunda beda bargining halqali yaproqchalari qo`shimcha van-der-vaals bog`lari orqali bog`langan holda o`ralgan bo`ladi:

rRNK egilgan zanjirning birikishidan hosil bo`lgan spiralli uchastkalar ko`rinishidagi ikkilamchi strukturaga ega. rRNK ning uchlamchi strukturasi ribosomaning skeleti bo`lib hisoblanadi. U tayoqcha yoki kalava shakliga ega. Uning ichki tomoniga ribosoma oqsillari tegib turadi.