NUKLEIN KISLOTALAR VA OQSILLAR BIOSINTEZI
DNK va irsiyat. DNK biosintezi (replikatsiya)
DNKning qurilishi, biosintezi va vazifalarini o ‘rganish tarixi
umumbiologik jihatdan muhim bo‘lgan irsiyat muammosining yuzaga
kelishi va uni hal etish bilan bog‘liqdir.
XIX asrning oxiri va XX asm ing boshlaridagi genetik ham da
sitologik tadqiqotlar belgilarning nasldan-naslga o ‘tib b o rish i
xromosomalarga bog‘liqdir, degan xulosaga olib keldi. Belgilarning
nasldan-naslga o‘tib borishida xromosomaning ma’lum bir qismi - gen
bilan o‘tadigan biror irsiy belgini ajratsa bo‘ladi. Organizm barcha
belgilarining to'plamiga barcha xromosomalar genlarining to‘plami -
genotip to ‘g ‘ri keladi. Belgilarning nasldan-naslga o ‘tib b orish
mexanizmining izohi genotip o ‘z-o‘zini paydo qilib turadi, degan
tushunchani ham qamrab oladi. O ‘z-o‘zini paydo qilishi natijasida
hujayra genotipi ikki baravar ortadi va keyingi bo'linishda qiz
hujayralarning har biri to‘la genlar to'plamini oladi. Bu tushuncha mitoz
jarayonida xromosomalarning ikki baravar ortib, tarqalib b orish
manzarasiga asoslanadi.
Xromosomalar tarkibida oqsil va DNK bo'lganligi uchun irsiy
belgilarning nasldan-naslga o‘tib borishida shu moddalaming qaysi biri
ishtirok etadi, degan savol yuzaga keldi. XX asming 40-50-yillarida
irsiy axborot DNK molekulalari tomonidan nasldan-naslga o‘tib boradi
degan ko'pgina tajriba m a’lumotlari paydo bo‘ldi. Bakteriyalarda
parazitlik qilib yashovchi viruslar - bakteriofaglaming ko'payishini
o‘rganish ana shuning yorqin dalillaridan biri bo‘libxizmat qildi. Ichak
tayoqchasida ko‘payadigan 14 bakteriofag morfologiyasi ancha
murakkab bo‘lgan DNK va oqsil pardasidan tuzilgan. Fagning
ikosaedrik shakldagi boshchasi va ichi kovak silindrga o‘xshash dumi
mavjud. Boshchasida bitta RNK molekulasi zieh bo‘lib joylashgan,
dumining uchidan oltita ingichka ip chiqib keladi. Dumi qo‘sh devorli
b o iib , kattaroq diametrdagi naycha ichiga kiritib qo'yilgan naychaga
o ‘xshaydi. Bakteriyaga fag yuqish jarayoni molekulalar ishtiroki bilan
birma-bir davom etib boradigan murakkab hodisadir. Fag bakteriya
yuziga dumidagi iplari yordamida birikib oladi. Shunda dumning uchi
bakteriya pardasida mahkam o‘mashib qoladi. Fagning bakteriyaga
birikishi dumidagi iplari va dumi uchidagi oqsillaming bakteriya
devoridagi moddalar bilan komplementär tarzda o‘zaro ta’sir qilishiga
asoslangan. Keyin dumining tashqi nayi qisqarib, ichki nayi bakteriya
pardasi orqali o'tadi va boshchasidan shu parda orqali bakteriya ichiga
fag DNKsi «otilib tushadi», ayni vaqtda fagning oqsüli pardasi bakteriya
yuzasida qoladi. Binnuncha vaqtdan keyin o‘nlab daqiqalar bilan
o ‘lchanadigan bakteriyada endi oqsilli pardasi ham, uning ichida
joylashgan DNKsi ham bo‘ladigan necha yuzlab fag zarralari topiladi.
Bu jarayondan fagning tuzilishi to‘g‘risidagi axborotning hammasi
uning DNKsida b o ia r ekan degan xulosa kelib chiqadi.
Replikatsiya - genetik axborotni o‘tkazish usuli
Uotson - Krikning gipotezasiga asosan DNK qo'sh spiralining har
bir zanjiri komplementär qiz zanjirlar hosil qilishda qolip (matritsa)
vazifasini o‘taydi. Bunda ona DNKga o'xshash ikkita ikki zanjirli qiz
DNK molekulasi hosil bo ‘ladi, ularning har bir molekulasi bitta
o‘zgarmagan ona DNK zanjirini saqlaydi. Uotson - Krik gipotezasi
Met Mezelson va Franklin Stal tomonidan 1957-yilda bajarilgan
tajribalar bilan tasdiqlangan.
Tekshirish natijalari shuni ko‘rsatdiki, Uotson - Krik gipotezasiga
to‘la rioya qilgan holda har bir qiz DNK dupleksi hujayraning 2 ta
ko‘payish siklidan keyin bitta ona zanjir, bitta yangi hosil boigan DNK
qiz zanjirini saqlar ekan. Replikatsiyaning bunday mexanizmini yarim
konservativ replikatsiya deb ataldi, chunki har bir qiz DNKda faqat
bitta ona zanjir saqlangan. DNK replikatsiyasini yarim konservativ
mexanizmi ichak tayoqchalari ustida olib borilgan tajribalarda
tasdiqlandi. E coli kulturasi avlodlari birdan-bir azot manbai l5N I5NH4C1
li muhitda o'stiriladi. Natijada E coli hujayralarini tarkibiga kiradigan
barcha azot saqlovchi moddalar odatdagi ,4N saqlaydigan DNK tarkibida
15N saqlaydigan DNK ga nisbatan katta zichlikka ega boiadi va uni
saqlaydigan DNK ga nisbatan katta zichlikka ega bo‘lib, bu jarayonni
sentrifugalash y o ii bilan aniqlash mumkin (23-rasm).
23-rasm. DNK replikatsiyasi yarim k onservativ mexanizmini isbotlovchi
tajriba. Probirkada shtrixlab qo'ilgan jo y la r DNKning sentrifugalashdan
keingi holatini ko'rsatadi.
I5N - DNK si bor E coli nishonlamagan azot ( MN H4C1) ii muhitga
ko'chiribo'tkazilsa, birinchiavlodhujayralari “N -D N K va MN -D N K
zichliklari o‘rtasidagi oraliq zichlikka ega bo'ladi; ikkinchi avlod
hujayralarida ikki xil - oraliq zichlikda va yengil boiadigan DNK ( UN
- DNK) topiladi. Olingan natijalar bitta qiz DNKda ikkita ona zanjir,
ikkinchi DNKda ikkita yangi sintezlangan zanjirlar bo'lishi kerak deb
hisoblangan replikatsiyaning konservativ usulini inkor qildi. M.
Mezelson va F. Stal tajribalari replikatsiyaning dispers usulini - tasodifan
bog‘langan qiz DNKda qisqa ona zanjir DNK, yangi zanjir DNK
bo‘lishini ham inkor qilishga imkon berdi.
Eukariotik DNK replikatsiyasi bir vaqtda juda ko‘p nuqtalarda
birdaniga boshlanadi (ulaming soni mingdan ortiq bo'lishi mumkin).
Har bir shunday nuqtalardan qarama-qarshi tomonlarga birdaniga ikkita
replikativ ayri harakatlanadi. B un in g n atijasida eukariotik
xromosomaning replikatsiyasi bakterial xromosomaga nisbatan juda tez
sodir boMadi.
Replikatsiyada 1956-yilda Artur Kom berg tomonidan ochilgan
ferment DNK-polimeraza I ishtirok etadi. U DNK zanjiri oxiriga
dezoksiribonukleotid qoldiqlarini ketma-ket biriktirishini katalizlaydi,
bir vaqtda neorganik pirofosfat ajralib chiqadi:
Mg
(dNMP)n + dNTP <-> (nNMP)n+1
+
PP
->
DNK
uzaygan
DNK
DNKning sintezi 4 ta dezoksiribonukleotidtrifosfatlar bo‘lgan
taqdirdagina amalga oshiriladi, agarda ulardan bittasi boimasa ham
sintez sodir b o im a y d i. Ferment 4 ta dezoksiribonukleozid 51-
trifosfatlaming birontasini tegishli 5'-difosfat yoki 5-monofosfatlarga
almashtirilgan vaqtda ta’sir etmaydi. Shuningdek, ribonukleozid-5-
trifosfatlar bilan ham reaksiya ketmaydi. Mg+2 ionlarining boiishi shart.
DNK-polimeraza yangi dezoksiribonukleotidlarning kovalent
bogianishini katalizlaydi, u a-fosfat guruhning erkin 31 - gidroksil
oxiriga birikishi orqali amalga oshiriladi; demak, DNK zanjiri sintezi
5l -+31 yo‘nalishida amalga oshiriladi. DNK-polimeraza ta’siri uchun
qolip, tomizg‘i DNK boiishi shart.
DNK-polimeraza yangi DNK sintezini tomizg‘i DNKsiz amalga
oshira olmaydi. U mavjud zanjimi uzaytirishi mumkin va faqat matritsa
boigan taqdirdagina o‘z vazifasini bajaradi.
Nukleotidlar tomizg'i zanjirga qolip zanjirdagi nukleotidlar ketma-
ketligiga mos holda, Uotson - Krikning komplementarlik qoidasiga
rioya qilgan tartibda birikadilar. Qolip zanjiming qaysi qismida timin
joylashgan boisa, qiz zanjirida adenin birikadi va aksincha, xuddi shu
yo‘l bilan qolip zanjirda guanin qoldig'i boisa, uning to‘g‘risiga qiz
zanjirda sitozin birikadi va aksincha.
Lekin, hozirgi kungacha replikatsiya jarayoni haqida to iiq va aniq
ma’lumotlar yo‘q. Replikatsiya jarayonining barcha bosqichlari juda
tez va o‘ta aniqlik bilan kechadi. 20 ta replikativ ferment va omillardan
iborat boigan kompleksni DNK-replikaza sistemasi yoki replisoma deb
ataladi. 3 xil DNK-polimeraza - I, II, III mavjud. DNK zanjiri
elongatsiyasiga, asosan, DNK-polimeraza III javobgardir.
DNK-polimeraza I va DNK-polimeraza III uch xil fermentativ
faollikka egadirlar. Polimeraz faollikdan tashqari ular 5'-» 3' va 3'->
5 ‘ ekzonukleaz fao llik k a egadirlar, ya’ni ular DNK oxiridan
nukleotidlami uzib tashlashlari mumkin.
DNK- polimeraza Uning vazifasi hali m aium emas. Replikatsiya
davrida hosil boigan DNKning ko‘p qismi boiakchalar holatida boiadi.
Bu boiakchalar okazaki fragmentlari deb yuritiladi va 1000-2000
nukleotid qoldiqlarini o ‘zida saqlaydi. Bu fragmentlar uzlukli
replikatsiya natijasida hosil b o iib , keyinchalik bir-birlari bilan
bogianadilar.
DNKning bitta zanjiri uzluksiz 5'—
>31 yo‘nalishida replikatsiya
qilinadi, ya’ni replikativ ayri yo‘nalishi bo'yicha, bu zanjir boshlovchi
zanjir deb ataladi. Boshqa zanjir uzlukli, qisqa fragmentlar hosil qilib
sintezlanadi, yangi monomerlarning 3 ‘-oxiriga biriktiradi, ya’ni
replikativ ayri yo‘nalishiga qarama-qarshi. Keyin okazaki fragmentlari
bir-biri bilan topoizomeraza fermenti yordamida tikiladi va ortda
qoluvchi zanjimi hosil qiladi.
24-rasm . DNK- replikatsiyasining asosiy bosqichlari
Okazaki fragmentlarining sintezi uchun tom izg‘i sifatida qolip
DNKga komplementär bo'lgan RNKning kichik bo'laklari zarur. Bu
RNK 5'-> 3' yo‘nalishida ATF, GTF, STF, UTFlardan praymaza fermen ti
yordamida hosil bo‘ladi. Odatda RNK-tomizg‘i bir necha ribonukleotid
qoldiqlaridan iborat boMadi. Keyin ularga DNK-polimeraza III 1000-
2000 dezoksiribonukleotid qoldiqlarini ulaydi va Okazaki fragmentini
hosil qiladi, RNK tomizg‘i DNK polimeraza I ning 5 1—> 31 ekzonukleaza
faolligi asosida uzib tashlanadi (24-rasm).
Okazaki fragmenti ortda qoluvchi DNK zanjiriga DNK-ligaza
fermenti yordamida birikadi, reaksiya ATF ni sarflash bilan boradi, ya’ni
DNK-ligaza Okazaki fragm entlarini qolip DNK ga komplementär
ravishda bog‘laydi.
Qo‘sh spiralning qayta aylantirilishi va lkkala zanjiming bir-biri bilan
qayta bog‘lanib olmasligi uchun ma’lum masofada ushlab turilishi bir
necha maxsus oqsillar yordamida amalga oshiriladi.
Xelikaza (helix - spiral) fermenti DNKning r .plikativ ayri yaqinidagi
qisqa bo‘laklarini yechib beradi. Buning uchun 2 ATF gidrolizidan hosil
bo‘ladigan energiya kerak.
Har bir ajralgan zanjirga bir necha molekula DNKni bog‘lovchi oqsil
birikadi, u komplementär juftlar hosil bo‘lishi va qayta zanjirlaming
birikishiga to‘sqinlik qiladi.
Qisqa ajralish va birikishlar DNK-giraza fermenti yordamida sodir
bo'ladi. U xelikazaga replikatsiya uchun DNKni qayta aylantirishga
yordam beradi.
RNK matritsasida DNK sintezi
Nuklein kislotalar biokimyosida onkoviruslar tarkibida RNK
m atritsasida DNK molekulasini biosintezini katalizlovchi qayta
transkriptaza yoki revertaza RNKga bog'liq DNK polimeraza fermentini
ochilishi erishilgan yutuqlaridan biri hisoblanadi. Bu ferment prokariot
va eukariotlam i k o ‘p hujayralari, xususan leykoz hujayralar,
proliferatsiyalanuvchi embrional to‘qimalarda topilgan. Onkoviruslar
revertazasi Zn2+ ionlarini saqlaydi va Mn+2 hamda Mg+2 kationlari bilan
faollanadi. Taxminlar bo'yicha RNK m atritsasida DNK sintez
mexanizmi 3 bosqichni o‘z ichiga oladi. Birinchi bosqichda revertaza
fermenti virus RNK matritsasida komplementär DNK zanjirini
sintezlaydi, natijada gibrid molekula shakllanadi. Ikkinchi bosqichda
gibrid molekula kompleksidagi birlamchi virus RNKsi RNKaza fermenti
ta’sirida parchalanadi. Nihoyat, uchinchi bosqichda DNK zanjiri
matritsasida komplementär yangi DNK zanjirlari sintezlanadi. DNK-
polimerazalar ham revertaza faolligiga ega, masalan: E.coli fermenti
rRNK matritsasida DNKni sintezlash xususiyatiga o'xshash.
Qayta transkriptazani ochilishi nafaqat maliginizatsiya jarayonlarini
qonuniyatlarini ochishda ahamiyatga ega bo‘lib qolmasdan, balki barcha
tirik organizmlar haqidagi fanlar uchun ahamiyatga ega. Negaki
RNKdan DNKga biologiyani asosiy qonuniyatiga bo‘ysunmagan holda
irsiy axborotlami o‘tkazish mumkinligini ko'rsatadi.
DNK -> RNK -> oqsil hozirgi vaqtda tirik hujayralarda genetik
axborot o ‘tkazishining bu asosiy sxemasini yanada to‘liq shaklda ifoda
etishi mumkin:
Co
DNK
Transkriptsiya
Replikatsiya
Qaytar
transkriptsiya
=feR N K)
Translyatsiya
Oqsil
Replikatsiya
DNK va RNK atrofidagi strelkalar tirik sistemalarda tegishli
fermentlar ishtirokida moiekulalar o‘zining nusxasini hosil qilishi
mumkinligini ko'rsatadi.
1
hujayraga
tug'ri ketadlgen
DNKmiqdori
25-rasm. DNK sintezi va hujayra siklining fazalari
Replikatsiya va hujayra sikli fazalari
Hujayraning mitotik siklida DNK sintezi S fazasida bo'lib o'tadi.
G,
fazasi vaqtida odam somatik hujayralari giploid, ya’ni ikki nusha
genotipga ega bo‘ladi. S fazasi davomida DNK replikatsiyasi natijasida
shu nusxalardan har biri ikki baravar ko‘payadi va hujayra tetraploid
bo‘lib qoladi. Mitoz (M) vaqtida xromatin kondensatsiyalanib,
xromosomalar (tetraploid to ‘plam) hosil bo'lib boradi, keyingi
boiinishda esa diploid qiz hujayralar hosil bo‘ladi (25-rasm).
RNK biosintezi (transkripsiya)
Transkripsiya - DNKdan RNKga axborot ko‘chirish usuli
Transkripsiya deb DNKda joylashgan genetik axborotni RNKga
ko'chirish va keyinchalik RNKdan ribosomaga o‘tkazish jarayoniga
aytiladi. Transkripsiya qilinayotgan DNK boiagi transkripton deb
ataladi. Transkriptonlar uzunligi 300 nukleotiddan 10* nukletidgacha
b oiishi mumkin. Transkriptonning m aium qismlari turli funksiyalami
bajaradilar. Bir guruh qismlar axborotli, boshqalari axborot saqlamaydi.
Ko'pchilik Struktur genlarda, ayniqsa eukariotlarda, genetik axborot
uzlukli yozilgan. Struktur genlardagi axborot tutuvchi qismlar ekzonlar,
axborot tutmaydigan qismlar intronlar deb ataladi. Intronlar ekzonlarga
nisbatan ko‘pincha uzunroq boiadi va gen ichida intronlarga nukleotid
juftliklami ko‘p qismi to‘g‘ri keladi. Masalan: ovalalbumin genida 7
intron b o iib , umuman olganda 7700 juft asoslar saqlaydi, splaysingdan
keyin hosil boigan mRNK da esa faqatgina 1859 asoslar boiadi. Balki,
intronlar ekzonlar uchun qo'shim cha boshqaruvchilik vazifasini
o'tashlari mumkin.
Transkriptonning transkripsiya boshlanadigan qismi promotor deb
ataladi. Unga transkripsiyani yengillashtiruvchi oqsillar va RNK-
polimeraza birikadi.
Transkripton
i | e
i
e
i
e
Promotor
akseptor
zona
Struktur
genlar
terminator
Akseptor yoki boshqaruvchi zona bilan transkripsiyaga ta’sir etuvchi
turli boshqaruvchilar bogianishi mumkin. Akseptor zonadan keyin
intron va ekzonlami ketma-ketligini saqlagan Struktur sistron yoki genlar
keladi.
T ranskripton oxirida joylashgan nukleotidlar - terminator,
transkripsiyaning tamom boiganligi haqida axborot beradi.
Transkripsiya uchun zarur:
1. Transkripsiyaga uchraydigan DNK boiagi.
2. Ribonukleozidtrifosfatlar (ATF, GTF, UTF, STF).
3. DNKga bogiiq - RNK polimeraza.
RNK sintezini quyidägi sxema bilan tasvirlasa boiadi:
kATF + 1UTF + mUTF
+ nSTF
DNK,RNK-matritsa
RNK +
(k+l+m+n)H4P20,
RNK polim erazaning t a ’sir m exanizm i k o ‘p jih a td a n DNK
polimerazaning ta ’sir m exanizm iga to ‘g ‘ri keladi. Sintez 5 '—>3'
yo‘nalishida boradi va RNK. zanjiri DNK zanjiriga nisbatan qarama-
qarshi polyarlikga cga. Lekin o ‘ziga xos farqlar ham bor. E. Coli RNK-
polimerazasi nativ qo‘sh spiralli DNK bo‘lganda faollik k o ‘rsatadi, in
vitro tajribalarda DNK ikkala zanjiridan RNK-polimeraza nusxa oladi,
in vivo DNKni faqat bir zanjiri transkripsiyalanadi. RNK-polimeraza
nativ DNK bir zanjiri bilan m a’lum nuqtada bog‘lanadi, natijada
chegaralangan qismida bispiral struktura yechiladi va RNK sintezlanadi.
DNK-polimerazaga o ‘xshab, ferment praymer bo‘lishini talab etmaydi.
Transkripsiya mexanizmi 3 bosqichdan iborat (26-rasm):
1. Initsiatsiya.
2. Elongatsiya.
3. Terminatsiya.
Initsiatsiya promotorga DNK-ga b o g iiq RNK-polimeraza birikishi
natijasida sodir bo'ladi. Eukariotlarda uchta RNK-polimeraza - 1, II, III
bor. Bu oqsillar bir necha subbirlikdan iborat b o ‘lib, bir-biridan
transkripsiya spetsifikligi bilan farqlanadi.
RNK-polimeraza 15,8; 18; 28 S rRNK genlarining transkripsiyasiga
RNK-polimeraza II - mRNK,
RNK-polimeraza III -tR N K va 5S rRNK o'tm ishdoshlarining
sinteziga javobgar.
RNK-polimeraza doimo polinukleotid zanjimi 5‘-> 3 ‘ y o ‘nalishida
uzaytiradi, shuning uchun 5' - oxir har doim trifosfat (f-f-f), 3' oxir
erkin -OH saqlaydi. Barcha RNK zanjirlari sintezi yoki fFfAdan, yoki
fffGdan boshlanadi.
Elongatsiya RNK polimerazaning qolip DNK yuzasida siljishi
natijasida vujudga keladi. Har bir keyingi nukleotid DNK qolipdagi
komplementär asos bilan bog‘lanadi. RNK-polimeraza uni uzayotgan
RNK zanjiri bilan fosfodiefir bog‘i yordamida bog'laydi. Elongatsiya
tezligi 1 sekundda 40-50 nukleotidni tashkil etadi.
Terminatsiya RNK polimeraza DNKdagi stop-signallar hisoblangan
n u k leo tid k e tm a -k e tlik la rig a y etg an d an k ey in s o d ir b o ‘ladi.
Transkriptonda shunday stop-signallar bo‘lib poli(A) ketma-ketliklar
hisoblanadi. Maxsus terminatsiya faktori - Q faktor topilgan, u oqsil
bo‘lib transkripsiyani uzadi.
Sintezlangan RNK DNKdan ajraladi va u DNK transkriptonining
to‘liq nusxasidir. Demak, yangi sintezlangan RNKda axborot saqlovchi
va axborot saqlamaydigan qismlar mavjud. Shuning uchun birlamchi
transkript RNKning o‘tmishdoshi deb ataladi.
Ikki zanjirti DNK
26-rasm.
RNK biosintez bosqilalari
Transkripsiyadan keyin RNKning yetilishi
Transkripsiyadan keyingi davrda RNK yetiladi.
RNKning 3 xil o'tmishdoshlari tafovut etiladi:
1. mRNK o'tmishdoshi yoki geterogen yadro RNKsi (gyaRNK).
2. rRNK o‘tmishdoshi.
3. tRNK o‘tmishdoshi.
4. Qalpoqchani hosil qilish (kepirlash).
Yadroda RNKning barcha o ‘tmishdoshlari transkripsiyadan keyingi
yetilish yoki protsessing bosqichini o‘taydilar. Bu jarayon ushbu holatni
o ‘z ichiga oladi:
1.
Pre-RNKdan axborotsiz qism lami uzib tashlash.
2.
Uzilgan axborotli qismlami biriktirish - splaysing.
3.
RNK 51 va 3 1 oxirlarini modifikatsiya qilish.
Kichik yadro RNKsining (kyaRNK) intronlami uzish va ekzonlarni
biriktirishdagi roli: intron oxiridagi asoslar kyaRNK asoslari bilan
komplementär bog'lanadilar. Ekzonlam ing birikishi bilan boradigan
jarayon intronning uzilishiga olib keladi. kyaRNK 100 nukleotiddan
iborat.
Splaysing - ekzonlarning fe rm e n ta tiv b irik ish i.
m -R N K
m olekulasida nukleotidlar ketm a-ketligi GU juftligidan ( 5 ‘-o x ir)
boshlanadi va AG juftlik (3‘-oxir) bilan tugaydi. Bu ketm a-ketliklar
splaysing fermentlari uchun tan ib olish saytlari (joy lari) b o ‘lib
hisoblanadi. (5 1) GU, AG(3‘) ketm a-ketliklar tRNK o'tm ishdoshlarida
ochilmaganligi sababli 2 tur
splaysing
fermentlari - mRNK va tRNK
uchun mavjudligi taxmin qilinmoqda.
Yetilgan tRNK shakllarining paydo bo‘lishi nukleazalar yordam ida
uzib tashlashdan tashqari purin va pirimidin asoslarini modifikatsiyaga
uchrashini talab etadi. Bunday m odifikatsiya o ‘z ichiga 60 va undan
ortiq reaksiyalarni oladi.
Purin va pirimidin asoslari modifikatsiyalanganda metillanish, q o ‘sh
bog‘laming to'yintirilishi (S-5 va S-6) va h.k. amalga oshiriladi. M isol
sifatida tirozin t-R N K ning
yetilishini keltirish mum kin.
Uning o‘tmishdoshi 129 ta
nukleotidni saqlaydi, y a ’ni
yetilgan t-RNKga nisbatan
44 ta k o ‘proq n u k le o tid
saqlaydi. F ragm entlarning
uzilishi nukleaza yordam ida
amalga oshiriladi.Ribosomal
RNKlar 45 S ga ega b o ig a n
o ‘tm ishdoshd an
h o s il
bo‘ladi (27-rasm).
K epirlash d a 7 -m e til-
guanozin qoldig‘i trifosfat
b o g ‘i y o rdam ida m R N K
molekulasi 51- oxiriga bog‘lanadi. Poliadenilat m-RNK 3 '- oxiriga 100
dan 200 gacha AMF qoldiqlari va AA UAA fragmentlarini ketm a-ket
fermentativ biriktirishdan iboratdir. «Kep» qo‘shilishi yadroda b o ‘ladi,
45S o'tmishdosh
5,8S, 16S, 28S - RNK ketm a-
ketliklarida ko’p qoldiqlarning
metillamshi
- f f l
A
M etil guruhlar
Nukleazalar yordamida
parchalanish va qisqansh
5
,
8
$
rRNK
27-rasm. DNK replikatsiya va
transkriptsiya
poliadenillash esa yoki yadroda, yoki sitoplazmada bo‘ladi. Riboza 2'-
g id ro k sil guruhini va AM F N 6- atomlarini m etillanishi mRNK
molekulasi sitoplazmaga o ‘tgandan keyin sodir bo‘ladi. «Kep» mRNK
molekulasidagi tegishli nishdan himoya qilishi mumkin.
Jarayon asosan yadroda sodir b o ‘ladi, lekin ko‘pchilik hollarda RNK
yadrodan sitoplazmaga o ‘tganda u yerda davom etishi mumkin.
B archa yetilgan RNKlar yadrodan sitoplazmaga oqsillar bilan
kom pleks holatida transportlanadi. Oqsillar ulami parchalanishdan
saqlaydi va o'tkazilishini yengillashtiradi.
Oqsil biosintezi (translyatsiya)
Irsiy axborotlami o ‘tkazish mexanizmi, yoki genlar ekspresiyasiga,
tran sly atsiy a jarayoni b evosita aloqador bo ‘lib, bunda «nuklein
kislotalam ing to‘rt harfli tili, oqsilni yigirma harfli nutqiga» aylanadi.
Boshqacha qilib aytganda, translyatsiya davrida ribosomalarda oqsil
sin te z la n a d i. Bu ja ra y o n d a m RNKda nukleotidlarni ketm a-ket
joylashishini oqsilni birlam chi qurilishini, ya’ni sintezlangan oqsil
m o le k u la sid a alohida am inokislotalarni ketm a-ket tartib bilan
joylashishini belgilaydi.
Hujayradan tashqari sistemada oqsil sintezini amalga oshirish uchun
z a ru r b o ‘lgan sharoitlarning tahliliga to‘xtalib o ‘tamiz. 50-yillar
boshlarida ishlab chiqilgan 3 eksperimental yondoshishlar oqsil sintezi
haqidagi zamonaviy tushunchalami shakllanishida asosini tashkil etadi.
Birinchidan, R Zamechkin va uning xodimlari tomonidan nishonlangan
aminokislotalardan foydalanib o ‘tkazilgan tekshiruvlarda oqsil sintez
b o ‘ladigan joy masalasi hal etildi; u ribosoma bo ‘lib chiqdi. I5N-
aminokislotalami kalamushlarga yuborilganda va jigar hujayrasi turli
o rg a n ellalarid a differensial sentrifuglash usuli bilan oqsillarni
radioaktivligini turli vaqt mobaynida aniqlash, radioaktiv nishon eng
avvalo mikrosomalarda va faqat keyingina boshqa organellalarda
aniqlanishi ko‘rsatildi. Ikkinchidan, sitozol oqsil sintezlash sistemasiga
ATFni q o ‘shish am inokislotalarni «faolligini» va ularning RNKni
term ostabil va eruvchi shakli bilan bog‘lanishi, natijada aminoatsil-
tR N K kom pleksini hosil b o ‘lishiga olib kelgan. Bu jarayonni
kataüzlovchi fermentlar aminoatsil-tRNK-sintetazalar deb nomlangan.
U chm chidan, adaptor RNKlarning translyatsiya jarayonidagi o ‘rni
aniqlangan.
Oqsil sintezlovchi sistema o ‘z ichiga oqsil molekulasi tarkibiga
kiruvchi barcha 20 aminokislotalarni; ma’lum ferment va m a’lum
aminokislotalarga spetsifik bo‘lgan minimum 20 turli tRNK; kam ida
20ta turli aminoatsil-tRNK-sintetazalar; ribosomalar (aniqrog‘i 4-12
monoribosoma va ularga birikkan mRNKdan iborat polisomalar); ATF
va ATFni generatsiyalovchi ferm entlar sistemasi; ribosomada oqsil
sintezini initsiatsiya va elongatsiya bosqichlarida ishtirok etuvchi GTF;
0,005-0,008 M eritmali Mg+2 ionlari; oqsil strukturasi haqida axb orot
saqlovchi mRNK; translyatsiyani turli bosqichlarida qatnashuvchi oqsil
omillarini oladi.
Ribosomalar
M a’lumki, tirik organizmlar hujayralaming strukturasiga qarab 2
guruhga - prokariot va eukariotlarga bo'linadilar. P ro k a rio tla r
membrana bilan o ‘raigan yadro va mitoxondriya yoki xloroplastlam i
saqlamaydi; ular asosan mikroorganizmlar uchun xosdir. Hayvon va
o‘simliklar, shuningdek, qo‘ziqorinlar, membrana bilan o‘raigan yadro,
shuningdek mitoxondriya (ba’zi hollarda xloroplastlar ham) va boshqa
hujayra organellalarini saqlaydi.
Ikkala tur hujayralarda ribosomalar bo ‘ladi, eukariot ribosomalari
(molyar og‘irligi 4 ,2 1 06) katta o ich am li (diametri 23 nm), prokariot
ribosom alariga (molyar og'irligi 2 ,5 -106,diametri 8 nm) nisbatan.
Odatda, ribosomalami sentrifugada sedimentatsiya qilish tezligi bilan
xarakterlanadi, ular Svedberg birliklarida S-konstanta sedimentatsiyasi
bilan belgilanadi. S kattaligi nafaqat boiakchalar o'lchamiga, balki
ulaming shakli va solishtirmaog‘irligiga bog'liqdir, chunki u oicham iga
proporsional emasdir. Ribosomalar soni mikrob hujayralarda taxminan
104, prokariotlarda e s a - 1 0 5.
Kimyoviy tuzilishi jihatidan ribosomalar nukleoproteinlar b o ‘lib,
RNK va oqsildan tarkib topgan 80 S ribosoma ulami teng miqdorda
saqlaydi hamda prokariotlami 70 S ribosom asida RNK va oqsilni
miqdori 65 va 35%ni tashkil etadi. RNK ribosomasini ribosamal RNK
deb ataladi va rRNK deb belgilanadi. 80 va 70 S ribosomalar 2 ta
subbirliklardan iborat boiib, ularni elektron mikrosko‘pda yoki M g h:
ionlarini past konsentratsiyali eritmalari bilan ishlov bergandan keyin
k o ‘rish mumkin. Bunday sharoitlarda ribosom alar subbirliklarga
dissotsiatsiyalanadi. Ular bir-biridan ultratsentrifuga yordam ida
ajratilishi mumkin. Subbirliklami biri o ich am i bo'yicha ikkinchisiga
nisbatan 2 marta kattadir. 70 S ribosoma subbirliklarini S kattaligi 50 S
va 30 S ga teng, 80 S ribosomalarda u 60 S va 40 S dir. E. Coli da katta
va kichik subbirliklar 34 va 21 tadan oqsil, 23 S va 5 S bo‘lgan 2
molekula rRNKni katta subbirlikda va 16 S rRNKni kichik subbirlikda
saqlaydi. Ribosomal oqsillar nafaqat ajratilgan, balki sékvenirlangan
hamdir. Molekulyar og‘irligini turliligi bilan farqlanadi (6000 dan 75000
gacha). Barcha 55 bakterial ribosomal oqsillar polipeptid sintezida
ferment yoki uni komponentlari sifatida qatnashadilar, lekin ularning
ko'pchiligini bajaradigan vazifasi aniqlanmagan. 23 S va 5 S RNKlar
3200 va 120 tadan nukleotid saqlaydi, 16 S RNKda esa 1540 nukleotid
mavjuddir. Eukariot hujayra ribosoma subbirliklari tuzilishi juda
murakkab, ular tarkibida 4 xil rRNK va 70 xildan ortiq oqsillar ikkala
subbirligida bo‘lib, katta subbirlik (60 S) 3 ta turli rRNKlar saqlaydi:
28 S (4700 nukleotid), 5,8 S (160 nukleotid) va 5 S (120 nukleotid),
hamda 49 xil oqsil bo‘ladi. Kichik subbirlik (40 S) faqat lta molekula
18 S rRNK va 33 ga yaqin oqsil saqlaydi. Eukariotik ribosomalar tarkibiy
qismlari biologik vazifalari polipeptid zanjir sintezi bilan bog‘liq boiib,
lekin ulami aniq vazifalari yetarli darajada yoritilmagan.
M a’lumki, yadroda DNK yuzasida sintezlanuvchi umumiy bo'lgan
barcha tur RNKlar o‘tmishdoshidan rRNK hosil bo'ladi. Ribosomal
oqsillar sitoplazmada hosil bo‘lib, keyin yadrogacha o‘tkaziladi, u yerda
ribosom al bo'lakchalar oqsillar va tegishli rRNKlami o ‘z-o‘zidan
birikishi natijasida hosil bo'ladi. Birlashgan subbirliklar birgalikda yoki
alohida yadro membranasi teshiklari orqali sitoplazmaga o'tkaziladi.
U yerda oqsil sintezida bevosita ishtirok etadigan ribosomalar mRNK
bilan polisoma yoki poliribosoma hosil qiladi.
Genetik kod va uning tarkibi
Bir gen - bir oqsil (bir sistron - b i r polipeptid zanjir) konsepsiyasi
m a ’lum ferm entning sin tezlan ish in i nazorat qiluvchi genning
y o ‘qligidan kelib chiquvchi nasliy metabolik yetishmovchiliklami
o 'rg an ish natijasida k elib chiqadi. Bunday nasliy kasalliklarga:
fenilketonuriya, tirozinoz, albinizm va boshqalar kiradi. Bularda genning
o'zgarish i m etabolik yetishm ovchilikka olib keladi. Bir genning
mutatsiyasi bir spetsifik ferment aktivligining yo‘qolishiga olib keladi.
Bu m a’lumotlar »bir gen — bir ferment» konsepsiyasini taklif etishga
asos bo‘ldi. Bunday tekshirishlar mutant viruslar, bakteriyalar, yuqori
o ‘simlik va hayvonlarda ham o ‘tkazilgan. Hozirgi vaqtda bu konsepsiya
»bir gen - bir polipeptid zanjir» deb o'zgartirilgan, chunki ko‘p zanjirli
oqsillar har xil xromosomalarda joylashgan bir necha genlar nazoratida
sintezlanadilar.
DNK va polipeptid zanjir kollineardir, ya’ni aminokislota kodlarining
DNKda joylashish tartibi aminokislotaning oqsil polipeptid zanjirida
joylashish tartibi bilan bir xil bo‘ladi. Bu mRNK uchun ham taalluqlidir.
Genetik xaritaning va aminokislota ketma-ketligining qat’iy kollinearligi
triptofan sintetazaning strukturasini o'rganishda aniqlangan.
Genetik axborotni o'tkazish 3 bosqichda boradi:
10-jadval
Genetik kod jadvali
ikkinchi asos
U
C
A
G
u
uuu
1
D.
uuc
; Phe
UUA
UUG / Leu
ucu
1
UCC l Ser
UCA
be
UCG
J
UAU \ T
UAC f T^r
UAA i
UAG jSTO P
UGU ) r .
UOC
UGA STOP
UGG lrp
U
C
A
G
c
cuu "i
cuc
1
,
CUA f Leu
CUG )
CCU 1
CCA f p"
CCG
J
CAU 'k ,
CAC
CAA V ,
CAG J < jln
CGU ^
COA
Ar9
CGG
J
U
C
A
Q
A
<
«
<
ACU
)
Dostları ilə paylaş: |