ამ სტატიაში შეგიძლიათ გაიგოთ დნმ-ის ბიოლოგიური როლი. ასე რომ, ეს აბრევიატურა ყველასთვის ნაცნობია სკოლის სკამიდან, მაგრამ ყველას არ აქვს წარმოდგენა რა არის. სკოლის ბიოლოგიის კურსის შემდეგ მეხსიერებაში რჩება გენეტიკისა და მემკვიდრეობის მინიმალური ცოდნა, რადგან ბავშვებს ეს რთული თემა მხოლოდ ზედაპირულად ეძლევათ. მაგრამ ეს ცოდნა (დნმ-ის ბიოლოგიური როლი, მისი გავლენა სხეულზე) შეიძლება წარმოუდგენლად სასარგებლო იყოს.
დავიწყოთ იმით, რომ ნუკლეინის მჟავები ასრულებენ მნიშვნელოვან ფუნქციას, კერძოდ, ისინი უზრუნველყოფენ სიცოცხლის უწყვეტობას. ეს მაკრომოლეკულები წარმოდგენილია ორი ფორმით:
- დნმ (დნმ);
- RNA (RNA).
ისინი არიან სხეულის უჯრედების სტრუქტურისა და ფუნქციონირების გენეტიკური გეგმის გადამცემები. მოდით ვისაუბროთ მათზე უფრო დეტალურად.
დნმ და რნმ
მოდით დავიწყოთ იმით, თუ მეცნიერების რომელი დარგი ეხება ასეთ კომპლექსსკითხვები, როგორიცაა:
- მემკვიდრეობითი ინფორმაციის შენახვის პრინციპების შესწავლა;
- მისი განხორციელება;
- გადაცემა;
- ბიოპოლიმერების სტრუქტურის შესწავლა;
- მათი ფუნქციები.
ამ ყველაფერს მოლეკულური ბიოლოგია სწავლობს. ბიოლოგიურ მეცნიერებათა ამ დარგშია პასუხი კითხვაზე, თუ რა ბიოლოგიური როლი აქვს დნმ-ს და რნმ-ს.
ამ მაკრომოლეკულურ ნაერთებს, რომლებიც წარმოიქმნება ნუკლეოტიდებისგან, ეწოდება "ნუკლეინის მჟავები". სწორედ აქ ინახება ინფორმაცია სხეულის შესახებ, რომელიც განსაზღვრავს ინდივიდის განვითარებას, ზრდას და მემკვიდრეობას.
დეზოქსირიბონუკლეინის და რიბონუკლეინის მჟავის აღმოჩენა 1868 წელს მოხდა. შემდეგ მეცნიერებმა მოახერხეს მათი აღმოჩენა ლეიკოციტების ბირთვებში და ელვის სპერმატოზოვაში. შემდგომმა კვლევამ აჩვენა, რომ დნმ გვხვდება მცენარეული და ცხოველური ბუნების ყველა უჯრედში. დნმ-ის მოდელი წარმოდგენილი იქნა 1953 წელს და ნობელის პრემია აღმოჩენისთვის მიენიჭა 1962 წელს.
დნმ
მოდით დავიწყოთ ეს განყოფილება იმით, რომ სულ არის 3 ტიპის მაკრომოლეკულა:
- დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა;
- რიბონუკლეინის მჟავა;
- პროტეინები.
ახლა ჩვენ უფრო ახლოს მივხედავთ დნმ-ის სტრუქტურას, ბიოლოგიურ როლს. ასე რომ, ეს ბიოპოლიმერი გადასცემს მონაცემებს მემკვიდრეობის, განვითარების მახასიათებლების შესახებ არა მხოლოდ მატარებლის, არამედ ყველა წინა თაობის. დნმ-ის მონომერი არის ნუკლეოტიდი. ამრიგად, დნმ არის ქრომოსომების მთავარი კომპონენტი, რომელიც შეიცავს გენეტიკურ კოდს.
როგორ არის ამის გადაცემაინფორმაცია? მთელი აზრი მდგომარეობს ამ მაკრომოლეკულების საკუთარი თავის გამრავლების უნარში. მათი რიცხვი უსასრულოა, რაც შეიძლება აიხსნას მათი დიდი ზომით და შედეგად, სხვადასხვა ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის დიდი რაოდენობით.
დნმ სტრუქტურა
იმისათვის, რომ გავიგოთ დნმ-ის ბიოლოგიური როლი უჯრედში, აუცილებელია გაეცნოთ ამ მოლეკულის სტრუქტურას.
დავიწყოთ უმარტივესი, ყველა ნუკლეოტიდს მათ სტრუქტურაში აქვს სამი კომპონენტი:
- აზოტოვანი ბაზა;
- პენტოზა შაქარი;
- ფოსფატის ჯგუფი.
თითოეული ნუკლეოტიდი დნმ-ის მოლეკულაში შეიცავს ერთ აზოტოვან ბაზას. ეს შეიძლება იყოს აბსოლუტურად ნებისმიერი ოთხი შესაძლოდან:
- A (ადენინი);
- G (გუანინი);
- C (ციტოზინი);
- T (თიმინი).
A და G არის პურინები, ხოლო C, T და U (ურაცილი) არის პირამიდინები.
აზოტოვანი ფუძეების თანაფარდობის რამდენიმე წესი არსებობს, რომელსაც ჩარგაფის წესები ეწოდება.
- A=T.
- G=C.
- (A + G=T + C) შეგვიძლია ყველა უცნობი გადავიტანოთ მარცხენა მხარეს და მივიღოთ: (A + G) / (T + C)=1 (ეს ფორმულა ყველაზე მოსახერხებელია ამოცანების ამოხსნისას ბიოლოგია).
- A + C=G + T.
- მნიშვნელობა (A + C)/(G + T) მუდმივია. ადამიანებში ეს არის 0,66, მაგრამ, მაგალითად, ბაქტერიებში 0,45-დან 2,57-მდე.
თითოეული დნმ-ის მოლეკულის სტრუქტურა ორმაგ გრეხილ სპირალს წააგავს. გაითვალისწინეთ, რომ პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვები ანტიპარალელურია. ანუ ნუკლეოტიდის მდებარეობაერთ ძაფზე წყვილები საპირისპირო თანმიმდევრობითაა, ვიდრე მეორეზე. ამ სპირალის ყოველი შემობრუნება შეიცავს 10 ნუკლეოტიდურ წყვილს.
როგორ იკვრება ეს ჯაჭვები? რატომ არის მოლეკულა ძლიერი და არ იშლება? ეს ყველაფერი ეხება წყალბადურ კავშირს აზოტოვან ფუძეებს შორის (A და T შორის - ორი, G და C შორის - სამი) და ჰიდროფობიური ურთიერთქმედება.
ნაწილის ბოლოს მინდა აღვნიშნო, რომ დნმ არის ყველაზე დიდი ორგანული მოლეკულა, რომლის სიგრძე მერყეობს 0,25-დან 200 ნმ-მდე.
შემავსებლობა
მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ წყვილთა ობლიგაციებს. ჩვენ უკვე ვთქვით, რომ აზოტოვანი ფუძეების წყვილი იქმნება არა ქაოტური წესით, არამედ მკაცრი თანმიმდევრობით. ასე რომ, ადენინს შეუძლია მხოლოდ თიმინთან დაკავშირება, ხოლო გუანინი მხოლოდ ციტოზინს. წყვილების ეს თანმიმდევრული განლაგება მოლეკულის ერთ ჯაჭვში კარნახობს მათ განლაგებას მეორეში.
როდესაც რეპლიკაცია ან გაორმაგება ხდება ახალი დნმ-ის მოლეკულის ფორმირებისთვის, ეს წესი, რომელსაც ეწოდება "კომპლიმენტურობა", აუცილებლად დაცულია. შეგიძლიათ შეამჩნიოთ შემდეგი ნიმუში, რომელიც ნახსენები იყო ჩარგაფის წესების შეჯამებაში - შემდეგი ნუკლეოტიდების რაოდენობა იგივეა: A და T, G და C.
რეპლიკაცია
ახლა ვისაუბროთ დნმ-ის რეპლიკაციის ბიოლოგიურ როლზე. დავიწყოთ იმით, რომ ამ მოლეკულას აქვს საკუთარი თავის გამრავლების უნიკალური უნარი. ეს ტერმინი ეხება ქალიშვილის მოლეკულის სინთეზს.
1957 წელს შემოგვთავაზეს ამ პროცესის სამი მოდელი:
- კონსერვატიული (შენარჩუნებულია ორიგინალური მოლეკულა და იქმნება ახალი);
- ნახევრად კონსერვატიული(თავდაპირველი მოლეკულის მონოჯაჭვებად დაყოფა და თითოეულ მათგანს დამატებითი ფუძეების დამატება);
- დისპერსიული (მოლეკულური დაშლა, ფრაგმენტების რეპლიკაცია და შემთხვევითი შეგროვება).
რეპლიკაციის პროცესს აქვს სამი ეტაპი:
- დაწყება (დნმ-ის სექციების გადახვევა ჰელიკაზას ფერმენტის გამოყენებით);
- წელვა (ჯაჭვის გახანგრძლივება ნუკლეოტიდების დამატებით);
- შეწყვეტა (მიაღწია საჭირო სიგრძეს).
ამ რთულ პროცესს აქვს განსაკუთრებული ფუნქცია, ანუ ბიოლოგიური როლი - უზრუნველყოს გენეტიკური ინფორმაციის ზუსტი გადაცემა.
RNA
თუ რა არის დნმ-ის ბიოლოგიური როლი, ახლა ჩვენ გთავაზობთ გადავიდეთ რიბონუკლეინის მჟავის (ანუ რნმ) განხილვაზე.
მოდით, დავიწყოთ ეს განყოფილება იმით, რომ ეს მოლეკულა ისეთივე მნიშვნელოვანია, როგორც დნმ. ჩვენ შეგვიძლია მისი აღმოჩენა აბსოლუტურად ნებისმიერ ორგანიზმში, პროკარიოტულ და ევკარიოტულ უჯრედებში. ეს მოლეკულა ზოგიერთ ვირუსშიც კი შეინიშნება (საუბარია რნმ-ის შემცველ ვირუსებზე).
რნმ-ის გამორჩეული თვისებაა მოლეკულების ერთი ჯაჭვის არსებობა, მაგრამ, დნმ-ის მსგავსად, იგი შედგება ოთხი აზოტოვანი ფუძისგან. ამ შემთხვევაში ეს არის:
- ადენინი (A);
- ურაცილი (U);
- ციტოზინი (C);
- გუანინი (G).
ყველა რნმ იყოფა სამ ჯგუფად:
- მატრიცა, რომელსაც ჩვეულებრივ უწოდებენ ინფორმაციულს (შემცირება შესაძლებელია ორი ფორმით: mRNA ან mRNA);
- ტრანსპორტი (tRNA);
- რიბოსომული (rRNA).
ფუნქციები
დნმ-ის ბიოლოგიურ როლზე, მის სტრუქტურასა და რნმ-ის თავისებურებებთან დაკავშირებით, ჩვენ ვთავაზობთ გადავიდეთ რიბონუკლეინის მჟავების სპეციალურ მისიებზე (ფუნქციებზე).
დავიწყოთ mRNA ან mRNA, რომლის მთავარი ამოცანაა ინფორმაციის გადატანა დნმ-ის მოლეკულიდან ბირთვის ციტოპლაზმაში. ასევე, mRNA არის ცილის სინთეზის შაბლონი. რაც შეეხება ამ ტიპის მოლეკულების პროცენტს, ის საკმაოდ დაბალია (დაახლოებით 4%).
და რნმ-ის პროცენტი უჯრედში არის 80. ისინი აუცილებელია, რადგან ისინი რიბოზომების საფუძველია. რიბოსომული რნმ ჩართულია ცილის სინთეზსა და პოლიპეპტიდური ჯაჭვის შეკრებაში.
ადაპტერი, რომელიც აყალიბებს ჯაჭვის ამინომჟავებს - tRNA, რომელიც გადასცემს ამინომჟავებს ცილების სინთეზის ზონაში. პროცენტი უჯრედში არის დაახლოებით 15%.
ბიოლოგიური როლი
შეჯამება: რა არის დნმ-ის ბიოლოგიური როლი? ამ მოლეკულის აღმოჩენის დროს, ამ საკითხზე აშკარა ინფორმაციის მოწოდება არ შეიძლებოდა, მაგრამ ახლაც ყველაფერი არ არის ცნობილი დნმ-ისა და რნმ-ის მნიშვნელობის შესახებ.
თუ ვსაუბრობთ ზოგად ბიოლოგიურ მნიშვნელობაზე, მაშინ მათი როლი არის მემკვიდრეობითი ინფორმაციის გადაცემა თაობიდან თაობაში, ცილის სინთეზი და ცილის სტრუქტურების კოდირება.
ბევრი გამოთქვამს შემდეგ ვერსიას: ეს მოლეკულები დაკავშირებულია არა მხოლოდ ცოცხალი არსებების ბიოლოგიურ, არამედ სულიერ ცხოვრებასთან. თუ გჯერათ მეტაფიზიკოსების აზრს, მაშინ დნმ შეიცავს წარსული ცხოვრების გამოცდილებას და ღვთაებრივ ენერგიას.
