ნუკლეინის მჟავები მნიშვნელოვან როლს თამაშობს უჯრედში, უზრუნველყოფს მის სასიცოცხლო აქტივობას და რეპროდუქციას. ეს თვისებები შესაძლებელს ხდის მათ ვუწოდოთ მეორე ყველაზე მნიშვნელოვანი ბიოლოგიური მოლეკულები ცილების შემდეგ. ბევრი მკვლევარი პირველ ადგილზე დნმ-ს და რნმსაც კი აყენებს, რაც მათ მთავარ მნიშვნელობას სიცოცხლის განვითარებაში გულისხმობს. მიუხედავად ამისა, ისინი განზრახული არიან დაიკავონ მეორე ადგილი ცილების შემდეგ, რადგან სიცოცხლის საფუძველი სწორედ პოლიპეპტიდის მოლეკულაა.
ნუკლეინის მჟავები სიცოცხლის განსხვავებული დონეა, ბევრად უფრო რთული და საინტერესო, იმის გამო, რომ თითოეული სახის მოლეკულა ასრულებს თავის კონკრეტულ სამუშაოს. ეს უფრო დეტალურად უნდა იქნას განხილული.
ნუკლეინის მჟავების კონცეფცია
ყველა ნუკლეინის მჟავა (დნმ და რნმ) არის ბიოლოგიური ჰეტეროგენული პოლიმერები, რომლებიც განსხვავდება ჯაჭვების რაოდენობით. დნმ არის ორჯაჭვიანი პოლიმერული მოლეკულა, რომელიც შეიცავსევკარიოტული ორგანიზმების გენეტიკური ინფორმაცია. წრიული დნმ-ის მოლეკულები შეიძლება შეიცავდეს ზოგიერთი ვირუსის მემკვიდრეობით ინფორმაციას. ეს არის აივ და ადენოვირუსები. ასევე არსებობს დნმ-ის 2 განსაკუთრებული ტიპი: მიტოქონდრიული და პლასტიდური (ამოპოვებული ქლოროპლასტებში).
მეორეს მხრივ,
რნმ-ს აქვს მრავალი სხვა ტიპი, ნუკლეინის მჟავის განსხვავებული ფუნქციების გამო. არსებობს ბირთვული რნმ, რომელიც შეიცავს ბაქტერიების და ვირუსების უმეტესობის მემკვიდრეობით ინფორმაციას, მატრიქსს (ან მესენჯერ რნმ-ს), რიბოსომალს და ტრანსპორტს. ყველა მათგანი მონაწილეობს ან მემკვიდრეობითი ინფორმაციის შენახვაში ან გენის ექსპრესიაში. თუმცა, საჭიროა უფრო დეტალურად გავიგოთ, რა ფუნქციებს ასრულებენ ნუკლეინის მჟავები უჯრედში.
ორჯაჭვიანი დნმ-ის მოლეკულა
ამ ტიპის დნმ არის შესანიშნავი შენახვის სისტემა მემკვიდრეობითი ინფორმაციისთვის. ორჯაჭვიანი დნმ-ის მოლეკულა არის ერთი მოლეკულა, რომელიც შედგება ჰეტეროგენული მონომერებისგან. მათი ამოცანაა წყალბადის ბმების შექმნა სხვა ჯაჭვის ნუკლეოტიდებს შორის. თავად დნმ-ის მონომერი შედგება აზოტოვანი ფუძისგან, ორთოფოსფატის ნარჩენებისგან და ხუთნახშირბადოვანი მონოსაქარიდის დეზოქსირიბოზასგან. იმისდა მიხედვით, თუ რა ტიპის აზოტოვანი ბაზა უდევს დნმ-ის კონკრეტულ მონომერს, მას აქვს საკუთარი სახელი. დნმ მონომერების ტიპები:
- დეოქსირიბოზა ორთოფოსფატის ნარჩენით და ადენილის აზოტოვანი ფუძით;
- თიმიდინის აზოტოვანი ბაზა დეზოქსირიბოზათი და ორთოფოსფატის ნარჩენით;
- ციტოზინის აზოტის ბაზა, დეზოქსირიბოზა და ორთოფოსფატის ნარჩენი;
- ორთოფოსფატი დეზოქსირიბოზისა და გუანინის აზოტის ნარჩენებით.
წერილობით, დნმ-ის სტრუქტურის სქემის გასამარტივებლად, ადენილის ნარჩენი აღინიშნება როგორც "A", გუანინის ნარჩენი არის "G", თიმიდინის ნარჩენი არის "T" და ციტოზინის ნარჩენი არის "C". ". მნიშვნელოვანია გენეტიკური ინფორმაციის გადატანა ორჯაჭვიანი დნმ-ის მოლეკულიდან მესინჯერ რნმ-ში. მას აქვს რამდენიმე განსხვავება: აქ, როგორც ნახშირწყლების ნარჩენი, არის არა დეზოქსირიბოზა, არამედ რიბოზა და თიმიდილის აზოტოვანი ფუძის ნაცვლად, ურაცილი გვხვდება რნმ-ში.
დნმ-ის სტრუქტურა და ფუნქციები
დნმ აგებულია ბიოლოგიური პოლიმერის პრინციპზე, რომელშიც წინასწარ იქმნება ერთი ჯაჭვი მოცემული შაბლონის მიხედვით, მშობელი უჯრედის გენეტიკური ინფორმაციის მიხედვით. დნმ ნუკლეოტიდები აქ დაკავშირებულია კოვალენტური ბმებით. შემდეგ, კომპლემენტარობის პრინციპის მიხედვით, ერთჯაჭვიანი მოლეკულის ნუკლეოტიდებს უერთდებიან სხვა ნუკლეოტიდები. თუ ერთჯაჭვიან მოლეკულაში დასაწყისი წარმოდგენილია ნუკლეოტიდის ადენინით, მაშინ მეორე (შემავსებელ) ჯაჭვში იგი შეესაბამება თიმინს. გუანინი ავსებს ციტოზინს. ამრიგად, შენდება ორჯაჭვიანი დნმ-ის მოლეკულა. ის მდებარეობს ბირთვში და ინახავს მემკვიდრეობით ინფორმაციას, რომელიც კოდირებულია კოდონებით – ნუკლეოტიდების სამეულით. ორჯაჭვიანი დნმ-ის ფუნქციები:
- მშობლიური უჯრედიდან მიღებული მემკვიდრეობითი ინფორმაციის შენახვა;
- გენის ექსპრესია;
- მუტაციური ცვლილებების პრევენცია.
ცილებისა და ნუკლეინის მჟავების მნიშვნელობა
ითვლება, რომ ცილების და ნუკლეინის მჟავების ფუნქციები საერთოა, კერძოდ:ისინი მონაწილეობენ გენის ექსპრესიაში. თავად ნუკლეინის მჟავა მათი შენახვის ადგილია, ხოლო ცილა არის გენიდან ინფორმაციის წაკითხვის საბოლოო შედეგი. თავად გენი არის ქრომოსომაში შეფუთული ერთი ინტეგრალური დნმ-ის მოლეკულის განყოფილება, რომელშიც გარკვეული ცილის სტრუქტურის შესახებ ინფორმაცია ჩაწერილია ნუკლეოტიდების საშუალებით. ერთი გენი კოდირებს მხოლოდ ერთი ცილის ამინომჟავების თანმიმდევრობას. ეს არის ცილა, რომელიც განახორციელებს მემკვიდრეობით ინფორმაციას.
რნმ-ის ტიპების კლასიფიკაცია
ნუკლეინის მჟავების ფუნქციები უჯრედში ძალიან მრავალფეროვანია. და ისინი ყველაზე მრავალრიცხოვანია რნმ-ის შემთხვევაში. თუმცა, ეს მრავალფუნქციურობა მაინც შედარებითია, რადგან რნმ-ის ერთი ტიპი პასუხისმგებელია ერთ-ერთ ფუნქციაზე. ამ შემთხვევაში, არსებობს რნმ-ის შემდეგი ტიპები:
- ვირუსებისა და ბაქტერიების ბირთვული რნმ;
- მატრიცა (ინფორმაცია) RNA;
- რიბოსომური რნმ;
- მესინჯერი რნმ პლაზმიდი (ქლოროპლასტი);
- ქლოროპლასტის რიბოსომური რნმ;
- მიტოქონდრიული რიბოსომური რნმ;
- მიტოქონდრიული მესენჯერი რნმ;
- ტრანსფერული რნმ.
RNA ფუნქციები
ეს კლასიფიკაცია შეიცავს რნმ-ის რამდენიმე ტიპს, რომლებიც იყოფა მდებარეობის მიხედვით. თუმცა, ფუნქციური თვალსაზრისით, ისინი უნდა დაიყოს მხოლოდ 4 ტიპად: ბირთვული, ინფორმაციული, რიბოსომური და სატრანსპორტო. რიბოსომული რნმ-ის ფუნქციაა ცილის სინთეზი, რომელიც დაფუძნებულია მესენჯერი რნმ-ის ნუკლეოტიდურ თანმიმდევრობაზე. სადაცამინომჟავები „მიყვანილია“რიბოსომურ რნმ-მდე, „მიწებებულია“მესინჯერ რნმ-ზე, სატრანსპორტო რიბონუკლეინის მჟავის საშუალებით. ასე მიმდინარეობს სინთეზი ნებისმიერ ორგანიზმში, რომელსაც აქვს რიბოსომები. ნუკლეინის მჟავების სტრუქტურა და ფუნქციები უზრუნველყოფს როგორც გენეტიკური მასალის შენარჩუნებას, ასევე ცილის სინთეზის პროცესების შექმნას.
მიტოქონდრიული ნუკლეინის მჟავები
თუ თითქმის ყველაფერია ცნობილი უჯრედში ბირთვში ან ციტოპლაზმაში მდებარე ნუკლეინის მჟავების ფუნქციების შესახებ, მაშინ ჯერ კიდევ მცირე ინფორმაციაა მიტოქონდრიული და პლასტიდური დნმ-ის შესახებ. აქ ასევე ნაპოვნია სპეციფიური რიბოსომული და მესინჯერი რნმ. ნუკლეინის მჟავები დნმ და რნმ აქ გვხვდება ყველაზე ავტოტროფულ ორგანიზმებშიც კი.
შესაძლოა ნუკლეინის მჟავა შევიდა უჯრედში სიმბიოგენეზით. ამ გზას მეცნიერები ყველაზე მეტად მიიჩნევენ ალტერნატიული ახსნა-განმარტების არარსებობის გამო. პროცესი განიხილება შემდეგნაირად: სიმბიოზური ავტოტროფიული ბაქტერია უჯრედში გარკვეულ პერიოდში მოხვდა. შედეგად, ეს უჯრედი, რომელიც არ შეიცავს ბირთვს, ცხოვრობს უჯრედის შიგნით და უზრუნველყოფს მას ენერგიით, მაგრამ თანდათან იშლება.
ევოლუციური განვითარების საწყის ეტაპებზე, ალბათ, სიმბიოზურმა არაბირთვულმა ბაქტერიამ გადაიტანა მუტაციური პროცესები მასპინძელი უჯრედის ბირთვში. ეს საშუალებას აძლევდა გენებს, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან მიტოქონდრიული ცილების სტრუქტურის შესახებ ინფორმაციის შესანახად, მასპინძელი უჯრედის ნუკლეინის მჟავაში შეყვანა. თუმცა, ამჟამად რა ფუნქციებს ასრულებენ უჯრედში მიტოქონდრიული წარმოშობის ნუკლეინის მჟავები,ბევრი ინფორმაცია არ არის.
ალბათ, ზოგიერთი ცილა სინთეზირდება მიტოქონდრიაში, რომლის სტრუქტურა ჯერ კიდევ არ არის დაშიფრული მასპინძლის ბირთვული დნმ-ით ან რნმ-ით. ასევე სავარაუდოა, რომ უჯრედს სჭირდება ცილის სინთეზის საკუთარი მექანიზმი მხოლოდ იმიტომ, რომ ციტოპლაზმაში სინთეზირებული ბევრი ცილა ვერ აღწევს მიტოქონდრიის ორმაგ მემბრანაში. ამავდროულად, ეს ორგანელები გამოიმუშავებენ ენერგიას და, შესაბამისად, თუ ცილის არხი ან სპეციფიური გადამზიდავი არსებობს, ეს საკმარისი იქნება მოლეკულების მოძრაობისთვის და კონცენტრაციის გრადიენტის საწინააღმდეგოდ.
პლაზმიდური დნმ და რნმ
პლასტიდებს (ქლოროპლასტებს) ასევე აქვთ საკუთარი დნმ, რომელიც, სავარაუდოდ, პასუხისმგებელია მსგავსი ფუნქციების განხორციელებაზე, როგორც ეს მიტოქონდრიული ნუკლეინის მჟავების შემთხვევაშია. მას ასევე აქვს საკუთარი რიბოსომული, მესინჯერი და გადამტანი რნმ. უფრო მეტიც, პლასტიდები, მემბრანების რაოდენობის მიხედვით ვიმსჯელებთ და არა ბიოქიმიური რეაქციების რაოდენობით, უფრო რთულია. ხდება ისე, რომ ბევრ პლასტიდს აქვს მემბრანის 4 ფენა, რასაც მეცნიერები სხვადასხვანაირად ხსნიან.
ერთი რამ ცხადია: უჯრედში ნუკლეინის მჟავების ფუნქციები ჯერ ბოლომდე შესწავლილი არ არის. უცნობია, რა მნიშვნელობა აქვს მიტოქონდრიულ ცილოვან-სინთეზურ სისტემას და ანალოგიურ ქლოროპლასტიკური სისტემას. ასევე სრულიად გაუგებარია, რატომ სჭირდება უჯრედებს მიტოქონდრიული ნუკლეინის მჟავები, თუ ცილები (აშკარად არა ყველა) უკვე დაშიფრულია ბირთვულ დნმ-ში (ან რნმ, ორგანიზმიდან გამომდინარე). მიუხედავად იმისა, რომ ზოგიერთი ფაქტი გვაიძულებს დავეთანხმოთ, რომ მიტოქონდრიისა და ქლოროპლასტების ცილის სინთეზირების სისტემა პასუხისმგებელია იმავე ფუნქციებზე, როგორცდა ბირთვის დნმ და ციტოპლაზმის რნმ. ისინი ინახავენ მემკვიდრეობით ინფორმაციას, ამრავლებენ და გადასცემენ ქალიშვილურ უჯრედებს.
CV
მნიშვნელოვანია იმის გაგება, თუ რა ფუნქციებს ასრულებენ უჯრედში ბირთვული, პლასტიდური და მიტოქონდრიული წარმოშობის ნუკლეინის მჟავები. ეს ბევრ პერსპექტივას უხსნის მეცნიერებას, რადგან სიმბიოტური მექანიზმი, რომლის მიხედვითაც მრავალი ავტოტროფული ორგანიზმი გამოჩნდა, დღეს შეიძლება გამრავლდეს. ეს შესაძლებელს გახდის ახალი ტიპის უჯრედის მიღებას, შესაძლოა, ადამიანისაც კი. თუმცა ჯერ ნაადრევია საუბარი მრავალმემბრანული პლასტიდური ორგანელების უჯრედებში შეყვანის პერსპექტივებზე.
გაცილებით მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, რომ ნუკლეინის მჟავები პასუხისმგებელნი არიან უჯრედში თითქმის ყველა პროცესზე. ეს არის როგორც ცილის ბიოსინთეზი, ასევე უჯრედის სტრუქტურის შესახებ ინფორმაციის შენარჩუნება. უფრო მეტიც, ბევრად უფრო მნიშვნელოვანია, რომ ნუკლეინის მჟავები ასრულებენ მემკვიდრეობითი მასალის გადაცემის ფუნქციას მშობელი უჯრედებიდან ქალიშვილ უჯრედებში. ეს უზრუნველყოფს ევოლუციური პროცესების შემდგომ განვითარებას.
