Molekulyar biologiyada problemlərin həlli. Tamamlayıcı azotlu əsaslar arasında hidrogen bağlarının əmələ gəlməsi

Molekulyar genetika – irsiyyətin molekulyar səviyyədə öyrənilməsi ilə məşğul olan genetikanın bir qolu.

Nuklein turşuları. DNT replikasiyası. Şablon sintez reaksiyaları

Nuklein turşuları (DNT, RNT) 1868-ci ildə isveçrəli biokimyaçı İ.F. Mişer. Nuklein turşuları monomerlərdən - nukleotidlərdən ibarət xətti biopolimerlərdir.

DNT - quruluşu və funksiyaları

DNT-nin kimyəvi quruluşu 1953-cü ildə amerikalı biokimyaçı C.Watson və ingilis fiziki F.Crick tərəfindən deşifrə edilmişdir.

DNT-nin ümumi quruluşu. DNT molekulu bir-birinin ətrafında və ümumi ox ətrafında spiral şəklində bükülmüş (şək. 11) 2 zəncirdən ibarətdir. DNT molekullarında 200-dən 2x10-a qədər 8 cüt nukleotid ola bilər. DNT spiralı boyunca qonşu nukleotidlər bir-birindən 0,34 nm məsafədə yerləşir. Spiralın tam dönüşü 10 əsas cütü əhatə edir. Onun uzunluğu 3,4 nm-dir.

düyü. 11 . DNT struktur diaqramı (ikiqat sarmal)

DNT molekulunun polimerliyi. DNT molekulu - bioploimer kompleks birləşmələrdən - nukleotidlərdən ibarətdir.

DNT nukleotidinin quruluşu. DNT nukleotidi 3 vahiddən ibarətdir: azotlu əsaslardan biri (adenin, quanin, sitozin, timin); deoksiriboza (monosakkarid); fosfor turşusu qalığı (şək. 12).

Azotlu əsasların 2 qrupu var:

purinlər - iki benzol halqası olan adenin (A), guanin (G);

pirimidin - bir benzol halqası olan timin (T), sitozin (C).

DNT aşağıdakı növ nukleotidləri ehtiva edir: adenin (A); guanin (G); sitozin (C); timin (T). Nukleotidlərin adları onları təşkil edən azotlu əsasların adlarına uyğun gəlir: adenin nukleotidi - adenin azotlu əsası; guanin nukleotid azotlu əsas guanin; sitozin nukleotid azotlu əsas sitozin; timin nukleotid azotlu əsas timin.

İki DNT zəncirinin bir molekulda birləşməsi

Bir zəncirin A, G, C və T nukleotidləri müvafiq olaraq digər zəncirin T, C, G və A nukleotidləri ilə bağlıdır. hidrogen bağları. A və T arasında iki hidrogen rabitəsi, G və C arasında isə üç hidrogen rabitəsi əmələ gəlir (A=T, G≡C).

A - T və G - C əsas cütlərinə (nukleotidlər) tamamlayıcı deyilir, yəni. bir-birinə uyğundur. Tamamlayıcılıq- bu qoşalaşmış DNT zəncirlərində nukleotidlərin bir-birinə kimyəvi və morfoloji uyğunluğudur.

5 ’ 3 ’

1 2 3

3’ 5’

düyü. 12 DNT cüt spiralının bölməsi. Nukleotidin quruluşu (1 – fosfor turşusu qalığı; 2 – dezoksiriboza; 3 – azotlu əsas). Hidrogen bağlarından istifadə edərək nukleotidləri birləşdirir.

DNT molekulunda zəncirlər antiparalel, yəni onlar əks istiqamətlərə yönəldilmişdir ki, bir zəncirin 3' ucu digər zəncirin 5' ucu ilə üzbəüz yerləşir. DNT-də genetik məlumat 5' ucundan 3' ucuna qədər olan istiqamətdə yazılır. Bu zəncir hissi DNT adlanır,

çünki genlərin yerləşdiyi yer budur. İkinci iplik - 3'-5' genetik məlumatın saxlanması üçün standart kimi xidmət edir.

DNT-dəki müxtəlif əsasların sayı arasında əlaqə 1949-cu ildə E.Çarqaff tərəfindən qurulmuşdur.Çarqaff müəyyən etmişdir ki, müxtəlif növlərin DNT-sində adeninin miqdarı timin miqdarına, quaninin miqdarı isə onun miqdarına bərabərdir. sitozin.

E.Çarqaff qaydası:

DNT molekulunda A (adenin) nukleotidlərinin sayı həmişə T (timin) nukleotidlərinin sayına və ya ∑ A-nın ∑ T = 1 nisbətinə bərabərdir. G (quanin) nukleotidlərinin cəmi C (sitozin) nukleotidlərinin cəminə və ya ∑ G-nin ∑ C = 1 nisbətinə bərabərdir;

purin əsaslarının cəmi (A+G) pirimidin əsaslarının cəminə (T+C) və ya ∑ (A+G) ilə ∑ (T+C)=1 nisbətinə bərabərdir;

DNT sintezi üsulu - replikasiya. Replikasiya, fermentlərin nəzarəti altında nüvədə həyata keçirilən DNT molekulunun özünü çoxaltma prosesidir. DNT molekulunun özündən razı qalması baş verir tamamlayıcılığa əsaslanır– qoşalaşmış DNT zəncirlərində nukleotidlərin bir-birinə ciddi uyğunluğu. Replikasiya prosesinin başlanğıcında DNT molekulu müəyyən bir sahədə (şək. 13) açılır (despiral) və hidrogen bağları ayrılır. Fermentin iştirakı ilə hidrogen bağlarının qopmasından sonra yaranan zəncirlərin hər birində DNT polimerazları DNT-nin qız zənciri sintez olunur. Sintez üçün material hüceyrələrin sitoplazmasında olan sərbəst nukleotidlərdir. Bu nukleotidlər iki ana DNT zəncirinin nukleotidlərinə tamamlayıcı şəkildə düzülür. DNT polimeraza fermenti DNT şablon zəncirinə tamamlayıcı nukleotidlər əlavə edir. Məsələn, bir nukleotidə A polimeraza şablon zəncirinə bir nukleotid əlavə edir T və müvafiq olaraq, nukleotid G - nukleotid C (şəkil 14). Tamamlayıcı nukleotidlərin çarpaz əlaqəsi bir fermentin köməyi ilə baş verir DNT ligazaları. Beləliklə, DNT-nin iki qızı öz-özünə çoxalma yolu ilə sintez olunur.

Bir DNT molekulundan yaranan iki DNT molekulu yarı mühafizəkar model, çünki onlar köhnə ana və yeni qız zəncirindən ibarətdir və ana molekulunun dəqiq surətidir (şək. 14). Replikasiyanın bioloji mənası irsi məlumatın ana molekuldan qız molekuluna dəqiq ötürülməsindədir.

düyü. 13 . Bir fermentdən istifadə edərək bir DNT molekulunun unspiralizasiyası

1

düyü. 14 . Replikasiya bir DNT molekulundan iki DNT molekulunun əmələ gəlməsidir: 1 – qız DNT molekulu; 2 – ana (valideyn) DNT molekulu.

DNT polimeraza fermenti yalnız DNT zəncirində 3' –> 5' istiqamətdə hərəkət edə bilər. DNT molekulunda tamamlayıcı zəncirlər əks istiqamətə yönəldildiyindən və DNT polimeraza fermenti DNT zənciri boyunca yalnız 3’–>5’ istiqamətdə hərəkət edə bildiyindən yeni zəncirlərin sintezi antiparalel gedir ( antiparalellik prinsipinə əsasən).

DNT lokalizasiya yeri. DNT hüceyrə nüvəsində və mitoxondrilərin və xloroplastların matrisində olur.

Hüceyrədə DNT-nin miqdarı sabitdir və 6,6x10 -12 q təşkil edir.

DNT-nin funksiyaları:

Genetik məlumatın nəsillər boyu molekullara və - RNT-yə saxlanması və ötürülməsi;

Struktur. DNT xromosomların struktur əsasıdır (xromosom 40% DNT-dir).

DNT-nin növ spesifikliyi. DNT-nin nukleotid tərkibi bir növ meyar kimi xidmət edir.

RNT, quruluşu və funksiyaları.

Ümumi quruluş.

RNT bir polinükleotid zəncirindən ibarət xətti biopolimerdir. RNT-nin ilkin və ikincili strukturları var. RNT-nin ilkin strukturu bir zəncirli molekuldur, ikincil quruluş isə xaç şəklinə malikdir və t-RNT üçün xarakterikdir.

RNT molekulunun polimerliyi. Bir RNT molekulunda 70-dən 30.000-ə qədər nukleotid ola bilər. RNT-ni təşkil edən nukleotidlər aşağıdakılardır: adenil (A), guanil (G), sitidil (C), urasil (U). RNT-də timin nukleotidi urasil (U) ilə əvəz olunur.

RNT nukleotidinin quruluşu.

RNT nukleotidinə 3 vahid daxildir:

azotlu əsas (adenin, guanin, sitozin, urasil);

monosaxarid - riboza (riboza hər bir karbon atomunda oksigen ehtiva edir);

fosfor turşusu qalığı.

RNT sintezi üsulu - transkripsiya. Transkripsiya, replikasiya kimi, şablon sintezinin reaksiyasıdır. Matris DNT molekuludur. Reaksiya DNT zəncirlərindən birində komplementarlıq prinsipinə əsasən gedir (şək. 15). Transkripsiya prosesi müəyyən bir yerdə DNT molekulunun despiralizasiyası ilə başlayır. Transkripsiya edilmiş DNT zəncirinin tərkibinə daxildir təşviqatçı - bir RNT molekulunun sintezinin başladığı bir qrup DNT nukleotidləri. Promotora bir ferment bağlanır RNT polimeraza. Ferment transkripsiya prosesini aktivləşdirir. Komplementarlıq prinsipinə görə hüceyrə sitoplazmasından transkripsiya edilmiş DNT zəncirinə gələn nukleotidlər tamamlanır. RNT polimeraza nukleotidlərin bir zəncirdə düzülməsini və RNT molekulunun əmələ gəlməsini aktivləşdirir.

Transkripsiya prosesində dörd mərhələ var: 1) RNT polimerazanın promotorla bağlanması; 2) sintezin başlanğıcı (başlanğıc); 3) uzanma – RNT zəncirinin böyüməsi, yəni nukleotidlər bir-birinə ardıcıl olaraq əlavə olunur; 4) sonlanma – mRNT sintezinin tamamlanması.

düyü. 15 . Transkripsiya sxemi

1 – DNT molekulu (iki zəncirli); 2 – RNT molekulu; 3-kodonlar; 4 - təşviqatçı.

1972-ci ildə Amerika alimləri - virusoloq H.M. Temin və molekulyar bioloq D. Baltimor şiş hüceyrələrində viruslardan istifadə edərək əks transkripsiyanı kəşf etdilər. Əks transkripsiya– RNT-dən DNT-yə genetik məlumatın yenidən yazılması. Proses bir fermentin köməyi ilə baş verir əks transkriptaza.

Funksiyasına görə RNT növləri

Messenger RNT (i-RNT və ya m-RNT) genetik məlumatı DNT molekulundan zülal sintezi yerinə - ribosoma köçürür. Nüvədə RNT polimeraza fermentinin iştirakı ilə sintez olunur. Hüceyrədəki bütün növ RNT-nin 5%-ni təşkil edir. mRNT-də 300-dən 30.000-ə qədər nukleotid var (RNT-lər arasında ən uzun zəncir).

Transfer RNT (tRNA) amin turşularını protein sintezi yerinə, ribosoma nəql edir. Xaç formasına malikdir (şəkil 16) və 70-85 nukleotiddən ibarətdir. Onun hüceyrədəki miqdarı hüceyrənin RNT-nin 10-15%-ni təşkil edir.

düyü. 16. t-RNT-nin strukturunun sxemi: A–G – hidrogen rabitəsi ilə bağlanmış nukleotid cütləri; D – amin turşusunun bağlanma yeri (akseptor yeri); E - antikodon.

3. Ribosomal RNT (r-RNT) nüvədə sintez olunur və ribosomların bir hissəsidir. Təxminən 3000 nukleotid daxildir. Hüceyrənin RNT-nin 85%-ni təşkil edir. Bu tip RNT nüvədə, ribosomlarda, endoplazmatik retikulumda, xromosomlarda, mitoxondrial matriksdə və həmçinin plastidlərdə olur.

Sitologiyanın əsasları. Tipik problemlərin həlli

Problem 1

DNT-də 50 sitozin nukleotidi varsa, bu, bütün nukleotidlərin 10% -ni təşkil edirsə, DNT-də nə qədər timin və adenin nukleotidi var.

Həll. DNT-nin qoşa zəncirində komplementarlıq qaydasına görə, sitozin həmişə guanini tamamlayır. 50 sitozin nukleotidi 10% təşkil edir, buna görə də Chargaff qaydasına görə, 50 guanin nukleotidi də 10% və ya (∑C = 10%, onda ∑G = 10%) təşkil edir.

C + G nukleotid cütünün cəmi 20% -dir

Nukleotid cütünün cəmi T + A = 100% - 20% (C + G) = 80%

DNT-də nə qədər timin və adenin nukleotidinin olduğunu öyrənmək üçün aşağıdakı nisbəti etmək lazımdır:

50 sitozin nukleotidi → 10%

X (T + A) →80%

X = 50x80:10=400 ədəd

Çarqaff qaydasına görə, ∑A= ∑T, buna görə də ∑A=200 və ∑T=200.

Cavab: DNT-də timin və adenin nukleotidlərinin sayı 200-dür.

Problem 2

DNT-dəki timin nukleotidləri nukleotidlərin ümumi sayının 18%-ni təşkil edir. DNT-də olan digər növ nukleotidlərin faizini müəyyənləşdirin.

Həll.∑Т=18%. Çarqafın ∑T=∑A qaydasına görə, buna görə də adenin nukleotidlərinin payı da 18% (∑A=18%) təşkil edir.

T+A nukleotid cütünün cəmi 36% (18% + 18% = 36%) təşkil edir. Bir cüt GiC nukleotidləri var: G+C = 100% –36% = 64%. Quanin həmişə sitozinə tamamlayıcı olduğundan, onların DNT-dəki məzmunu bərabər olacaq,

yəni ∑ Г= ∑Ц=32%.

Cavab verin: Quaninin tərkibi, sitozin kimi, 32% təşkil edir.

Problem 3

DNT-nin 20 sitozin nukleotidi nukleotidlərin ümumi sayının 10%-ni təşkil edir. DNT molekulunda neçə adenin nukleotidi var?

Həll. DNT-nin ikiqat zəncirində sitozinin miqdarı guaninin miqdarına bərabərdir, buna görə də onların cəmi: C + G = 40 nukleotiddir. Nukleotidlərin ümumi sayını tapın:

20 sitozin nukleotidi → 10%

X (nükleotidlərin ümumi sayı) →100%

X=20x100:10=200 ədəd

A+T=200 – 40=160 ədəd

Adenin timin üçün tamamlayıcı olduğundan, onların tərkibi bərabər olacaq,

yəni 160 ədəd: 2=80 ədəd və ya ∑A=∑T=80.

Cavab verin: DNT molekulunda 80 adenin nukleotidi var.

Problem 4

Sol zəncirinin nukleotidləri məlumdursa, DNT-nin sağ zəncirinin nukleotidlərini əlavə edin: AGA – TAT – GTG – TCT

Həll. Verilmiş bir sol zəncir boyunca DNT-nin sağ zəncirinin qurulması tamamlayıcılıq prinsipinə uyğun olaraq həyata keçirilir - nukleotidlərin bir-birinə ciddi uyğunluğu: adenoniya - timin (A-T), guanin - sitozin (G-C). Buna görə də DNT-nin sağ zəncirinin nukleotidləri aşağıdakı kimi olmalıdır: TCT - ATA - CAC - AGA.

Cavab verin: DNT-nin sağ zəncirinin nukleotidləri: TCT – ATA – TsAC – AGA.

Problem 5

Transkripsiya edilmiş DNT zənciri aşağıdakı nukleotid sırasına malikdirsə, transkripsiyanı yazın: AGA - TAT - TGT - TCT.

Həll. mRNT molekulu DNT molekulunun zəncirlərindən birində tamamlayıcılıq prinsipinə əsasən sintez olunur. Transkripsiya edilmiş DNT zəncirindəki nukleotidlərin sırasını bilirik. Buna görə də mRNT-nin tamamlayıcı zəncirini qurmaq lazımdır. Yadda saxlamaq lazımdır ki, RNT molekulunda timin əvəzinə urasil var. Beləliklə:

DNT zənciri: AGA – TAT – TGT – TCT

mRNA zənciri: UCU – AUA – ACA – AGA.

Cavab verin: i-RNT-nin nukleotid ardıcıllığı aşağıdakı kimidir: UCU – AUA – ACA – AGA.

Problem 6

Əks transkripsiyanı yazın, yəni i-RNT zəncirində aşağıdakı nukleotid ardıcıllığı varsa, təklif olunan i-RNT fraqmentinə əsaslanaraq ikiqat zəncirli DNT molekulunun fraqmentini qurun:

GCG – ACA – UUU – UCG – TsGU – AGU – AGA

Həll.Əks transkripsiya mRNT-nin genetik koduna əsaslanan DNT molekulunun sintezidir. DNT molekulunu kodlayan mRNT aşağıdakı nukleotid sırasına malikdir: GCH - ACA - UUU - UCG - TsGU - AGU - AGA. Onu tamamlayan DNT zənciri: CGC – TGT – AAA – AGC – GCA – TCA – TCT. İkinci DNT zənciri: HCH–ACA–TTT–TCG–CHT–AGT–AGA.

Cavab verin: tərs transkripsiya nəticəsində DNT molekulunun iki zənciri sintez olundu: CGC - TTG - AAA - AGC - GCA - TCA və GCH - ACA - TTT - TCG - CGT - AGT - AGA.

Genetik kod. Protein biosintezi.

Gen– bir spesifik zülalın ilkin quruluşu haqqında genetik məlumatı ehtiva edən DNT molekulunun bölməsi.

Bir genin ekzon-intron quruluşueukariotlar

təşviqatçı– fermentin bağlandığı DNT bölməsi (uzunluğu 100 nukleotidə qədər) RNT polimeraza, transkripsiya üçün zəruridir;

2) tənzimləmə zonası– gen aktivliyinə təsir edən zona;

3) genin struktur hissəsi– zülalın ilkin quruluşu haqqında genetik məlumat.

Zülalın ilkin quruluşu haqqında genetik məlumat daşıyan DNT nukleotidləri ardıcıllığı - ekzon. Onlar həmçinin mRNT-nin bir hissəsidir. Zülalın ilkin quruluşu haqqında genetik məlumat daşımayan DNT nukleotidlərinin ardıcıllığı - intron. Onlar mRNT-nin bir hissəsi deyillər. Transkripsiya zamanı xüsusi fermentlərin köməyi ilə i-RNT-dən intronların nüsxələri kəsilir və ekzonların surətləri bir-birinə tikilərək i-RNT molekulunu əmələ gətirir (şək. 20). Bu proses adlanır qoşma.

düyü. 20 . Birləşmə nümunəsi (ökaryotlarda yetkin mRNT-nin əmələ gəlməsi)

Genetik kod - polipeptid zəncirindəki amin turşularının ardıcıllığına uyğun gələn DNT və ya RNT molekulunda nukleotid ardıcıllığı sistemi.

Genetik kodun xüsusiyyətləri:

Üçlük(ACA – GTG – GCH…)

Genetik koddur üçlü, 20 amin turşusunun hər biri üç nukleotid ardıcıllığı ilə kodlandığından ( üçlü, kodon).

64 növ nukleotid üçlüyü var (4 3 =64).

Unikallıq (spesifiklik)

Genetik kod birmənalı deyil, çünki hər bir fərdi nukleotid üçlüyü (kodon) yalnız bir amin turşusunu kodlayır və ya bir kodon həmişə bir amin turşusuna uyğun gəlir (Cədvəl 3).

Çoxluq (artıqlıq və ya degenerasiya)

Eyni amin turşusu bir neçə üçlü (2-dən 6-ya qədər) kodlaşdırıla bilər, çünki 20 protein əmələ gətirən amin turşusu və 64 üçlü var.

Davamlılıq

Genetik məlumatın oxunması soldan sağa bir istiqamətdə baş verir. Bir nukleotid itirilərsə, oxunduqda onun yerini qonşu tripletdən ən yaxın nukleotid tutacaq, bu da genetik məlumatın dəyişməsinə səbəb olacaq.

Çox yönlülük

Genetik kod bütün canlı orqanizmlər üçün ümumidir və eyni üçlüklər bütün canlı orqanizmlərdə eyni amin turşusunu kodlayır.

Başlanğıc və terminal üçlüyü var(başlanğıc üçlüyü - AUG, terminal üçlü UAA, UGA, UAG). Bu tip üçlüklər amin turşularını kodlamır.

Üst-üstə düşməyən (diskretlik)

Genetik kod üst-üstə düşmür, çünki eyni nukleotid eyni vaxtda iki qonşu üçlüyün bir hissəsi ola bilməz. Nukleotidlər yalnız bir üçlüyə aid ola bilər və əgər onlar başqa üçlüyə çevrilsələr, genetik məlumat dəyişəcək.

Cədvəl 3 – Genetik kod cədvəli

Qeyd: amin turşularının qısaldılmış adları beynəlxalq terminologiyaya uyğun olaraq verilmişdir.

Protein biosintezi

Protein biosintezi - plastik mübadiləsi növü fermentlərin təsiri altında canlı orqanizmlərdə meydana gələn hüceyrədə olan maddələr. Protein biosintezindən əvvəl matris sintezi reaksiyaları (replikasiya - DNT sintezi; transkripsiya - RNT sintezi; tərcümə - zülal molekullarının ribosomlarda yığılması) baş verir. Protein biosintezi prosesində 2 mərhələ var:

transkripsiya

yayım

Transkripsiya zamanı nüvənin xromosomlarında yerləşən DNT-də olan genetik məlumat RNT molekuluna ötürülür. Transkripsiya prosesi başa çatdıqdan sonra mRNT nüvə membranındakı məsamələr vasitəsilə hüceyrə sitoplazmasına daxil olur, 2 ribosomal alt bölmə arasında yerləşir və zülal biosintezində iştirak edir.

Tərcümə genetik kodun amin turşuları ardıcıllığına çevrilməsi prosesidir. Translation hüceyrənin sitoplazmasında ER (endoplazmatik retikulum) səthində yerləşən ribosomlarda baş verir. Ribosomlar orta diametri 20 nm olan, böyük və kiçik alt hissələrdən ibarət sferik qranullardır. mRNT molekulu iki ribosomal subunit arasında yerləşir. Tərcümə prosesində amin turşuları, ATP, mRNT, t-RNT və amin-asil t-RNT sintetaza fermenti iştirak edir.

Kodon- bir amin turşusunu kodlayan üç ardıcıl yerləşmiş nukleotiddən ibarət DNT molekulunun və ya mRNT bölməsi.

Antikodon– üç ardıcıl nukleotiddən ibarət və i-RNT molekulunun kodonunu tamamlayan t-RNT molekulunun bölməsi. Kodonlar müvafiq antikodonları tamamlayır və hidrogen bağlarından istifadə edərək onlara bağlanır (şək. 21).

Protein sintezi ilə başlayır AUG kodonu başlayın. Ondan ribosom

mRNT molekulu boyunca üçqat üçlük hərəkət edir. Amin turşuları genetik koda uyğun olaraq verilir. Onların ribosomdakı polipeptid zəncirinə inteqrasiyası t-RNT-nin köməyi ilə baş verir. t-RNT-nin (zəncir) ilkin strukturu formaca xaça bənzəyən ikinci dərəcəli struktura çevrilir və eyni zamanda onda nukleotidlərin tamamlayıcılığı saxlanılır. tRNT-nin aşağı hissəsində amin turşusunun bağlandığı qəbuledici yer var (şək. 16). Amin turşularının aktivləşdirilməsi bir fermentin köməyi ilə həyata keçirilir aminoasil tRNA sintetaza. Bu prosesin mahiyyəti ondan ibarətdir ki, bu ferment amin turşusu və ATP ilə qarşılıqlı əlaqədə olur. Bu vəziyyətdə, bu ferment, bir amin turşusu və ATP ilə təmsil olunan üçlü bir kompleks meydana gəlir. Amin turşusu enerji ilə zənginləşir, aktivləşir və qonşu amin turşusu ilə peptid bağları yaratmaq qabiliyyətini əldə edir. Amin turşularının aktivləşdirilməsi prosesi olmadan amin turşularından polipeptid zənciri əmələ gələ bilməz.

tRNT molekulunun əksinə, yuxarı hissəsində üçlü nukleotidlər var. antikodon, onun köməyi ilə tRNT onun tamamlayıcı kodonuna bağlanır (şək. 22).

İlk t-RNT molekulu aktivləşdirilmiş amin turşusu ilə antikodonunu i-RNT kodonuna bağlayır və bir amin turşusu ribosomda bitir. Sonra ikinci tRNT öz antikodonu ilə mRNT-nin müvafiq kodonuna birləşir. Bu halda, ribosomda artıq 2 amin turşusu var, onların arasında peptid bağı yaranır. Birinci tRNT ribosomdakı polipeptid zəncirinə bir amin turşusu verən kimi ribosomu tərk edir. Sonra dipeptidə 3-cü amin turşusu əlavə olunur, üçüncü tRNT tərəfindən gətirilir və s. Protein sintezi terminal kodonlarından birində - UAA, UAG, UGA-da dayanır (şək. 23).

1 – mRNT kodonu; kodonlarUCGUCG; CUACUA; CGU -Mərkəzi Dövlət Universiteti;

2- tRNT antikodon; antikodon GAT - GAT

düyü. 21 . Tərcümə mərhələsi: mRNT kodonu müvafiq tamamlayıcı nukleotidlər (əsaslar) tərəfindən tRNT antikodonuna cəlb olunur.

İki DNT zəncirinin bağlanması, onun siklləşməsi zamanı DNT zəncirlərinin əlaqələrinin formalaşması prosesidir. Bir cüt və ya daha çox polimer zənciri bağlandıqda, onlar müxtəlif növ qarşılıqlı əlaqə yarada bilərlər. Xüsusilə, bir-birinə bağlanma DNT-nin dairəvi qapalı şəklində olan qoşa sarmal zəncirləri tərəfindən əmələ gəlir (burada DNT ikiqat sarmal əsasən tək polimer zəncir kimi nəzərdən keçiriləcək). Əlaqəli DNT molekulları təbiətdə olduqca yaygındır və laboratoriyada istehsal edilə bilər. İki zəncirin bağları, ümumiyyətlə, sonsuz sayda topoloji qeyri-ekvivalent növlərə malikdir. Bağlantı sırası anlayışı birmənalı olaraq yalnız dairəvi qapalı DNT-də əmələ gələn müəyyən bir sinfin bağlarını xarakterizə edir. Ümumi şəkil daha mürəkkəb görünür.

Polimer zənciri məhlulda təsadüfi siklləşməyə məruz qaldıqda, o, müxtəlif topoloji vəziyyətlərə düşə bilər. İzolyasiya edilmiş sxemlər vəziyyətində, yəni. Yaranan əlaqələri nəzərə almadan, bu topoloji vəziyyətlərin ehtimalı ilə bağlı bu sual, təsadüfi bağlanma zamanı müxtəlif qovşaqların meydana gəlməsi ehtimalına gəlir. Dolaşma ehtimalını nəzərə alsaq, ilk növbədə kütlə mərkəzləri arasında müəyyən məsafə olan iki zəncirin təsadüfi bağlanması zamanı dolaşıq vəziyyətin (və ya dolaşıq olmayan vəziyyətin) əmələ gəlməsi ehtimalı məsələsini nəzərdən keçirməliyik. , R (Klenin K.V. ea, 1988, Frank-Kamenetskii M.D. ea, 1975, Vologodsky A.V. et al., 1974a və Iwata K., 1983). Sonsuz nazik zəncir modeli üçün belə hesablamaların nəticələri (Klenin K.V. ea, 1988) üzərində göstərilir. Müxtəlif əyrilər zəncirlərin hər birində müxtəlif sayda seqmentlərə uyğun gəlir (hər iki zəncirin eyni sayda seqmentdən ibarət olduğu güman edilir): 1 - 20 seqment, 2 - 40, 3 - 80 seqment. Kiçik R-də halqaların əmələ gəlməsinin əhəmiyyətli ehtimalı o deməkdir ki, iki əlaqəsiz zəncir sisteminin vəziyyətlərinin sayı bir-birinə yaxınlaşdıqca əhəmiyyətli dərəcədə azalır. Nəticədə, əlaqəsiz sonsuz nazik halqa polimer zəncirlərinin həlli ideal olmayacaqdır. Bunda entropik xarakter daşıyan zəncirlər arasında itələmə yaranır. Statistik mexanikada belə itələmə adətən kəmiyyətcə ikinci viral əmsalı B ilə xarakterizə olunur (Landau L. və Lifshitz E.M., 1964). Bağlanmamış halqaların həlli üçün B dəyərləri Şəkil 1-dəki məlumatlardan hesablana bilər. İki zəncir arasında dolaşıq əmələ gəlmə ehtimalı. Bu dəyərlər (bax. Şək. İkinci virial əmsalın hesablanması) bir-birini keçirməyən sferik hissəciklərə uyğun gələn B dəyərinə yaxın olur, radiusun orta kvadrat radiusuna bərabərdir. qapalı polimer zənciri (Klenin K.V. ea, 1988). Beləliklə, hətta ideal sonsuz nazik qapalı sxemlər tamamilə topoloji məhdudiyyətlərə görə güclü qarşılıqlı itələmə yaşamalıdır.

Catenanes, yəni. bəzi hüceyrələrdə DNT molekullarının birləşməsi aşkar edilmişdir (Clayton D.A. və Vinograd J., 1967, Hudson B. and Vinograd J., 1967). Dolaşıqlarla topoloji quruluşa bir nümunə, bir-birinə bağlı dairəvi DNT kinetoplastlarının nəhəng şəbəkələri tərəfindən təmin edilir (bax. Borst P. və Hoeijmakers J.H.J., 1979). Bu şəbəkələrə on minlərlə dairəvi DNT molekulları daxildir və onların əksəriyyəti strukturca eynidir.

İki zəncirli DNT-nin topologiyasının öyrənilməsinin əsas üsulları elektron mikroskopiya və gel elektroforezidir. DNT-nin adi elektron mikroskopik fotoşəkilində isə molekulların topologiyasını təhlil etmək olduqca çətindir, çünki onların substratda kəsişmə nöqtələrində olan zəncirlərdən hansının daha yüksək, hansının daha aşağı olduğunu mühakimə etmək çətindir. Böyük ölçüdə bu çətinlik ilk dəfə olaraq qoşa spiralın recA zülalına bağlanması sayəsində aradan qaldırıldı (Krasnow M.A.ea, 1983). Bu zaman DNT zənciri o qədər qalınlaşır ki, DNT seqmentlərinin kəsişmələrinin strukturu fotoşəkillərdə aydın görünür. Digər tərəfdən, qarmaqlı DNT molekulları geldəki hərəkətliliyi ilə əlaqəsi olmayan molekullardan fərqlənir ki, bu da onları elektroforez zamanı ayırmağa imkan verir (bax: Wasserman S.A. və Cozzarelli N.R., 1986). Bu üsul, təbii olaraq, xüsusi kalibrləmə tələb edir, çünki DNT-nin düyünlənməmiş dairəvi formasına nisbətən müəyyən bir topoloji quruluşun geldə hansı mövqeyi tutacağını əvvəlcədən söyləmək mümkün deyil. Bununla belə, hazırda tədqiq olunan DNT-nin düyünlənməmiş topoizomerlərinə nisbətən müxtəlif topoloji strukturların hərəkətliliyinə dair kifayət qədər böyük miqdarda eksperimental material artıq toplanmışdır. Təbii ki, bu üsulla bir-birinə bağlanmış DNT molekullarını tədqiq edərkən, onların tərkibində tək zəncirli qırılmalar olmalıdır, çünki əks halda hərəkətlilik ikiqat sarmal zəncirlərinin bir-birinə bağlanma qaydasından asılı olacaqdır.

Davamı. Bax, № 11, 12, 13, 14, 15/2005

Elm dərslərində biologiya dərsləri

Qabaqcıl planlaşdırma, 10 sinif

Kondensasiya reaksiyası zamanı nukleotidlər bir-birinə bağlanır. Bu zaman bir nükleotidin şəkər qalığının 3" karbon atomu ilə digərinin fosfor turşusu qalığı arasında efir bağı yaranır. Nəticədə şaxələnməmiş polinükleotid zəncirləri əmələ gəlir. Polinükleotid zəncirinin bir ucu (5" adlanır. sonu) 5" -karbon atomuna bağlı fosfor turşusu molekulu ilə bitir, digəri (3" ucu adlanır) 3" karbon atomuna birləşdirilmiş hidrogen ionudur. Ardıcıl nukleotidlər zənciri DNT-nin ilkin strukturunu təşkil edir. .

Beləliklə, polinükleotid zəncirinin skeleti karbohidrat-fosfatdır, çünki nukleotidlər kovalent bağlar (fosfodiester körpüləri) yaratmaqla bir-birinə bağlanır, burada fosfat qrupu bir şəkər molekulunun C 3 atomu ilə digərinin C 5 atomu arasında körpü təşkil edir. Nukleotidlər arasında güclü kovalent bağlar nuklein turşularının "qırılması" riskini azaldır.

Dörd növ nukleotiddən əmələ gələn polinükleotid 1000 vahiddən ibarətdirsə, onun tərkibinin mümkün variantlarının sayı 4 1000-dir (bu, 6 min sıfır olan rəqəmdir). Buna görə də, yalnız dörd növ nukleotid çox sayda nuklein turşuları və onların ehtiva etdiyi məlumatları təmin edə bilər.

1950-ci ildə ingilis fiziki Maurice Wilkins DNT-nin rentgen difraksiya modelini əldə etdi. O, DNT molekulunun müəyyən bir quruluşa sahib olduğunu göstərdi, onun dekodlanması onun işləmə mexanizmini anlamağa kömək edəcəkdir. Yüksək dərəcədə təmizlənmiş DNT-dən əldə edilən rentgen şəkilləri Rozalind Franklinə aydın çarpaz formalı nümunəni - ikiqat sarmalın müəyyənedici işarəsini görməyə imkan verdi. Məlum olub ki, nukleotidlər bir-birindən 0,34 nm məsafədə yerləşir və spiralın hər döngəsində onlardan 10-u olur.

DNT molekulunun diametri təxminən 2 nm-dir. X-ray məlumatlarından isə iki zəncirin necə bir yerdə tutulduğu aydın deyildi.

1953-cü ildə amerikalı biokimyaçı Ceyms Uotson və ingilis fiziki Frensis Krik DNT-nin strukturu ilə bağlı məlum məlumatların məcmusunu nəzərdən keçirərək, şəkər fosfatının onurğa sütununun periferiyasında yerləşdiyi qənaətinə gəldikdə, mənzərə tam aydın oldu. DNT molekulu, purin və pirimidin əsasları ortadadır.

D. Watson və F. Crick DNT-nin iki polinükleotid zəncirinin bir-birinin ətrafında və ümumi ox ətrafında büküldüyünü müəyyən etdi. DNT zəncirləri antiparalel (çox istiqamətli), yəni. bir zəncirin 3" ucunun qarşısında digərinin 5" ucu yerləşir (bir spiralə bükülmüş iki ilan təsəvvür edin - birinin başı digərinin quyruğuna qədər). Spiral ümumiyyətlə sağa bükülür, lakin sol əlli bir spiral meydana gəlməsi halları var.

Hələ 1950-ci ildə Watson və Crick-in kəşfindən əvvəl avstraliyalı biokimyaçı Edvin Çarqaff aşkar etdi ki, hər hansı bir orqanizmin DNT-sində adenil nukleotidlərin sayı timidil nukleotidlərin sayına, quanil nukleotidlərin sayı isə sitosil nukleotidlərin sayına (A=T, G=C) və ya ümumi sayına bərabərdir. purin azotlu əsaslar pirimidin azotlu əsasların ümumi sayına bərabərdir (A+G=C+T) . Bu nümunələr “Chargaff qaydaları” adlanır.

Fakt budur ki, ikiqat sarmal meydana gəldikdə, azotlu əsas timin həmişə bir zəncirdə azotlu əsas adeninin qarşısında, sitozin isə guaninin əksinə quraşdırılır, yəni DNT zəncirləri bir-birini tamamlayır. Və bu qoşalaşmış nukleotidlər tamamlayıcı bir-birinə (latdan. tamamlayıcı- əlavə). Biz artıq bir neçə dəfə komplementarlığın təzahürü ilə qarşılaşmışıq (fermentin aktiv mərkəzi və substrat molekulu bir-birini tamamlayır; antigen və antikor bir-birini tamamlayır).

Niyə bu prinsipə əməl olunur? Bu suala cavab vermək üçün azotlu heterosiklik əsasların kimyəvi təbiətini xatırlamaq lazımdır. Adenin və quanin purinlərə, sitozin və timin isə pirimidinlərə aiddir, yəni eyni təbiətli azotlu əsaslar arasında əlaqə qurulmur. Bundan əlavə, tamamlayıcı əsaslar bir-birinə həndəsi cəhətdən uyğundur, yəni. ölçüdə və formada.

Beləliklə, nukleotid komplementarlığı molekullarının strukturlarının bir-birinə kimyəvi və həndəsi uyğunluğudur..

Azotlu əsasların tərkibində qismən mənfi yük daşıyan yüksək elektronmənfi oksigen və azot atomları, həmçinin qismən müsbət yük daşıyan hidrogen atomları var. Bu qismən yüklərə görə DNT molekulunun antiparalel ardıcıllığının azotlu əsasları arasında hidrogen bağları yaranır.

Tamamlayıcı azotlu əsaslar arasında hidrogen bağlarının əmələ gəlməsi

Adenin və timin arasında iki hidrogen bağı (A = T) və guanin və sitozin arasında üç (G = C) var. Nukleotidlərin belə bir əlaqəsi, birincisi, maksimum sayda hidrogen bağının əmələ gəlməsini təmin edir, ikincisi, zəncirlər arasındakı məsafə sarmalın bütün uzunluğu boyunca eynidır.

Yuxarıda göstərilənlərin hamısından belə çıxır ki, bir spiraldakı nukleotidlərin ardıcıllığını bilməklə, digər spiraldakı nukleotidlərin sırasını öyrənə bilərsiniz.

İkiqat tamamlayıcı zəncir DNT-nin ikincil strukturunu təşkil edir. DNT-nin spiral forması onun üçüncü quruluşudur.

Yeni materialı öyrənərkən ümumi söhbət; problemin həlli.

Tapşırıq 1. DNT molekulunun zəncirlərindən birinin bölməsi laboratoriyada tədqiq edilmişdir. Məlum oldu ki, o, aşağıdakı ardıcıllıqla düzülmüş 20 monomerdən ibarətdir: G-T-G-T-A-A-C-G-A-C-C-G-A-T-A-C-T-G -T-A.
Eyni DNT molekulunun ikinci zəncirinin müvafiq bölməsinin quruluşu haqqında nə demək olar?

DNT molekulunun zəncirlərinin bir-birini tamamlayıcı olduğunu bilərək, eyni DNT molekulunun ikinci zəncirinin nukleotid ardıcıllığını təyin edirik: C-A-C-A-T-T-G-C-T-G-G-C-T-A-T- G-A-C-A-T.

Tapşırıq 2. Bir DNT zəncirinin fraqmentində nukleotidlər ardıcıllıqla yerləşdirilir: A-A-G-T-C-T-A-C-G-T-A-T...

1. Bu DNT molekulunun ikinci zəncirinin quruluşunun diaqramını çəkin.
2. Bir nukleotid təqribən 0,34 nm tutursa, bu DNT fraqmentinin uzunluğu neçə nm-dir?
3. DNT molekulunun bu fraqmentində neçə nukleotid (%) var?

1. Tamamlayıcılıq qaydasından istifadə edərək DNT molekulunun bu fraqmentinin ikinci zəncirini tamamlayırıq: T-T-C-A-G-A-T-G-C-A-T-A.
2. Bu DNT fraqmentinin uzunluğunu təyin edin: 12x0,34 = 4,08 nm.
3. Bu DNT fraqmentində nukleotidlərin faizini hesablayın.

24 nukleotid - 100%
8A – x%, deməli, x=33,3%(A);
çünki Chargaff qaydasına görə A=T, yəni T=33,3%;
24 nukleotid - 100%
4G – x%, deməli, x=16,7%(G);
çünki Çarqaff qaydasına görə G=C, C=16,6% məzmunu deməkdir.

Cavab: T-T-C-A-G-A-T-G-C-A-T-A; 4,08 nm; A=T=33,3%; G=C=16,7%

Məsələ 3. Əgər birincidə 18% guanin, 30% adenin və 20% timin olarsa, ikinci DNT zəncirinin tərkibi necə olacaq?

1. DNT molekulunun zəncirlərinin bir-birini tamamlayıcı olduğunu bilərək, ikinci zəncirdə nukleotidlərin tərkibini (%) təyin edirik:

çünki birinci zəncirdə G = 18%, ikinci zəncirdə C = 18% deməkdir;
çünki birinci zəncirdə A=30%, yəni ikinci zəncirdə T=30%;
çünki birinci zəncirdə T=20%, yəni ikinci zəncirdə A=20%;

2. Birinci zəncirdə sitozinin tərkibini təyin edin (%).

DNT-nin birinci zəncirində sitozinin nisbətini təyin edin: 100% – 68% = 32% (C);

əgər birinci zəncirdə C = 32%, ikinci zəncirdə G = 32%.

Cavab: C=18%; T=30%; A=20%; G=32%

Məsələ 4. DNT molekulunda nukleotidlərin ümumi sayının 23%-i adenil nukleotidlərdən ibarətdir. Timidil və sitosil nukleotidlərinin sayını təyin edin.

1. Chargaff qaydasından istifadə edərək, verilmiş DNT molekulunda timidil nukleotidlərin tərkibini tapırıq: A=T=23%.
2. Verilmiş DNT molekulunda adenil və timidil nukleotidlərinin miqdarının cəmini (%) tapın: 23% + 23% = 46%.
3. Verilmiş DNT molekulunda quanil və sitosil nukleotidlərinin miqdarının cəmini (%) tapın: 100% – 46% = 54%.
4. Chargaff qaydasına görə, bir DNT molekulunda G = C, cəmi 54%, fərdi olaraq isə: 54% : 2 = 27% təşkil edir.

Cavab: T=23%; C=27%

Məsələ 5. Nisbi molekulyar çəkisi 69 min olan DNT molekulu verilmişdir ki, onlardan 8625-i adenil nukleotidlərdir. Bir nukleotidin nisbi molekulyar çəkisi orta hesabla 345-dir. Bu DNT-də neçə fərdi nukleotid var? Onun molekulunun uzunluğu nə qədərdir?

1. Verilmiş DNT molekulunda neçə adenil nukleotidin olduğunu müəyyən edin: 8625: 345 = 25.
2. Çarqaff qaydasına görə, A = G, yəni. verilmiş DNT molekulunda A=T=25.
3. Bu DNT-nin ümumi molekulyar çəkisinin nə qədərinin guanil nukleotidlərin payı olduğunu müəyyən edin: 69,000 – (8625x2) = 51,750.
4. Bu DNT-də guanil və sitosil nukleotidlərinin ümumi sayını təyin edin: 51,750:345=150.
5. Quanil və sitosil nukleotidlərinin tərkibini ayrı-ayrılıqda təyin edin: 150:2 = 75;
6. Bu DNT molekulunun uzunluğunu təyin edin: (25 + 75) x 0,34 = 34 nm.

Cavab: A=T=25; G=C=75; 34 nm.

Məsələ 6. Bəzi alimlərin fikrincə, insanın bir cinsi hüceyrəsinin nüvəsindəki bütün DNT molekullarının ümumi uzunluğu təqribən 102 sm-dir.Bir hüceyrənin DNT-sində (1 nm = 10–6 mm) neçə nukleotid cütü vardır?

1. Santimetrləri millimetr və nanometrlərə çevirin: 102 sm = 1020 mm = 1.020.000.000 nm.
2. Bir nukleotidin uzunluğunu (0,34 nm) bilməklə, insan gametinin DNT molekullarında olan nukleotid cütlərinin sayını təyin edirik: (10 2 x 10 7): 0,34 = 3 x 10 9 cüt.

Cavab: 3x109 cüt.

Dərsliyin paraqrafını və sinifdə aparılmış qeydləri (məzmunu, nuklein turşularının molekulyar çəkisi, nukleotid quruluşu, Çarqaff qaydası, komplementarlıq prinsipi, ikizəncirli DNT molekulunun əmələ gəlməsi) öyrənin), paraqrafın mətnindən sonra məsələləri həll edin.

Avadanlıqlar: ümumi biologiya üzrə cədvəllər; nukleotid struktur diaqramı; DNT struktur modeli; RNT-nin quruluşunu, replikasiya və transkripsiya proseslərini təsvir edən diaqram və çertyojlar.

Kartlarla işləmək

Kart 1. DNT molekulunun strukturunda digər biopolimerlərin (zülallar, karbohidratlar) molekullarından əsas fərqlərini göstərin.

Kart 2. DNT-nin böyük informasiya tutumu nəyə əsaslanır? Məsələn, məməlilərin DNT-si 4-6 milyard bit məlumat ehtiva edir ki, bu da 1,5-2 min cildlik kitabxanaya uyğun gəlir. Bu funksiya strukturda necə əks olunur?

Kart 3. Qızdırıldıqda zülallar kimi DNT denatürasiya olunur. Sizcə ikiqat sarmalla nə baş verir?

Kart 4. Mətndəki boş yerləri doldurun: “DNT molekulunun iki zənciri bir-birinə baxır... . Zəncirlər bir-birinə bağlıdır... və tərkibində adenin olan nukleotidin qarşısında həmişə... olan bir nukleotid, tərkibində sitozin olan bir nukleotidin qarşısında isə... olan bir nukleotid olur. Bu prinsip prinsip adlanır... . Yerləşmə qaydası... molekulda... hər bir orqanizm üçün... ardıcıllığı... ilə müəyyən edir. Beləliklə, DNT... DNT əsasən eukariotlarda... hüceyrələrdə və prokaryotlarda... hüceyrələrdə lokallaşdırılır."

1. Nuklein turşuları, onların canlı maddədəki tərkibi, molekulyar çəkisi.
2. NC – dövri olmayan polimerlər. Nukleotidlərin quruluşu, nukleotidlərin növləri.
3. Nukleotidlərin zəncirə bağlanması.
4. İkizərli DNT molekulunun əmələ gəlməsi.
5. Chargaff qaydaları. Tamamlayıcılıq prinsipinin mahiyyəti.

Dərslikdə verilmiş məsələlərin həlli yollarının düzgünlüyünün yoxlanılması.

Zülallar həyatın əsasını təşkil edir. Onların hüceyrədəki funksiyaları çox müxtəlifdir. Bununla belə, dələlər çoxalmağa "bacarmazlar". Zülalların quruluşu ilə bağlı bütün məlumatlar genlərdə (DNT) var.

Yüksək orqanizmlərdə zülallar hüceyrənin sitoplazmasında sintez olunur, DNT isə nüvənin qabığının arxasında gizlənir. Buna görə də DNT birbaşa zülal sintezi üçün şablon rolunu oynaya bilməz. Bu rolu başqa bir nuklein turşusu - RNT yerinə yetirir.

RNT molekulu üçüncü quruluşa malik budaqsız polinükleotiddir. O, bir polinükleotid zənciri ilə əmələ gəlir və onun tərkibinə daxil olan tamamlayıcı nukleotidlər də bir-biri ilə hidrogen rabitəsi yaratmağa qadir olsalar da, bu bağlar eyni zəncirin nukleotidləri arasında yaranır. RNT zəncirləri DNT zəncirlərindən çox qısadır. Hüceyrədəki DNT tərkibi nisbətən sabit olsa da, RNT tərkibi çox dəyişir. Hüceyrələrdə ən çox RNT miqdarı protein sintezi zamanı müşahidə olunur.

RNT irsi məlumatların ötürülməsində və həyata keçirilməsində böyük rol oynayır. Funksiyasına və struktur xüsusiyyətlərinə uyğun olaraq hüceyrə RNT-nin bir neçə sinfi fərqlənir.

Hüceyrə RNT-nin üç əsas sinfi var.

1. Məlumat (mRNA) və ya matris (mRNA). Onun molekulları ölçüsü, molekulyar çəkisi (0,05x10 6-dan 4x10 6-ya qədər) və sabitlik baxımından ən müxtəlifdir. Onlar hüceyrədəki RNT-nin ümumi miqdarının təxminən 2%-ni təşkil edir. Bütün mRNT-lər nüvədən sitoplazmaya, zülal sintezi yerinə qədər genetik məlumatın daşıyıcısıdır. Onlar zülal molekulunun amin turşusu ardıcıllığını (ilkin strukturunu) təyin etdikləri üçün zülal molekulunun sintezi üçün matris (işçi rəsm) kimi xidmət edir.

2. Ribosomal RNT (rRNT). Onlar hüceyrədəki ümumi RNT tərkibinin 80-85%-ni təşkil edir. Ribosomal RNT 3-5 min nukleotiddən ibarətdir. Nüvənin nüvələrində sintez olunur. Ribosom zülalları ilə kompleksdə rRNT ribosomlar - protein molekullarının yığıldığı orqanoidlər əmələ gətirir. rRNT-nin əsas əhəmiyyəti ondan ibarətdir ki, o, mRNT ilə ribosomun ilkin bağlanmasını təmin edir və polipeptid zəncirinin sintezi zamanı amin turşuları arasında peptid bağlarının əmələ gəlməsi baş verən ribosomun aktiv mərkəzini əmələ gətirir.

3. Transfer RNT(T RNT). tRNT molekullarında adətən 75-86 nukleotid olur. tRNT molekullarının molekulyar çəkisi təxminən 25 mindir.tRNT molekulları zülal biosintezində vasitəçi rolunu oynayır - amin turşularını zülal sintezi yerinə, yəni ribosomlara çatdırır. Hüceyrədə 30-dan çox növ tRNT var. Hər bir tRNT növü unikal nukleotid ardıcıllığına malikdir. Bununla birlikdə, bütün molekulların bir neçə intramolekulyar tamamlayıcı bölgələri var, onların mövcudluğuna görə bütün tRNA-lar şəklində yonca yarpağına bənzəyən üçüncü bir quruluşa malikdir.

Şagirdlər cədvəli doldurur və sonra onu yoxlayırlar.

DNT molekulunun unikal xüsusiyyətlərindən biri onun özünü çoxaltmaq - orijinal molekulun dəqiq surətlərini çoxaltmaq qabiliyyətidir. Bunun sayəsində irsi məlumatın ana hüceyrədən qız hüceyrələrə ötürülməsi bölünmə zamanı baş verir. DNT molekulunun öz-özünə çoxalması prosesi deyilir replikasiya (reduplikasiya).

Replikasiya fermentləri əhatə edən mürəkkəb bir prosesdir (DNT polimerazaları). Replikasiyanın baş verməsi üçün əvvəlcə DNT ikiqat spiral toxunmamış olmalıdır. Bu da xüsusi fermentlər tərəfindən həyata keçirilir - spirallar, əsaslar arasında hidrogen bağlarının qırılması. Ancaq açılmamış sahələr zərər verən amillərə çox həssasdır. Onların mümkün qədər az müddət ərzində qorunmamış vəziyyətdə qalmalarını təmin etmək üçün hər iki zəncirdə sintez eyni vaxtda baş verir.

Ancaq ana DNT-də qoşa sarmalın iki zəncirinin paraleli antiparaleldir - bir zəncirinin 3' ucunun qarşısında digərinin 5' ucu yerləşir və DNT polimeraza fermenti yalnız bir istiqamətdə "hərəkət edə" bilər - 3-dən. şablon ipinin 'sonu 5' sonuna qədər . Buna görə də, 3'-nükleotidlə başlayan ana molekulun yarısının təkrarlanması, qoşa spiral açıldıqdan sonra işə salınır və davamlı olaraq davam etdiyinə inanılır. Molekulun ikinci yarısının təkrarlanması bir az gec başlayır və əvvəldən deyil (reaksiyaya mane olan 5'-nükleotidin yerləşdiyi yerdə), lakin ondan müəyyən məsafədə. Bu zaman DNT polimeraza əks istiqamətdə hərəkət edərək nisbətən qısa fraqmenti sintez edir. Bu anda ortaya çıxan quruluşa deyilir replikasiya çəngəl. İkiqat sarmal açıldıqca, replikasiya çəngəsi hərəkət edir - ikinci zəncirdə növbəti hissənin sintezi başlayır, əvvəlki, artıq sintez edilmiş fraqmentin başlanğıcına doğru hərəkət edir. Sonra ikinci matris zəncirindəki bu fərdi fraqmentlər (onlar adlanır Okazakinin fraqmentləri) DNT liqaz fermenti tərəfindən bir zəncirdə birləşir.

DNT replikasiya çəngəlinin strukturunun diaqramı

Replikasiya zamanı ATP molekullarının enerjisi istehlak edilmir, çünki replikasiya zamanı qız zəncirlərinin sintezi üçün dezoksiribonukleotidlər (bir fosfor turşusu qalığı olan) istifadə edilmir, lakin deoksiribonukleozid trifosfatlar(tərkibində üç fosfor turşusu qalığı var). Deoksiribonukleozid trifosfatlar bir polinükleotid zəncirinə daxil edildikdə, iki terminal fosfat ayrılır və ayrılan enerji nukleotidlər arasında ester bağı yaratmaq üçün istifadə olunur.

Replikasiya nəticəsində hər biri orijinal “ana” DNT-nin yarılarından birini dəyişmədən saxlayan (saxlayaraq) iki cüt “qız” helikası əmələ gəlir. "Qız" molekullarının ikinci zəncirləri yenidən nukleotidlərdən sintez olunur. Bu ad aldı DNT-nin yarı konservativliyi.

DNT şablonundan RNT oxumaq deyilir transkripsiya(latdan. transkripsiya- yenidən yazmaq). Xüsusi bir ferment - RNT polimeraza tərəfindən həyata keçirilir. Eukaryotik hüceyrələrdə müxtəlif RNT siniflərini sintez edən üç fərqli RNT polimerazı aşkar edilmişdir.

Transkripsiya həm də şablon sintez reaksiyasına nümunədir. RNT zənciri DNT zəncirinə çox bənzəyir: o, həmçinin nukleotidlərdən (ribonukleotidlər, deoksiribonukleotidlərə çox oxşar) ibarətdir. RNT kodlaşdırıldığı DNT bölməsindən komplementarlıq prinsipinə uyğun olaraq oxunur: urasil RNT DNT-də adeninə, guaninə qarşı sitozin, timin əleyhinə adeninə, sitozin əleyhinə isə guaninə çevrilir.

Müəyyən bir gen daxilində iki tamamlayıcı DNT zəncirindən yalnız bir zəncir RNT sintezi üçün şablon kimi xidmət edir. Bu dövrə işçi dövrə adlanır.

Qəbul edilmiş konvensiyalara uyğun olaraq, diaqramlarda genin başlanğıcı solda təsvir edilmişdir. Bu zaman DNT molekulunun işləməyən (kodlaşdırılmayan) zəncirinin “sol” ucu, işləyən (kodlaşdıran) zəncirinin isə əks ucu olacaqdır.RNT polimeraza fermenti bağlanır. təşviqatçı(fermentin kimyəvi yaxınlığa görə “tanıdığı” və DNT şablon zəncirinin müvafiq bölməsinin 3" ucunda yerləşən DNT nukleotidlərinin xüsusi ardıcıllığı). Yalnız promotora qoşulmaqla RNT polimeraza RNT sintezinə başlaya bilir. hüceyrədə mövcud olan sərbəst ribonukleozid trifosfatlardan RNT sintezi üçün enerji ribonukleozid trifosfatların makroenergetik bağlarında olur.

Yeni materialı öyrənərkən söhbətin yekunlaşdırılması. Problemin həlli.

Tapşırıq. DNT molekulu iki zəncirdən ibarətdir - mRNT-nin sintez olunduğu əsas və tamamlayıcı. Əsas (işləyən) DNT zəncirindəki nukleotidlərin sırası aşağıdakı kimi olarsa, sintez edilmiş mRNT-də nukleotidlərin sırasını yazın: C-G-C-T-G-A-T-A-G.

Komplementarlıq prinsipindən istifadə edərək, işləyən DNT zəncirində sintez edilən mRNT-də nukleotidlərin düzülmə qaydasını müəyyən edirik: G-C-G-A-C-U-A-U-C.

Cavab: G-C-G-A-C-U-A-U-C

Dərslik paraqrafını öyrənin (RNT, onun əsas sinifləri və funksiyaları, DNT və RNT arasındakı fərqlər, replikasiya və transkripsiya).

Avadanlıqlar: ümumi biologiya üzrə cədvəllər, nukleotidin quruluşunun diaqramı, DNT strukturunun modeli, RNT-nin quruluşunu, replikasiya və transkripsiya proseslərini təsvir edən diaqram və çertyojlar.

1. RNT və onun hüceyrədəki əhəmiyyəti.
2. Hüceyrə RNT sinifləri və onların funksiyaları ( üç tələbə).
3. Replikasiya, onun mexanizmi və əhəmiyyəti.
4. Transkripsiya, onun mexanizmi və əhəmiyyəti.

Müəllim rəqəmlərin altındakı konspektləri oxuyur, şagirdlər öz variantının məzmununa uyğun gələn konspektlərin nömrələrini dəftərlərinə qeyd edirlər.

Seçim 1 – DNT; seçim 2 - RNT.

1. Tək zəncirli molekul.
2. İkiqat zəncirli molekul.
3. Tərkibində adenin, urasil, guanin, sitozin var.
4. Tərkibində adenin, timin, guanin, sitozin var.
5. Nukleotidlərin tərkibində riboza vardır.
6. Nukleotidlərin tərkibində dezoksiriboza vardır.
7. Nüvədə, xloroplastlarda, mitoxondrilərdə, sentriollarda, ribosomlarda, sitoplazmada olur.
8. Nüvədə, xloroplastlarda, mitoxondriyada olur.
9. İrsi məlumatların saxlanmasında, çoxaldılmasında və ötürülməsində iştirak edir.
10. İrsi məlumatların ötürülməsində iştirak edir.

Seçim 1 – 2; 4; 6; 8; 9;

Seçim 2 – 1; 3; 5; 7; 10.

Problemin həlli

Tapşırıq 1. Kimyəvi analiz göstərdi ki, bu mRNT-nin nukleotidlərinin ümumi sayının 28%-i adenin, 6%-i quanin, 40%-i urasildir. Məlumatı bu mRNT tərəfindən "yenidən yazılmış" ikiqat zəncirli DNT-nin müvafiq bölməsinin nukleotid tərkibi necə olmalıdır?

1. RNT molekulunun zəncirinin və DNT molekulunun işçi zəncirinin bir-birini tamamlayıcı olduğunu bilərək, işləyən DNT zəncirindəki nukleotidlərin tərkibini (%) təyin edirik:

mRNT zəncirində G = 6%, yəni işləyən DNT zəncirində C = 6%;

mRNT zəncirində A = 28%, yəni işləyən DNT zəncirində T = 28%;

mRNT zəncirində Y = 40%, yəni işləyən DNT zəncirində A = 40%;

2. mRNT zəncirində sitozinin tərkibini təyin edin (%-lə).

mRNT zəncirində sitozinin nisbətini təyin edin: 100% – 74% = 26% (C);

mRNT zəncirində C = 26%, onda işləyən DNT zəncirində G = 26%.

Cavab: C=6%; T=28%; A=40%; G=26%

Tapşırıq 2. Bir DNT zəncirinin fraqmentində nukleotidlər ardıcıllıqla yerləşir: A-A-G-T-C-T-A-A-C-G-T-A-T. İkizəncirli DNT molekulunun quruluşunun diaqramını çəkin. Bu DNT fraqmentinin uzunluğu nə qədərdir? Bu DNT zəncirində neçə nukleotid (%) var?

1. Komplementarlıq prinsipinə əsasən, verilmiş DNT molekulunun ikinci zəncirini qurur: T-T-C-A-G-A-T-T-G-C-A-T-A.

2. Bir nukleotidin uzunluğunu (0,34 nm) bilərək, bu DNT fraqmentinin uzunluğunu müəyyən edirik (DNT-də bir zəncirin uzunluğu bütün molekulun uzunluğuna bərabərdir): 13x0,34 = 4,42 nm.

3. Verilmiş DNT zəncirindəki nukleotidlərin faizini hesablayın:

13 nukleotid - 100%
5 A – x%, x=38% (A).
2 G – x%, x=15,5% (G).
4 T – x%, x=31% (T).
2 C – x%, x=15,5% (C).

Cavab: T-T-C-A-G-A-T-T-G-C-A-T-A; 4,42 nm; A=38; T=31%; G=15,5%; C=15,5%.

Seçim 1

1. DNT molekulunun bir zəncirinin fraqmentləri verilmişdir: C-A-A-A-T-T-G-G-A-C-G-G-G. Hər növ nukleotidin tərkibini (%) və DNT molekulunun bu fraqmentinin uzunluğunu müəyyən edin.

2. Bu DNT-dəki nukleotidlərin ümumi sayının 22%-ni təşkil edən DNT molekulunda 880 quanil nukleotid varmı? Bu DNT molekulunda neçə başqa nukleotidin (fərdi olaraq) olduğunu müəyyən edin. Bu DNT nə qədərdir?

Seçim 2

1. DNT molekulunun bir zəncirinin fraqmentləri verilmişdir: A-G-C-C-G-G-G-A-A-T-T-A. Hər növ nukleotidin tərkibini (%) və DNT molekulunun bu fraqmentinin uzunluğunu müəyyən edin.

2. DNT molekulunda 250 timidil nukleotid aşkar edilmişdir ki, bu da bu DNT-nin nukleotidlərinin ümumi sayının 22,5%-ni təşkil edir. Bu DNT molekulunda neçə başqa nukleotidin (fərdi olaraq) olduğunu müəyyən edin. Bu DNT nə qədərdir?

Canlı maddədə olan üzvi maddələrin əsas sinifləri haqqında materialı nəzərdən keçirin.

Ardı var

Zəif bağlar, nöqtəli eninə xətlər kimi təsvir edilmiş, DNT zəncirlərini bir-birinə bağlayın. Şəkildə göstərilir ki, DNT zəncirinin çərçivəsi yan tərəfdə purin və pirimidin əsaslarının birləşdiyi alternativ fosfor turşusu və dezoksiriboza qalıqlarından ibarətdir. Purin və pirimidin əsasları arasındakı zəif hidrogen bağları (kesikli xətlər) DNT-nin iki zəncirini bir-birinə bağlayır. Burada aşağıdakıları qeyd etmək vacibdir.

1. DNT-nin bir zəncirindəki purin əsaslı adeninin hər bir molekulu həmişə digər zəncirdəki pirimidin əsaslı timin molekulu ilə birləşir.
2. Purin əsaslı guaninin hər bir molekulu həmişə pirimidin əsaslı sitozinin molekulu ilə birləşir.

Hidrogen bağlarıçox zəifdir, buna görə də iki DNT zənciri bir-birindən asanlıqla ayrıla bilir ki, bu da hüceyrədə DNT-nin işləməsi zamanı dəfələrlə təkrarlanır.

DNT mənası odur ki, o, sözdə genetik kod vasitəsilə müxtəlif hüceyrə zülallarının sintezini təyin edir. İki DNT zəncirinin ayrılması zamanı purin və pirimidin əsasları eyni istiqamətə baxır. Məhz bu yan qruplar genetik kodun əsasını təşkil edir.

Genetik kod azotlu əsasların üçlü ardıcıllığıdır, burada hər üçlük bir kodon meydana gətirən üç ardıcıl azotlu əsasdan ibarətdir. Azotlu əsasların üçlüyü ardıcıllığı son nəticədə hüceyrədə sintez olunan zülal molekulunda amin turşularının ardıcıllığını müəyyən edir. Bu üç üçlüyün ardıcıllığı sintez edilmiş zülal molekuluna bir-birinin ardınca üç amin turşusu əlavə etməkdən məsuldur: prolin, serin və glutamik turşu.

DNT hüceyrə nüvəsində yerləşir və əksər hüceyrə reaksiyaları sitoplazmada baş verir, ona görə də genlərin bu reaksiyaları idarə edə biləcəyi bir mexanizm olmalıdır. Bu mexanizm ondan ibarətdir ki, hüceyrə nüvəsində DNT əsasında başqa bir nuklein turşusu - RNT sintez olunur ki, bu da genetik kodun daşıyıcısına çevrilir. Bu proses transkripsiya adlanır. Nüvə membranının məsamələri vasitəsilə yeni sintez edilmiş RNT nüvədən sitoplazmaya ötürülür və burada bu RNT əsasında zülal sintezi baş verir.

RNT sintezi üçün iki DNT zəncirinin bir müddət ayrılması lazımdır və bu zəncirlərdən yalnız biri RNT sintezi üçün şablon olaraq istifadə ediləcək. Hər bir DNT üçlüyü əsasında tamamlayıcı RNT üçlüyü (kodon) əmələ gəlir ki, onun ardıcıllığı da öz növbəsində sitoplazmada sintez olunan zülal molekulunda amin turşularının ardıcıllığını müəyyən edir.

DNT-nin əsas struktur elementləri. RNT və DNT-nin əsas struktur elementləri, iki istisna olmaqla, demək olar ki, eynidir: birincisi, RNT-də dezoksiribozanın əvəzinə strukturuna oxşar şəkər - əlavə hidroksil ionu olan riboza var; ikincisi, RNT-də timin əvəzinə başqa bir pirimidin - urasil var.

RNT nukleotidlərinin əmələ gəlməsi. Onun struktur elementlərindən RNT nukleotidlərinin əmələ gəlməsi DNT nukleotidlərinin əmələ gəlməsi ilə tamamilə eyni şəkildə baş verir. RNT həmçinin 4 azotlu əsasdan ibarət 4 nukleotiddən ibarətdir: adenin, guanin, sitozin və urasil. Bir daha vurğulayaq ki, timin əvəzinə RNT-də urasil var və RNT və DNT-də qalan azotlu əsaslar eynidir.

RNT nukleotidlərinin aktivləşdirilməsi. RNT sintezinin növbəti mərhələsində onun nukleotidləri RNT polimeraza fermentinin təsiri altında aktivləşir. Bu proses trifosfat yaratmaq üçün hər bir nukleotidə iki əlavə fosfat qrupunun əlavə edilməsini nəzərdə tutur. ATP enerjisindən istifadə edərək makroergik fosfat bağları yaratmaqla bir nukleotidə iki fosfat əlavə edilir.
Aktivləşdirmə nəticəsində hər biri nukleotid onu böyüyən RNT zəncirinə bağlamaq üçün lazım olan böyük miqdarda enerji toplayır.