ДНҚ, құрылысы, нуклеотидті құрамы, комплементарлы нуклеотидті тізбегі

ДНҚ молекуласының қ ұ рамына пентозаның ө кілі ретінде дезоксирибоза, ал пуриндік негіздерден аденин (А) жә не гуанин (Г), пиримидиндік негіздерден - тимин (Т) жә не цитозин (Ц) кіреді. ДНҚ қ ұ рамына кіретін пуриндік жә не пиримидиндік негіздердің сан жағ ынан белгілі бір заң дылық қ а бағ ынатын Э. Чаргафф (1949) ашты. Оны Э. Чаргафф ережесі деп атады:

1.Пуриндік негіздердің саны пиримидиндік негіздердің санына тең (А+ Г = Т + Ц);

2.Аденин саны тимин санына тең, ал гуанин саны цитозиннің санына тең (А=Т; Г=Ц);

3.Алтыншы кө міртегіндегі a-амин тобының саны, сол кө міртегіндегі кето тобының санына тең;

4. Аденин мен тиминнің қ осындысы гуанин мен цитозиннің қ осындысына тең: (S(А+Т) = S (Г+Ц).

Соң ғ ы ереже тек микробтардың (ДНК Е.Соlli.) организміне тә н. Ә р текті организмнен алынғ ан ДНҚ препараты А+Т жә не Г+Ц арақ атынасымен сипатталады. Адам ү шін бұ л арақ атынас 1, 5; ірі қ арада — 1, 3; Е. Соlli ү шін – 1, 0. Ә рбір тү рде ДНҚ -ның нуклеотидтік қ ұ рамы ә р тү рлі, бірақ бір организмде оның жасына жә не ә р тү рлі физиологиялық кү йіне қ арамастан клеткалардың барлығ ында да ДНҚ саны бірдей мө лшерде болады. ДНҚ мө лшері тек қ ана клетканың атқ аратын функциясына байланысты. Сперматозоидтарда клетканың қ ұ рғ ақ массасының 60% ДНҚ болып келеді. Басқ а кө птеген клеткаларда 1 ден 10% қ ұ райды. ДНҚ -ның ең аз кездесетін жері қ аң қ а бұ лшық еттерінде - 0, 2% (клетканың қ ұ рғ ақ салмағ ына есептегенде).

Джеймс Уотсон жә не Френсис Крик (1953) ДНҚ қ ұ рылымын анық тады. Бұ л ең бектегі жаң алық тарының ең бастысы- негіздердің комплементарлы орналасуының заң дылығ ы, яғ ни адениннің тиминге, ал гуаниннің цитозинге комплементарлы болуы А-Т, Г- Ц. Уотсона мен Крика моделі бойынша нуклеотидтердің қ ұ рамындағ ы дезоксирибоза жә не фосфор қ ышқ ылының қ алдық тары спираль тә різді ширатылғ ан екі полинуклеотидтік тізбектердің бойында орналасқ ан, ал пуриндік жә не пиримидиндік негіздер тізбек қ сіне перпендикуляр орналасады.

 

11сурет. ДНҚ -ның қ ос спиралінің қ ұ рылысы(Уотсон жә не Крик бойынша)

Форма В

 

Мұ нда аденин ә рқ ашан тиминмен, ал гуанин цитозинмен жұ пталынады, яғ ни пуриндік жә не пиримидиндік негіздер бір бірімен комплементарлы байланысады. А мен Т екі сутектік байланыспен, ал Г мен Ц ү ш сутектік байланыспен жалғ асқ ан (с. 11).

Нуклеин қ ышқ ылдарының қ ұ рылысы ө те кү рделі болады. Оларғ а тө рт дең гейдегі реттік қ ұ рылым тә н.

Бірінші реттік қ ұ рылым спираль тү зіп ширатылғ ан полинуклеотид тізбегі. Нуклеотид тізбегіндегі ә рбір мононуклеотидтер ө зара 3΄, 5΄ –фосфодиэфирлік байланыспен байланысқ ан, яғ ни бірінші нуклеотидтің дезоксирибозасының С3-орындағ ы ОНтобы келесі мононуклеотидтегі С5 орындағ ы фосфор қ ышқ ылымен ө зара ә рекеттесіпғ фосфодиэфирлік байланыс тү зеді.

 

 

12 сурет. ДНҚ -ның бірінші реттік қ ұ рылымы

 

 

 

Екінші реттік қ ұ рылымы екі полинуклеотид тізбектерінің ширатылып қ ос спираль тү зуі. Полинуклеотид тізбектері бір-біріне қ арама-қ арсы орналасқ ан жә не олар ө зара комплементарлы негіздер арқ ылы сутекті байланыстармен байланысқ ан.

Спиральдің бір айналымы 3, 4 нм, ол 10 жұ п нуклеотидтерден тұ рады. ДНҚ молекуласының конфигурациясы оның гидраттану дә режесіне байланысты біршама ө згеруі мү мкін.

Жасушаларда ә детте В-конфигурациясы болады (гидраттану дә режесі 75%). Екі тізбектің негіздері тізбек қ сіне перпендикуляр орналасады жә не бір жазық тық та жатады (с.11)

Екінші реттік қ ұ рылымының қ алыптасуын екі полинуклеотидтік тізбектеріндегі негіздер арасында тү зілетін сутектік байланыстар қ атысуымен қ атар бір тізбектегі негіздер бірінің ү стіне бірі орналасқ ан да, негіздердің ө зара ә рекеттесуі нә тижесінде пайда болғ ан ван-дер-Ваальс кү штері қ амтамасыз етеді.

Теріс зарядты ДНҚ тізбегі мен оң зарядты гистон белоктарының ө зара электростатикалық ә рекеттесуі, қ ос спиральды ұ стауғ а қ атысатын қ осымша фактор болып табылады.

Екіншілік дең гейдегі ДНҚ молекуласының қ ос спиралінің аралығ ында сутектік байланыстар ү зіліп, екі ойыс пайда болады. Ойыстардың пайда болуына рН-тын ө згеруі мен жоғ ары температура себеп болады.

 

Сутектік байланыстардың тү зілуі

 

13 сурет. ДНҚ қ ұ рылымы

 

Ү шінші реттік қ ұ рылымы – эукариоттарда қ ос спиральды ДНҚ тізбегінің гистонғ а оралып, суперспираль тү зуі нә тижесінде шар тә різді тө мпешіктер тү зіледі. Гистондар 5 тү рге бө лінеді — Н₁ Н_2a, Н_2b, Н₃, Н₄. Н₁ гистонынан басқ а гистондардан октет қ ұ рылады. Бұ л қ ктетке ДНҚ –ның тізбегінің 140 негіздер жұ бынан тү зілген бір бө лімі оралады, сө йтіп, нуклеосома тү зіледі. Октетке оралғ ан ДНҚ -ның бө лігі активті емес тө мпешік тү зеді, осы тө мпешіктердің арасында ДНҚ -ның суперспиральданбағ ан активті бө лігі жә не белок Н1 орналасады. Бұ л аймақ шамамен 50 жұ п нуклеотидтерден тұ рады.

 

 

Сурет 14. ДНҚ ү шінші реттік қ ұ рылымы

 

ДНҚ -ның тө ртінші реттік қ ұ рылымы – хромосомаларында ДНҚ молекуласының ө те тығ ыз орналасуы, ұ зындығ ы бірнеше см-ге дейін жететін молекула, 5 нм- ге дейін жинақ талады (с.15).

Сурет 15. ДНҚ -ның тө ртінші реттік қ ұ рылымы

 

16. ДНҚ -ның тірі организмдер ү шін маң ызы.

Барлық генетикалық ақ параттар ДНҚ –да сақ талғ ан. ДНҚ белок биосинтезіне қ атысады.