Аҳамияти кислотаҳои нуклеинат дар ҳучайраҳои организм ниҳоят калон аст. Хусусияти сохти химиявии онҳо имконияти ни- гаҳдорӣ, гузаронидан ва интиқоли ирсиятро таъмин менамояд. Азбаски сабаби аксарияти хосиятҳо ва аломатҳо дар организми зинда сафедаҳо мебошанд, бинобар ин, фаҳмост, ки устувории кислотаҳои нуклеинат – шарти муҳимтарини муътадили фаъоли- яти ҳаётии ҳучайра ва тамоми организм ба шумор меравад. Яъне метавон гуфт, ки зуҳури хосият ва функсияи кислотаҳои нуклеи- нат ба хосият ва функсияҳои сафедаҳо дар организм сахт вобаста аст. Ҳар гуна тағйирот дар сохти кислотаҳои нуклеинат ба тағй- ироти структураи ҳучайра ё фаъолияти равандҳои физиологӣ дар онҳо оварда мерасонад.
Структураи кислотаҳои нуклеинат бори аввал аз тарафи био- логи амрикой Ҷ.Уотсон ва физики англис Ф.Крик омӯхта шуда буд. Онҳо изҳор намуданд, ки тадқиқ ва фаҳмиши аломатҳо дар организми зинда, ҳамчунин, тадқиқи қонуниятҳои иҷрои функси- яи чӣ ҳуҷайраҳои алоҳида ва чӣ системаи ҳуҷайраҳо – бофтаҳо ва узвҳо аҳамияти хеле калон дорад.
Дар организм ду навъи кислотаи нуклеинат-кислотаи де- зоксирибонуклеинат (КДН) ва кислотаи рибонуклеинат (КРН) мавҷуданд.
Кислотаи дезоксирибонуклеинат – КДН. Кислотаи дезокси- рибонуклеинат полимери биологӣ буда, аз ду занҷири (силсилаи) полинуклеотидӣ, ки бо ҳамдигар пайваст шудаанд, иборат аст. КДН полимери массаи молекулавиаш хеле калон мебошад.
Мономерҳое, ки занҷирҳои КДН-ро таркиб медиҳанд, пай- вастаҳои мураккаби органикӣ буда, асосҳои нитрогенӣ доранд: аденин (А) ё тимин (Т), ситозин (С) ё гуанин (Г), қанди панҷато- ма-пентоза-дезоксирибоза, ки аз рӯйи он худи КДН ном гирифта- аст, инчунин, боқимондаи кислотаи фосфат.
Ин пайвастаҳо нуклеотидҳо номида шудаанд (расми 3.6). Дар як молекула 108 ва бештар нуклеотидҳо дохил мешаванд.
Дар ҳар занҷир нуклеотидҳо бо ҳамдигар тавассути банди фосфодиэфирии байни як дезоксирибоза ва боқимондаи кисло- таи фосфати нуклеотиди баъдина пайваст шудаанд. Ду занҷир дар молекулаи ягона бо ёрии бандҳои гидрогенӣ, ки байни асо- сҳои нитрогенӣ ба вуҷуд меоянд, муттаҳид мешаванд. Асосҳои нитрогенӣ ба таркиби нуклеотидҳо, ки силсилаҳои гуногун ба вуҷуд меоранд, дохил шудаанд. Миқдори бандҳои гидрогенӣ байни асосҳои нитрогении гуногун нобаробар аст, аз ҳамин са- баб онҳо фақат метавонанд ҷуфт-ҷуфт (дутоӣ) пайваст шаванд: асоси нитрогении А-и як занҷири полинуклеотидҳо ҳамеша бо Т-и дигар занҷир, вале Г-бо се банди гидрогенӣ бо асоси нитро- гении С муқобили силсилаи полинуклеотидӣ пайваст мебошанд.
Ҳамин гуна қобилияти интихобии пайвастшавии нуклеотидҳо, ки дар натиҷаи он ҷуфтҳои А-Т ва Г-С ба вуҷуд меоянд, қобилияти комплементарй номида мешавад (расми 3.7).
Агар пайдарҳамии асосҳои нитрогенӣ дар як занҷир (маса- лан, Т-С-А-Т-Г) маълум бошад, он гоҳ ба туфайли принсипи комплементарӣ пайдарҳамии асосҳои нитрогении занҷири муқо- бил (А-Г-Т-А-С) маълум мегардад.
Занҷири нуклеотидҳо спиралҳои ҳаҷмии рост печутобхӯран- да ба вуҷуд меоранд, ки дар ҳар печ 10 ҷуфт асоси нитрогенӣ до- ранд. Гурӯҳҳои қандфосфатии нуклеотидҳо аз берун, вале нукле- отидҳои пайвасташон комплементарӣ аз дарун ҷойгир мебошанд. Занҷирҳо дар атрофи ҳамдигар, инчунин, дар атрофи меҳвари умумӣ печутоб мехӯранд (расми 3.8). Структураи чунин молекула асосан бо бандҳои гидрогенӣ нигоҳ дошта мешавад.
Ҳангоми пайвастшавӣ бо сафедаҳои муайян (гистонҳо) да- раҷаи спиралшавии молекулаҳо меафзояд. Молекула ғафстар ва кӯтоҳтар мегардад (расми 3.9). Минбаъд спиралшавӣ ба дараҷаи олӣ мерасад ва спирали дараҷааш баландтар – суперспирал ба вуҷуд меояд.
Функсияи КДН. Кислотаи дезоксирибонуклеинат функсияи бениҳоят муҳим – нигоҳ доштану аз нав ба вуҷуд овардани ҳаётро иҷро мекунад.
Якум, нигоҳдории ахбори ирсӣ, ки ба пайдарҳамии нуклео- тидҳои яке аз силсилаҳои он асос ёфтааст. Воҳиди хурдтарини ах- бори генетикӣ баъд аз нуклеотид се нуклеотиди пайиҳам ҷойгир- шуда – триплет мебошад. Пайдарҳамии триплетҳоро дар занҷири полинуклеотидӣ пайдарҳамии аминокислотаҳо дар молекулаи сафеда муайян месозад. Дар пайи ҳамдигар ҷойгиршавии три- плетҳо, ки сабаби структураи як занҷири полипептидӣ мегардад, мақоми ген калон аст.
Ҳосилшавии суперспирали КДН
Функсияи дуюми КДН – аз насл ба насл додани (гузаронида- ни) ахбори ирсӣ мебошад. Функсияи мазкур ба туфайли редупли- катсияи молекулаҳои модарӣ ва минбаъд ҷойгиршавии молеку- лаҳои духтарӣ байни ҳуҷайраҳои наслӣ амалӣ мегардад (нигаред ба боби 5).
Функсияи ниҳоии КДН аз он иборат аст, ки вай ба сифати матритса дар ҷараёни интиқоли ахбори генетикӣ аз ядро ба си- топлазма ба ҷойи синтези сафеда иштирок менамояд. Дар ин маврид дар яке аз занҷирҳои он бо қонунияти комплементарӣ аз нуклеотидҳои молекуларо фарогирифта молекулаи кислотаи ри- бонуклеинати ахборӣ – КРН-а синтез мешавад.
Кислотаи рибонуклеинат – КРН. Кислотаи рибонуклеинат мо- нанди КДН полимер буда, мономерҳои он нуклеотидҳоянд. Асо- сҳои нитрогении се нуклеотид низ монанди нуклеотидҳои тарки- би КДН (аденин, гуанин, ситозин) мебошанд: асоси нитрогении чаҳорум дар КРН ба ҷойи тимин уратсил иштирок менамояд.
Нуклеотидҳои КРН аз нуклеотидҳои КДН бо сохти ангиштобҳои таркибашон низ фарқ мекунанд; онҳо дар худ пентозаи дигар – ба ҷойи дезоксирибоза рибоза доранд. Дар занҷири КРН нуклео- тидҳо бо роҳи ба вуҷуд омадани бандҳо байни рибозаи як нукле- отид ва боқимондаи кислотаи фосфати нуклеотиди дигар пайваст мешаванд.
КРН ахборро доир ба пайдарҳамии аминокислотаҳо дар са- федаҳо, яъне оид ба структураи сафедаҳо, аз хромосома ба мав- зеи синтези онҳо гузаронида, дар ҳосилшавии сафедаҳо иштирок мекунад. Аз рӯйи структура КРН-а дусилсила (дузанҷира) ва як- силсила (якзанҷира) мешавад. КРН-а дусилсила дар баъзе вирусҳо ҳамчун нигоҳдорандаи ахбори генетикӣ хизмат менамояд (нигаред ба боби 5), яъне дар онҳо функсияи хромосомаро иҷро мекунад.
Чанд навъи КРН-и яксилсила мавҷуданд. Онҳо аз рӯйи функ- сия ё мавқеи худ дар ҳуҷайра ном гирифтаанд. Қисми зиёди сито- плазмаро (то 80-90%) КРН-и рибосомӣ (КРН-р), ки дар рибосо- маҳо мавҷуд аст, ташкил менамояд. Молекулаи КРН-р калон нест ва тақрибан аз 3-5 ҳазор нуклеотид иборат мебошад. Кислотаҳои рибонуклеинат аз дарозии қисми кислотаҳои дезоксирибонуклеи- нат, ки дар ҳамон қисм онҳо синтез мешаванд, вобастагӣ доранд. Молекулаи КРН-а метавонад аз 300 – 30000 нуклеотид иборат бо- шад. КРН-и нақлиётӣ (КРН-н) 76 – 85 нуклеотидро дохил карда, якчанд функсияро иҷро менамояд (расми 3.10).
Структураи КРН-и нақлиётӣ:
А, Б, В, Г – қисмҳои пайвастагии комплементарӣ, Д – қисми пайвастшавӣ бо аминокислота, Е – антикодон
Он аминокислотаҳоро ба ҷойи (нуқтаи) синтези сафеда расон- да, мавқеи аниқи аминокислотаҳоро дар рибосома муайян меку- над.
Коди генетикй. Миқдори зиёди аминокислотаҳо, ки тавассу- ти эволютсия интихоб шудаанд, бо ёрии кислотаҳои нуклеинат синтез гардида, бо як пайдарҳамии муайян дар сафедаҳо ҷойгир мешаванд. Дар занҷири полипептидӣ ба ҳар як аминокислота комбинатсияи иборат аз се нуклеотид – триплет рост меояд. Ма- салан, ба аминокислотаи систеин триплети АСА, ба валин – САА, ба лизин – ТТТ ва гайра (расми 3.11).
Расми 3.11. Коди генетикӣ дар пайдарҳамии кодонҳои КДН:
ФЕН – фенилалинин, ЛЕЙ – лейсин, ИЛЕЙ – изолейсин, МЕТ – метионин, ВАЛ – валин, ТИР – тирозин, ГИС – гистидин, ГЛН – кислотаи глутамин, ЛИЗ – лизин, АСП – аспарагин, ГЛУ – глутамин, СИС – систеин, ТРИ – триптофан, АРГ – аргенин, СЕР – серин, ГЛИ – глитсин, ПРО – пролин, ТРЕ – треонин, АЛА – аланин.
ИСТ – охири синтези сафедаи муайян
Ҳамин тариқ, якҷояшавии нуклеотидҳо ва пайиҳам ҷойгир- шавии онҳо дар молекулаи КДН код мебошад, ки доир ба струк- тураи сафеда хабар мерасонад. Код ҳамаи имконияти якҷояшавии се асоси нитрогениро (аз чор асоси нитрогенӣ) ворид менамояд. Чунин якҷояшавӣ мумкин 43 = 64 бошад ва дар навбати худ 20 аминокислотаро кодгирӣ мекунад. Дар натиҷа баъзе аминокис- лотаҳо бо якчанд триплет кодгирӣ мешаванд. Ин ҳолат барои гу- заронидани ахбори генетикӣ аҳамияти калон дорад.
Масалан, ба аминокислотаи аргинин мумкин аст триплетҳои ГСА, ГСТ, ГСС ва ғайра мувофиқат намоянд. Маълум аст, ки тағйироти тасодуфии нуклеотиди сеюм дар ин триплетҳо дар структураи сафедаи синтезшаванда инъикос намеёбад.
Дар ҳар молекулаи КДН, ки аз миллионҳо ҷуфти нуклеотидӣ иборат аст, ахбори пайдарҳамии аминокислотаҳо дар садҳо са- федаи гуногун сабт шудааст. Қисми молекулаи КДН, ки оид ба структураи як сафеда хабар мебарад, чӣ тавр аз дигар қисмҳо маҳ- дуд мегардад? Триплетҳое мавҷуданд, ки функсияашон ба вуқӯъ омадани синтези силсилаи полинуклеотидӣ мебошад, ҳамчунин, триплетҳое ҳастанд, ки онҳо ба синтез монеъ мешаванд. Яке аз хосиятҳои асосии код – махсусияти он мебошад. Ҳеҷ гоҳ чунин ҳолат рӯй намедиҳад, ки ин ё он триплет ба зиёда аз як амино- кислота мувофиқат намояд. Код барои ҳамаи организмҳои зинда умумӣ аст ва ҳаргиз қатъ намегардад.
Яъне, аминокислотаҳои кодгиришавандаи триплетҳо – ко- донҳои КДН дар намуди ахбори триплетҳо (кодонҳо) – КРН-а ҳамеша яклухт расонда мешаванд. Барои синтез шудани сафе- да, ахбор дар бораи пайиҳам ҷойгиршавии аминокислотаҳо дар структураи якумини он бояд ба рибосома расонда шавад. Ин ра- ванд ду давра – транскрипсия ва транслятсияро дохил менамояд, ки доир ба онҳо дар боби оянда маълумот дода мешавад.
Саволҳо барои санҷиш:
- Кислотаҳои нуклеинат чист? Дар бораи онҳо муфассал маълумот диҳед.
- Кадом пайвастаҳои одии органикӣ ҳамчун қисмҳои таркибии кис- лотаҳои нуклеинат хизмат мекунанд?
- Кадом хели кислотаҳои нуклеинатро медонед?
- Фарқи сохти молекулаи КДН ва КРН дар чист?
- Функсияи КДН-ро гуфта диҳед.
- Дар ҳуҷайра кадом намудҳои КРН мавчуданд?
Тестҳо
- Кислотаҳои нуклеинат чӣ вазифаро ичро мекунанд?
а) нигоҳдоранда ва гузаронандаи ахбори ирсӣ; б) сафедаҳоро тачзия мекунанд; в) захираи энергия.
- Сохтори кислотаи нуклеиниро кадом олимон омӯхтаанд?
а) Ҷ.Уотсон ва Ф.Крик; б) Чаргофф; в) Чермак.
- Худи нуклеин чӣ маъно дорад?
а) кислота; б) ядро; в) ҳиссача.
- Чанд хел кислотаҳои нуклеинӣ маълуманд?
а) ду хел; б) се хел; в) чор хел.
- Кислотаи дезоксирибоза аз рибоза бо чӣ фарқ мекунад?
а) дезоксирибоза; б) рибоза; в) фосфат.
- Ген аз чӣ иборат аст?
а) нуклеотидҳо; б) нуклеозидҳо; в) нуклеоплазма.
- Дар таркиби нуклеотидҳо чӣ дохил мешавад?
а) асосҳои пуринӣ ва пиримидинӣ, қанди рибоза ва боқимондаи кис- лотаи фосфат; б) танҳо асосҳои пуринӣ ва қанди рибоза; в) танҳо асосҳои пиримидинӣ ва боқимондаи кислотаи фосфат.
- КДН чанд вазифаро ичро мекунад?
а) ду; б) се; в) чор.
- КРН аз КДН бо чӣ фарқ мекунад?
а) рибоза ва урасил; б) фарқ намекунад; в) танҳо бо рибоза.
- КРН чанд хел мешавад?
а) ду; б) се; в) чор.
- Рамзӣ (кодӣ) чӣ маъно дорад?
а) пайдарҳамии аминокислотаҳои КДН; б) пайдарҳамии аминокис- лотаҳо; в) пайдарҳамии нуклеотидҳои КДН, ки пайдарҳамии аминокис- лотаҳоро дар молекулаи сафеда таъмин менамояд.
- Рамзи генетикӣ аз чанд асосҳои нитрогенӣ иборат аст?
а) се; б) чор; в) ду.