3. Нуклеин қышқылдарының зерттелу тарихы.

Тұқым қуалаушылықтың заңдары мен материалдық негізін тек ХІХ ғасырдың екінші жартысында, яғни 1865 жылы чех ғалымы монах Грегор Мендель ашқан болатын.

Тұқым қуалаушылықтың материалдық негізі клетканың ядросында орналасады. 1869 жылы Австрия биохимигі Фридрих Мишер клетка ядросының құрамынан қышқылдық қасиеттері бар затты бөліп шығарды. Оны нуклеин қышқылы (латын сөзі «нуклеус»-ядро) деп атады.

Нуклеин қышқылдары – үлкен молекулалы қосылыстар, нуклеотид мономерлерінен тұратын биополимерлер болып келеді.

Тірі клеткаларда нуклеин қышқылдарының екі түрі кездеседі – дезоксирибонуклеин (ДНК) және рибонуклеин (РНК).

Нуклеин қышқылдарының құрылысы. Нуклеин қышқылдарының құрылысын зерттегенде гидролиз реакциясы өте маңызды роль атқарады.ДНҚ-ны 1868 жылы швейцар физиологы, гистологы және биологы Иоган Фридрих Мишер атты ғалым ашқан. Іріңдеген жасушалар қалдықтарынан ғалым құрамына азот пен фосфор кіретін бейтаныс затты тауып алады. Алғашында бұл жаңа зат нуклеин деген атқа ие болады. Кейіннен Мишер бұл заттың қышқылдық қасиет көрсететінің байқайды. Осыдан кейін бұл жаңа затты нуклеин қышқылы деп атайтын болған. Алғашында бұл бейтаныс заттың биологиялық қызметі белгісіз болды, көп уақытқа дейін ДНҚ ағзадағы фосфордың қоймасы болып есептелінді. Оған қоса, XX ғасырдың басында ғалымдар ДНҚ-ның ақпаратты тасымалдай алмайтындығын айтқан, себебі олар ДНҚ-ның ақпаратты тасымалдау үшін құрылысы біртүрлі деп есептеді.

Уақыт өте келе генетикалық ақпаратты наруыздар емес дәл осы ДНҚ тасымалдайтындығын дәлелдеді. Бұл ашылудың ең бірінші дәлелі О. Эвери, Колина Мак-Леода и Маклин Мак-Картидің бактериялардың трансформациясы(1944 жыл) тәжірбиесі болды.

Тіпті XX ғасырдың 50 жылдарына дейін ДНҚ-ның нақты құрылысы мен ақпаратты ұрпаққа белілуінің әдісі белгісіз болды.

ДНҚ-ның қос спиральінің құрылымын 1953 жылы Френсис Крик пен Джеймс Уотсон ұсынды. Олар модельді Морис Уилкисон мен Розалинд Франклиннің рентгенқұрылымды деректеріне және Чаргаффа ережелеріне сүйене отырып құрап шығарған.

№ 39 емтихан билеті

1. Днқ молекуласының құрылымы.

Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) – барлық тірі клеткалардың негізгі генетикалық материалы болып табылатын күрделі биополимер. ДНҚ-ның негізгі құрылымдық бірлігі – үш бөліктен құралған нуклеотид. Бірінші бөлігі – дезоксирибоза (бескөміртекті қант); екіншісі – пуриндік негіздер: аденин (А) мен гуанин (Г) және пиримидиндік негіздер: тимин (Т) мен цитозин (Ц); үшіншісі – фосфор қышқылының қалдығы.Нуклеин қышқылдарында мономерлік қалдықтар (нуклеотидтер) өзара фосфодиэфирлік байланыспен байланысқан. ДНҚ барлық тірі организмдердің болашақ ұрпағының құрылысы, дамуы және жеке белгілері туралы биол. мәліметті сақтап, оларды жаңадан пайда болатын клеткаларға бұлжытпай «жазу» жүйесінің негізі болып табылады. ‎ 1940 жылдың аяғында америкалық биохимик Э.Чаргафф (1905 ж.т.) әр түрлі организмдердің ДНҚ молекуласына талдау жасап, оның құрамындағы А мен Т, Г мен Ц негіздерінің молярлық мөлшері тең екенін көрсетті (бұны Чаргафф ережесі деп атайды). ‎ 1952 ж. ағылшын биофизигі М.Уилкинс (1916 ж.т.) және т.б. ғалымдар рентгендік талдау арқылы ДНҚ молекуласы құрылымының спираль бойынша оң жақ оралымын (В – ДНҚ), ал 1979 ж. америкалық ғалым А.Рич (1929 ж.т.) молекулақұрылымының сол жақ оралымын (Z – ДНҚ) ашты. Азотты негіздер спираль осіне перпендикуляр түрінде орналасады. ДНҚ-ның үш сатылы құрылымының кеңістіктік моделін алғаш рет 1953 ж. америкалық ғалымД.Уотсон (1928 ж.т.) мен ағылшын биологы Фрэнсис КрикФ.Крик (1916 ж.т.) жасады. ‎ Модель бойынша ДНҚ молекуласы қос тізбектен құрылған. Қос тізбек бір-бірімен азотты негіздер арасында пайда болатын сутекті байланыстар арқылы жалғасады. ‎ Бұл қос тізбекті негіздерге комплементарлық (ұқсас) принцип тән, яғни аденинге әдетте тимин, ал гуанинге цитозин сәйкес келеді. ДНҚ-ның бір-біріне қарама-қарсы бағытталған екі спиральді полинуклеотидті тізбегі бір осьті айнала оралып жатады. Уотсон мен Крик моделінің көмегімен ДНҚ-ның өздігінен екі еселену (репликация) қасиеті ашылды. Осы жаңалықтары үшін Уотсонға, Крикке және Уилкинске Нобель сыйлығы берілді (1962). Екі еселену кезінде комплементарлы орналасқан азотты негіздердің сутекті байланысы үзіліп, ДНҚ жіпшелері екіге ажырайды да, екі ұқсас спиральді ДНҚ тізбегі пайда болады. ДНҚ-ның екі еселенуінің мұндай процесі жартылай консервативтік деп аталады, себебі жаңа түзілген ДНҚ молекуласында бір тізбек бұрынғы болады да, екінші тізбек жаңадан түзіледі. Осының нәтижесінде организмнің барлық клеткаларындағы генетик. материал өзгеріссіз қалады. Бұл ғыл. жетістіктер тірі организмнің тұқым қуалаушылығы мен өзгергіштігін молек. деңгейде түсіндіруге жол ашты. 1953 жылы  Дж.  Уотсон мен Ф. Крик, нуклеин қышқылдарының  мономер қалдықтарының құрылымы туралы деректерге және  Э. Чаргафф ашқан комплементарлық ережесіне, (   кез келген ДНК-дағы  аденин мөлшері  Тимин мөлшеріне ал, гуанин мөлшері  —   цитозин мөлшеріне тең А = Т, G=C),  сүйене отырып ДНК –ның  псевдокристаллды формасының рентгенограммасының шифрын шешті  .Олардың  моделі бойынша, ДНК     молекуласы ортақ остен бір бірімен оралып жатқан екі полинуклеотид тізбегінен тұратын дұрыс спираль болып табылады. Спиральдің диаметрі оның ұзына бойына тұрақты және  1,80 нм-ға тең. Спиральдің сәйкестік периодына тең болатын айналым ұзындығы шамамен 3,40 нм құрайды. Спиральдің бір айналымына бір тізбектегі  10 нуклеотид қалдығы сәйкес келеді.Сонымен спираль осі бойындағы нуклеотид аралық қашықтық  0,34 нм-ге тең Спиральдің тұрақтылығын сақтау( регулярность)үшін  бір тізбектегі пуриндік негіздің қарсысында міндетті түрде  екінші тізбекте пиримидинді  негіз болуы шарт.спирали необходимо. Дж. Уотсон  мен Ф. Крик бұл талап А негізі Т негізімен сутектік байланыспен байланысқан жұп ,  aл G болса С негізімен сутектік байланыспен байланысқан жұп құрғанда ғана орындалатынын тапты. ДНК –қос спираліндегі комплементарлы негіздер основания бір жазықтықта жатады, және де бұл жазықтық  спиральдің негізгі осіне әрқашан перпендикуляр жазықтықта жатады. ДНК-дағы көрші негіздер жұбы біріне қатысты бірі 360 бұрыш жасап жатады Молекуланың көмірсуфосфатты қаңқасы сыртта жатады. Спираль айналу нәтижесінде оның беткейінде екі науашықтарлар түзіледі, үлкенінің ені 2,20 нм кішісінің ені 1,20 нм . Спираль — оң жақты бұрылған,ал ондағы полинук-леотид тізбектері  антипараллель болады.Бұл ,егерде спиралы осі бойынша бір басынан екінші басына бағытталса онда бір тізбекте фосфодиэфир байланыстары  3'-*-5', ал екінші тізбекте фосфодиэфир байланыстары   5'—*-3' бағытында болатынын көрсетеді'. Басқа сөзбен айтқанда ДНК –ның сызықтық молекуласының бір ұшында 5'-ұш ал екінші ұшында З'-ұш болады. 2. Генетикалық ақпараттың ДНҚ-да кодталуы.

Генетикалық ақпарат—организмдердің ұрпаққа беретін қасиеттері жөніндегі ақпарат.Генетикалық ақпарат нуклеин қышқылында оның негіздерінің кезегі түрінде жазылған. Ой жүзінде бұл әдіспен белокмолекуласының шексіз көп түрінің кодын жазуға болады. Генетикалық ақпарат бір ұрпақтан екінші ұрпаққа нуклеин қышқылының транскрипциясы арқылы беріледі. Генетикалық ақпарат өзгерісті, не өзгеріссіз түзетіліп сақталуы мүмкін. Бұған репарация, рестрикция, рекомбинация т. б. қатынасады.